發射4個多月後,日本探測器終於「趴」到了月球上,然而卻只能工作幾個小時

2024-01-20     科普大世界

原標題:發射4個多月後,日本探測器終於「趴」到了月球上,然而卻只能工作幾個小時

經過4個多月的長途跋涉,日本月球勘測智能著陸器SLIM終於到達了月球的表面,但不幸的是它或許只能工作幾個小時。

日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 已經確認,該機構的月球勘測智能著陸器 (SLIM) 已於日本當地時間當日凌晨 0:20(北京時間 1:20)成功登陸到月球表面,而且著陸後已與太空飛行器建立通訊,這標誌著日本的此次無人探測器的登月行動取得了成功,按照JAXA 總裁山中宏在新聞發布會上的話說就是:「我們認為我們已經成功實現了軟著陸……探測器數據不斷發送到地球,這證明我們軟著陸的目標已經實現。」

但是其著陸行動並不圓滿,因為著陸器上的太陽能電池板沒有發電,該項目負責人表示目前是由著陸器上的電池供電,但該電池的電能只能持續供給幾個小時。

不管怎樣,日本的這次探測器登月行動總算成功登陸到了月球表面,算起來就是日本兩年來的第三次探月行動了。

其實日本探月方面的意願十分強烈的國家,多年來一直希望在無人探測器探月方面取得突破,僅從2022年11月份到現在的一年多時間中,日本已經執行了三次探月任務,但前兩次都失敗了。

第一次是JAXA於2022年11月發射的日本首個登月探測器「好客」號,但這個探測器失敗得非常徹底,升空後不久就消失了,官方宣稱是因未能與地面建立通信而失敗。

第二次是2023年4月份的日本民間企業「i太空公司」執行的「白兔-R」1號登月任務,這台探測器費了很大勁,花了很長時間,終於到達了月球軌道,但是在月表著陸的時刻,這台著陸器不但偏離了著陸地點,還在著陸前最後一刻墜毀,登月行動也最終功虧一簣。

這一次SLIM探測器的登月任務發射於2023年9月7日早上07時42分,是JAXA用H2A運載火箭從鹿兒島縣的種子島航天發射場成功發射的,當時發射了兩顆太空飛行器,另外一顆是X射線光譜與成像衛星(XRISM),兩顆太空飛行器都發射成功。

SLIM探測器從2023年9月7日升空之後就開始了奔月之旅,經歷了4個月零13天才到達了月球表面,比印度月船三號所用的時間(1個月零10天)還多得多,這主要還是由於H2A運載火箭發射兩顆載荷,不能將SLIM發射到更高軌道上,不能給予它更快的速度,所以SLIM奔月之旅非常慢。

月球探測智能著陸器是日本JAXA在月球探測方面的重磅任務,研製它耗資了16億美元,相當於印度月船3號項目(60億盧比,約合7211萬美元)的22倍,這台月球著陸器高約2.4米,重約0.73噸,搭載了兩個小型漫遊車:LEV1 和 LEV2,但其中大部分都是燃料,燃料之外的重量大約有200公斤,日本宇宙航空研究開發機構將用它驗證高精度著陸技術,並通過對它的實驗之後去開發輕型探測器系統。

SLIM探測器的主要任務是分析月岩成分,探測環形山中月壤是否有水,幫助科學研究月球演化的過程等,而且其部分探測數據將提供給由美國主導的「阿爾忒彌斯」載人登月計劃。

雖然歷經了4個多月,但SLIM總算成功到達了月表,這也是日本的無人探測器首次軟著陸到月球表面,日本也因之成為全球第五個成功在月球表面實施無人探測器軟著陸的國家。

而且這次任務對定點軟著陸的精度要求相當高,其預定著陸點是靠近月球赤道的馬里厄斯丘陵的Shioli隕石坑,誤差要控制在半徑一百米以內,就是從地球向另一星球定點發送太空飛行器,但目的地誤差不超100米,因此日本的SLIM探測器也創造了人類探測器外星球定點軟著陸精度記錄。

但是在著陸之前,SLIM經歷了一段驚心動魄的時刻,在著陸前一個多小時,大約在距離月面20公里時,該探測器的信號傳輸中斷,把JAXA全體人員驚出了一身冷汗,好在信號不久後重新連接,並且成功著陸到了月表。

不過SLIM探測器的著陸方式十分奇特,它是趴著著陸的,這是之前的月球探測器從未有過的著陸方式,這台探測器和以前人類發射的絕大多數探測器都不一樣,其著陸的反推發動機之下根本就沒有「著陸腿」,所以不是發動機向下反推減速並控制高度的著陸方式。

著陸時它會在預著陸位置用相機掃描月面選擇最佳著陸點,在降落的階段,SLIM探測器和其他月球著陸器一樣也是靠主發動機反推減速,但是到了著陸點距月面三米左右高度的時候,著陸器上的姿控發動機啟動,這會使著陸器傾斜,這時又會關閉主發動機,開啟傾斜一側下方的側面發動機,從而使著陸器緩緩「趴」到月球表面上。

之所以採用這種著陸方式,與這台探測器要著陸的地點是隕石坑環形山的斜坡上有關,因為探測器四角同高的支架很難在斜坡上保持平衡,所以乾脆設計成讓著陸器緩緩「趴」到斜坡上的方式,在其著陸的一側其實有很短的支撐支架,不得不說這是一種別出心裁的著陸方式。

這台著陸器的太陽能帆板設計也很獨特,就在其一個側面上,而不是用支架將其向兩邊或上面伸展開來,這也是因為當探測器趴到斜坡上時,太陽能帆板一面正好能朝向陽光照射的方向,而且著陸位置就是月球的赤道,因此當著陸器趴到月表上時,位於上面的太陽能帆板恰好能被陽光照射,從而給著陸器充電。

但是這些新奇花樣都十分考驗著陸器的姿控和著陸技術。也許是SLIM著陸時並沒有「趴」到環形山的斜坡上,而是側躺的姿勢,也或者是「趴」的位置不太正確,導致它的太陽能帆板無法面向太陽光,因此其太陽能電池到目前還沒有發電,只能依靠探測器本身攜帶的電池中的電能工作,但是這些電池中的電量只夠其工作數個小時,這有可能會使得這台探測器的使用壽命只有幾個小時。

但日本宇宙航空研究開發機構並沒有因此太悲觀,他們表示會盡最大努力利用現有電力完成儘可能多的任務。而且鑒於探測器的其他功能都正常,他們認為太陽能電池板在著陸過程中並沒有受損,而且認為隨著將來一段時間內太陽光照射角度的變化,陽光有可能會照射到太陽能電池板上,到時候它就可能會開始發電了。

雖然JAXA認為未能接受太陽能供電並不意味著任務的結束,但這很可能是一種自我安慰,因為它的設計本就是「趴」到月表上就能完美接收太陽光照射的,但是實際卻並沒有做到,這說明起著陸過程、著陸方式或者設計等的某個環節出了問題,這都並不是容易解決的。

消息來源:《羊城晚報》1月20日報道《日本小型探測器今晨實現登月但出故障:太陽能電池無法發電》

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