日本登月着陆器奄奄一息,还剩一口气:四脚朝天,在等太阳落山

巅峰高地讲堂 2024-01-23 22:55:36

上周五晚11时许,JAXA(日本宇宙航空研究开发机构)的SLIM月球智能着陆器开始了该国的第三次登月尝试,前两次分别是由于燃料泄漏被迫放弃的好客号,以及出现数据装订错误,导致燃料耗尽撞月的白兔-R,这第三次登月也是命运多舛,经过20分钟的减速下降后,SLIM月球智能着陆器以非正常姿态实现了月面软着陆,着陆月球后探测器与地球之间的通信仅持续了2个小时就被迫中断。

SLIM月球智能着陆器(实物)

记者们在日本JAXA相模原园区观看SLIM登月直播

近日,JAXA的科学家团队根据遥测数据分析得知,SLIM月球智能着陆器的着陆姿态是头朝下,主发动机朝天,直接怼在了月面上,用“四脚朝天”来形容是比较恰当的,在这种姿态下,太阳能电池板朝向西方,而着陆时刻太阳的方位是东方,导致太阳能电池板无法接收到光照,因而不能发电,所以着陆后只能使用探测器自备的蓄电池供电。

根据遥测数据分析推断的SLIM的着陆姿态

着陆后SLIM月球智能着陆器的能源供给只能靠蓄电池,只耗电,没有新的电力输入,因此电量急剧下降,在维持与地球通信约两小时后,蓄电池电量下降至12%,地面飞控团队为了避免蓄电池过放电,不得不主动断电关机。

根据蓄电池的余电来看,现在SLIM月球智能着陆器可以说是奄奄一息,还剩下最后一口气。

撑着这最后一口气还有希望吗?还是有的,他们在等太阳落山,24号之后太阳方位转移至西方的天空,此时太阳能电池板就能接收到光照,进而可能恢复发电能力,为蓄电池供电。

日本航天博主制作的SLIM的着陆姿态及光照条件模拟

注意这里的表述是“可能恢复发电”,而不是一定的,这又是为什么呢?主要有两点负面因素影响。

一个是SLIM月球智能着陆器自身的状态未知,按照JAXA对该着陆器的任务结果评判标准可知,此次着陆任务实现了“最小成功”,何为最小成功?

JAXA为SLIM月球智能着陆器定义了三个成功标准:

最小成功:成功实现月面软着陆,基于机器视觉导航的自主避障技术得到验证;

全部成功:不仅实现月面软着陆,而且实现了基于图像匹配导航的高精度着陆,着陆位置偏差控制在100米以内;

超额成功:在实现高精度着陆的基础上,探测器搭载的科学探测载荷成功运行一个月昼。

他们认为SLIM月球智能着陆器实现了最小成功,也就是实现了月面软着陆,这是事实吗?

准确地说,SLIM实现的是非标准条件下的月面软着陆。

月面软着陆成功与否的直接体现是,探测器着陆月面以后,是否能够正常运行,而是否正常运行的一个最基础的标准就是能否与地球通信,SLIM在着陆后与地球维持了两个小时的通信,从这个表现来看,确实是实现了月面软着陆。

与之有相似表现的还有半个世纪前苏联的“火星3号”火星登陆任务,该探测器在着陆火星之后也与地球实现了14.5秒的通信,虽然这短暂的通信连张像样的照片也没能回传地球,但人们仍将其视为一次成功的火星软着陆登陆任务。

苏联邮票上的火星3号进入舱

既然日本的SLIM月球智能着陆器已经实现了月面软着陆,为什么又说它是非标准条件下的月面软着陆?因为有一项关键的任务没有完成。

月球不同于有大气的天体,人造探测器要想实现月面软着陆通常依次有这么几个环节:主减速段、姿态调整段、接近段、悬停段、避障段、缓速下降段、着陆缓冲段。

中国嫦娥三号的登月下降阶段任务划分图(着陆缓冲段未标注)

主减速段是通过着陆器搭载的主发动机以最大推力运行,实现动力减速,此阶段不仅可以大幅消减掉探测器的飞行速度,而且可以实现高度的大幅下降;

姿态调整段,是着陆器通过姿控发动机实现姿态逐渐调整至垂直向下姿态,为后续阶段任务的实施建立条件;

接近段,主要是着陆器瞄准预选着陆区飞行,同时持续减速并下降高度;

悬停段,着陆器进行障碍识别,最终选定安全的着陆位置;

中国嫦娥三号悬停段成像

缓速下降段,着陆器以低推力工况缓慢下降高度,当到达距离月面数米高度时,主发动机关机;

主发动机关机后,着陆器以自由落体的方式接触月面,最后的着陆冲击能量由着陆机构吸收。

中国嫦娥四号动力关机与着陆缓冲段演示动图

日本的SLIM月球智能着陆器在距离月面约3米高度实现了动力关机,但就是没有完成最后的着陆缓冲段任务。

为什么说没有完成着陆缓冲段任务?这根据它的着陆姿态就能给出定论。

SLIM月球智能着陆器自身规模仅相当于嫦娥系列着陆器的六分之一都不到,甚至也远小于印度的月船三号着陆器,由于着陆器太小,以致于不能使用着陆腿机构。

虽然不能使用着陆腿机构,但为了保障着陆器的安全着陆,又必须有着陆缓冲能力,所以SLIM就只能不走寻常路。

JAXA给SLIM设计的着陆缓冲动作是这样的:距离月面3米处主发动机关机,紧接着在姿控发动机助力下,着陆器姿态前倾,然后布置在着陆器侧面距离月面较近的支撑脚先接触月面,之后以侧摔的方式实现所有支撑脚接触月面,支撑脚是由海绵状金属结构制造的缓冲装置,在接触月面的过程中通过海绵结构的破碎吸收最后的着陆冲击能量。

JAXA根据遥测数据分析得知,SLIM是头朝下,主发动机朝天,也就是说,着陆缓冲机构几乎没有发挥作用,最后的着陆冲击能量大部分由探测器本体吸收,那问题就来了,虽然着陆后探测器可以与地球通信,但很难保证探测器的其它部件没有被摔坏,尤其是可能与月面非正常接触的太阳能电池板,有没有损坏,这都是未知数。

话说,为什么人造着陆器在进行月面软着陆时都要在距离月面两三米高度的最后时刻进行动力关机,而不是直至接触月面后再关机?这主要是为了降低月尘对探测器的影响,尤其是可能大量附着月尘的太阳能电池板。

可以看到,如果SLIM以正常姿态着陆,太阳能电池板是既不朝西也不朝东,而是朝天,太阳方位无论怎么变化,在一个月昼时间内都可以接收到光照。

正常着陆姿态与非正常着陆姿态

还有一种情况要考虑到,即使SLIM在没有完成着陆缓冲动作条件下,没有被摔坏,朝向西侧的太阳能电池板最终能不能接收到光照也是未知数,因为它所着陆的是一个坡度很大的位置,这就可能存在光照遮挡的因素。

不得不说,SLIM月球智能着陆器团队有着很重的赌徒心态,期望用最小的投入换取最大的成果,用这么小的身板,既想要实现100米以内高精度着陆,又想实现在坡度较大的撞击坑坑壁着陆,如果稳扎稳打,在较为开阔平坦的区域着陆,成功率显然会更高。一句话点评一下,就是“没这个金刚钻就不要揽这个瓷器活”。

15 阅读:9425
评论列表
  • 2024-01-24 08:08

    我们的着路器呢?就不能帮人家一把吗?过去帮忙把它完全推翻过来让他们死心啊[得瑟]

    风,继续吹 回复:
    过来丢他一颗小石子,第一次月球战争将永记史册[得瑟]
    用户63xxx57 回复: 风,继续吹
    你太皮了[呲牙笑]
  • 2024-01-24 12:27

    [笑着哭]小日本登录器上去就跪着,躬犟精神?

  • 哦呵 16
    2024-01-25 11:00

    看来小日本把碰撞吸能技术发挥到极致了,连登月器都能用上[doge][doge][doge]

  • 2024-01-24 10:45

    小日本应该登陆日才对,登陆月球当然要栽跟头,事实证明错家门了!

  • 2024-01-24 13:03

    一件事就可以证实好多谎言:美国六十年代载人登,马斯克的诈骗项目“火星移民”等等

    鋼鉄靑龍 回复:
    小概率事件偶然成功到你这就变成遥遥领先了[呲牙笑]
    用户12xxx75 回复:
    火星移民最早好像是欧洲某公司在搞,完全就是集资诈骗。
  • 2024-01-24 09:35

    叫玉兔过去笑一下

    酸酸甜甜 回复:
    让玉兔过去骑一下[鼓掌]
    火星村村长 回复: 酸酸甜甜
    玉兔嫌它脏[呲牙笑][呲牙笑]
  • 2024-01-24 03:23

    下次发射个月球车去拯救它,可以创造个世界救援纪录

  • 2024-01-24 08:39

    一百多年来,小日本还是改不了“皇国兴亡在此一举”的赌徒心理,关键是赌输的机会太多了,从珍珠港到新能源再到现在的探月,没几次成功的。想做事,还是稳扎稳打的好。

  • 2024-01-24 10:49

    以前嘲笑马斯克,现在又嘲笑日本人,不怕以后打脸吗?科学探索就是在失败中最后走向成功的,有什么可幸灾乐祸的?!太浅薄了!

    JHQ 回复:
    小日本把一个庄重严肃的事情整成一个四脚朝天的笑料。该笑就笑。该笑就笑,别憋出内伤。我在想,这一四脚朝天的乌龟,还能爬起来吗?
    键盘侠 回复:
    [呲牙笑]我负责反思,你们喷他
  • 2024-01-24 13:45

    你咋知道人家不成功,日本现在玩的都是阴谋。这是真的得到真传了

  • 2024-01-24 17:22

    日本登月都差不多能行啦!镁国的连月球轨道都摸不着!哈哈哈!

  • 2024-01-25 13:07

    雅美蝶,太阳还没有下山,能不能不要四脚朝天呀[呲牙笑]

  • 2024-01-25 11:35

    我觉得可以再发射个日本工程师上去,把它翻过来!一个不行就两个!

  • 2024-01-24 09:27

    失败就直说,用不着为小日本遮丑。

  • 2024-01-24 09:20

    小日子派人上月亮把它扶正就成了啊[滑稽笑]

  • 2024-01-24 19:48

    估计是入侵月球,被嫦娥姐姐一脚踹翻了[呲牙笑]

  • 2024-01-24 08:41

    也算软着陆了。设计太复杂

  • 2024-01-24 18:30

    日本搞个探测着落器也偷奸取巧!符合民族本性。

  • 2024-01-25 10:13

    说白了还是技术不过关

  • 2024-01-25 12:57

    有意思吗?中国的火星探测器怎么样了?

  • 2024-01-24 11:57

    四脚朝天?联系到岛国,似乎想起了什么……

  • 2024-01-24 17:45

    比较好奇,既然是头朝下着陆的,怎么通信的呢?天线都朝着地面

  • 2024-01-25 16:43

    不要紧,再不行可以叫宇宙骑士迪波威去看看。

  • 2024-01-24 11:43

    小日子就是先进,躬匠精神都能登月!

  • 2024-01-24 13:46

    那么耐摔?四脚朝天都摔不坏证明日本技术还是有独到一面

  • 2024-01-24 11:15

    还是核能发电靠谱

  • 2024-01-24 00:35

    投机心态比较符合日本人的性格 属于赌一把 没有任何实际价值

  • 2024-01-24 10:12

    小日本应该登陆日才对,怎么登录陆月,走错家门了!

  • 2024-01-24 12:07

    科学探索未知是全人类的财富,一群小丑阴阳怪气,挺可悲的

  • 2024-01-24 07:11

    现代对成功的判定是起源于印度,可以用百分比计算。

  • 2024-01-24 10:08

    日本登月不是需要惊诧的事,它有这个能力。

    灬君临メ天下灬 回复:
    美国现在都没这个能力,他们这个侏儒就是美日合作的
    梦在飞翔 回复:
    四脚朝天的能力[得瑟]
  • 2024-01-24 12:40

    很形象,也很像现在的日本

  • 2024-01-24 13:09

    鬼子还是以事实求是

  • 2024-01-24 13:37

    全体鞠躬,庆祝倒栽葱,四脚朝天也是成功

  • 2024-01-25 13:11

    像海龟一样用太阳能帆板扒拉扒拉说不定还能翻过来

  • 2024-01-24 18:03

    核废料垃圾都扔在月球了[吃瓜]?

  • 2024-01-23 23:41

    下次发射个月球车去拯救它,可以创造个世界救援纪录

  • 2024-01-24 09:13

    小日子派人上月亮把它扶正就成了啊

  • 2024-01-24 02:52

    小日本跟印度国家学会了放飞。

  • 2024-01-24 09:13

    月球垃圾!跟月船3号同一命运!

  • 2024-01-24 22:50

    加油

  • 2024-01-25 18:23

    这叫丁倒头。

巅峰高地讲堂

简介:专注武器装备科普,探寻军工领域前沿科技。