印度成功发射“月船2号”，或创造3个“第一”与1个“第四”

作者：唐睿 来源 ：印度空间研究组织官网站 

当地时间2019年7月22日下午2时43分，印度月球探测器“月船2号”搭乘印度地球同步卫星运载火箭GSLV MkIII在印度斯里赫里戈达岛的萨迪什·达万航天中心顺利发射升空，开启了印度的第二次探月之旅。

一、发射背景

1. 建造背景：“太空争霸”

航天是一个国家科技和经济实力的综合体现。自20世纪六十年代以来，美、苏两个超级大国在航天上爆发了前所未有的“太空争霸”。印度作为南亚大陆的新兴发展中大国，对通过航天的发展提升大国形象有着很深的认同感。同为亚洲发展中大国，中国在2003年实现了载人宇宙飞船飞行。自2007年“嫦娥一号”绕月飞行后，中国又开始了以“绕、落、回”为三步走的无人探月计划。在不久的将来，中国很可能派遣宇航员登陆月球，这对于提升国家形象有极大的帮助。因此，印度也在21世纪开始之后大力发展航天技术。“月船1号”和“月船2号”就是在这样的背景之下诞生。

2. “月船1号”

印度于2008年发射了首个无人探月器——“月船1号”。“月船1号”准确进入绕月轨道，其搭载的仪器对月球的表面和内部进行了大量勘测，并发回了大量数据。通过这些数据，科学家们惊奇地发现：月球上存在固态水。2009年8月底，“月船1号”因内部仪器过热而发生了故障，与地面失去了联系。虽然任务被迫终止了，但是“月船1号”基本实现了印度的发射目的。为了将来印度载人登月奠定基础，印度航天机构决定实施月面的“软着陆”，即发射一个带有月球车的小型着陆器降落在月球表面。

3. “月船2号”

“月船2号”是印度科研人员正在研制的新型无人月球探测器。该项目总耗资约1.2亿美元，探测器重达3840千克，包括绕月轨道飞行器、着陆器和月球车3个模块，并携带10多个各类研究装置。其中月球降落舱将由俄罗斯航天机构提供，登月机器人则由印俄双方联合研制。“月船2号”上许多科学仪器都由印度独立研制。

4. GSLV MkIII

GSLV Mk-III重640吨，高44米，是印度空间研究组织研发的一种一次性固液混合型三级火箭，也是迄今为止印度最自主研发的发射能力最强大的地球同步卫星运载火箭，可向地球同步转移轨道（GTO）发射4吨级卫星，或向低地球轨道（LEO）发射10吨级卫星。GSLV Mk-III包括两个捆绑式S200固体火箭助推器，一个L100液态火箭和一个C25上面级火箭。

二、 “月船2号”的发射几经曲折

“月船2号”的发射是一个非常艰难的过程，最初拟于2011年发射已经数次被推迟。2018年4月18日，印度空间研究组织宣布推迟原定于当月的发射计划推迟至下半年发射。之后印方又将发射时间改为2018年10月或11月。印度空间研究组织随后又在未公布具体原因的情况下，将发射计划推迟至2019年7月。7月15日，执行“月船2号”发射任务的GSLV MkIII运载火箭在点火前56分钟出现故障，导致发射任务被推迟到7月22日下午。

7月22日当天的成功发射让印度媒体如释重负。不过，此次发射只是本次探月任务的一个开端，预计着陆器将在9月6日前后着陆月球南极表面。由于印度没有推力足够大的火箭将“月船2号”直接送入月球轨道。印度选择了一条利用地球自身引力的轨道，这将有助于将该月球探测器“扔”向月球。

据BBC报道，印度空间研究组织主席西旺表示，一旦着陆器被释放，它将会经历15分钟的“艰难过程”。因为月面着陆是一项自主控制任务，外界无能为力，成败取决于相关系统的运行情况。一旦出现闪失，着陆器可能会坠毁在月球表面。今年早些时候，以色列的月球探测器就在最后降落阶段由于发生故障而坠毁。

三、轨道器、着陆器与月球车

“月船2号”主要由轨道器、着陆器与月球车构成。①轨道器重2379千克，发电能力为1000瓦，在发射时，能够与位于印度拜阿拉鲁的“印度深空网络”（IDSN）中心以及着陆器进行通信。轨道器将在100x100千米的月球极地轨道上运行，工作寿命为一年。②着陆器名为“维克拉姆”（Vikram，以“印度太空计划”之父维克拉姆·A·萨拉拜（Vikram A Sarabhai）命名），重1471千克，发电能力为650瓦，用于在月球上进行软着陆，可与“印度深空网络”、轨道器以及月球车进行通信，工作寿命为14天。③月球车名为“Pragyan”重27千克，发电能力为50瓦，是一种基于人工智能的6轮机器人车，可行驶长达500米，并依靠其太阳能电池板产生的电力来运行，只能与着陆器通信。

四、任务计划与目标

1. 任务计划

目前，“月船2号”正在地球轨道上运行，其近地点为169.7千米，远地点为45475千米。“月船2号”将进入椭圆形170 x 39120 千米的地球停泊轨道（EPO），随后将进行一系列轨道机动以提升其轨道高度并逐步进入月球转移轨道。在离开地球轨道进入月球轨道范围后，“月船2号”推进器将减慢其速度以达到月球的捕获速度。此后，“月船2号”将进行一系列轨道机动以进入100x100千米的月球轨道运行为登陆月球做准备。在着陆当天，着陆器与轨道器分离，并进入100x30千米的月球轨道，然后执行一系列复杂的操纵，包括粗略制动和精细制动。在着陆之前，着陆器将对月球表面的着陆区域进行成像，用以寻找安全且无危险的着陆点。着陆器 “维克拉姆”最终将于2019年9月7日在月球南极区域着陆。随后，月球车将离开着陆器在月球表面进行为期14天的月球探测实验。轨道器将继续在100x100千米的月球轨道上执行为期一年的遥感观测轨道实验任务。

2. 任务目标

“月船2号”的任务目标与“月船1号”不同，印度的第二次探月任务将利用印度近十年的科学研究与工程开发，探索月球的一个完全未开发的区域：月球南极地区。该任务将通过详细的地形学研究、全面的矿物学分析以及月球表面的许多其他实验（如收集水冰、岩石和土壤等数据），更好地了解月球的起源和演化。此外，“月船2号”还将探索“月船1号”所做的发现，例如月球上水分子的存在以及具有独特化学成分的新岩石类型。 

五、有效载荷

“月船2号”携带了10多种有效载荷，其中包括：①“月船2号”大面积软X射线光谱仪，主要用于探索月球的元素构成；②成像红外光谱仪，主要用于矿物学绘图和水冰确认；③L与S波段合成孔径雷达，主要用于月球极地绘图和地下水冰确认；④轨道器高分辨率相机，主要用于高分辨地形绘图；⑤“钱德拉表面热物理实验” (ChaSTE)装置，主要用于测试月球的导热系数和温度梯度；⑥阿尔法粒子X射线光谱仪与激光诱导击穿光谱仪，主要用于着陆地点附近的原位元素分析和丰度测量。

六、意义与影响

此次“月船2号”的成功发射对印度具有里程碑式意义，开启了印度走向月球探索之旅的大门。由于探月任务载荷数量有限，总体上看，此次任务的政治意义大于科学意义。

如果“月船2号”探月任务全部进展顺利，将有望帮助印度在航天领域创造3个“第一”和1个“第四”：①印度将成为航天史上第一个在月球南极地区实现着陆器软着陆的国家；②印度首次尝试利用本国技术使探测器在月球表面实现软着陆；③印度首次使用本国技术探索月球地形；④印度将成为继美国、中国和俄罗斯后第四个在月球表面实现探测器软着陆的国家。此外，这次发射也标志着GSLV Mk III运载火箭的首次任务飞行。