美國如何重返月球,登月為何如此艱難？

日本ispace公司4月26日宣布，該公司計劃當日凌晨登陸月球表面的登月艙在著陸后失聯。全球首次民企登月計劃宣告失敗。2019年，以色列太空登陸組織（SpaceIL）和印度空間研究組織也分別目睹了其探測器“創世紀”號和“維克拉姆”在月球表面墜毀。

這些登月失敗事件提醒人們，盡管半個世紀前“阿波羅”任務時期人類曾數次登上月球，但登月仍然是個艱巨的任務，對私營公司來說尤其如此。英國《自然》網站在近日的報道中分析了為什么安全著陸月球如此困難。

登月如此艱難

ispace公司研發的月球著陸器“白兔-R”寬約2.6米、高約2.3米、重約340公斤。根據原計劃，這艘距離月球表面約100公里的登月艙將花1小時進行噴氣減速，并于4月26日凌晨1時40分左右在阿特拉斯隕石坑附近的“冰海”著陸。

4月26日凌晨兩點多，ispace首席執行官袴田武史表示，登月艙在著陸前還維持著通信，但在著陸后陷入失聯狀態。

ispace在一份聲明中表示：“我們得出的結論是，月球著陸器很有可能在月球表面進行了一次硬著陸。”該公司的工程師們正在努力了解這次失敗的原因。

太空探索是如此艱難！這是“維克拉姆”月球著陸器在試圖登陸月球南極時失聯所得出的結論。在世界各國的航天機構和公司進行的30次軟著陸嘗試中，超過1/3都失敗了。

目前，只有美國、俄羅斯和中國政府資助的航天機構成功地讓著陸器安全降落在距離地球約40萬公里的月球上。而且，只有中國第一次登月就取得了成功：2013年，中國首次嘗試執行嫦娥三號任務，成功登月。中國還首次在月球背面著陸，并帶回了月球巖石樣本。

美國蜜蜂機器人公司空間系統主管史蒂芬·因迪克指出，商業公司在登月任務中“折戟沉沙”并不奇怪。20世紀60年代，也有多艘探測器在月球上墜毀，直到1966年才有探測器成功登月。對于私營企業來說，“一擊即中”是很高的要求。

變量太多

因迪克解釋說，登月之所以如此艱難，是因為需要考慮的變量太多了。例如，與地球相比，月球的引力更小，大氣層很稀薄，塵埃也很多。

為讓航天器成功著陸，工程師們需要預測航天器將如何與月球上復雜多變的環境相互作用，并對可能出現的各種問題開展測試，以在盡可能多的場景中證明著陸系統的性能。但即便如此，也無法保證成功。

《自然》的分析指出，將探測器送上月球，比將衛星送入近地軌道要困難得多，而且任務進行之初可能就會出現問題。如美國國家航空航天局（NASA）的“月球手電筒”去年12月發射升空，本應繪制月球冰層地圖，但發射后不久，其推進系統就出現了故障，可能使它無法到達預定軌道。NASA不得不將其任務從繞月飛行降格為月球飛掠。

即使著陸器到達月球附近，它必須在沒有全球定位衛星制導的情況下導航到月球表面，而且月球上也幾乎沒有大氣層助其減速。另外，一旦進入關鍵的最后幾公里，著陸器上的軟件就必須快速、自主地應對任何挑戰，幾乎不允許有任何差錯。2019年的兩次月球著陸失敗可能都源于軟件和傳感器在最后時刻出了問題。《以色列時報》指出，“創世紀”號月球探測器發生事故的原因可能是數據傳輸設備故障導致引擎徹底不工作。“維克拉姆”失敗的一個原因也可能是通信故障，因為地面是在“維克拉姆”離月球表面僅2公里的時候與它失聯的。初步跡象表明，ispace的故障可能是由著陸器在著陸前耗盡推進劑引起的。

屢敗屢戰

ispace首次登月失敗并未阻擋私營企業的步伐。袴田武史發誓要再次嘗試。他表示，盡管此次登月沒有成功，但他們依然認為這次任務十分重要，因為獲得了大量數據和經驗。該公司正在準備兩項新任務，試圖在月球上著陸，本次挫折不會改變這一點。

另外還有多艘探測器排隊登月，其中有3架著陸器獲得了NASA的資助。這些著陸器是商業月球有效載荷服務（CLPS）計劃的一部分，在該計劃中，私營公司的目標是建造著陸器，并將NASA和其他客戶的有效載荷送到月球表面。

其中一架著陸器由Astrobotic公司建造，原計劃于5月初起飛，但火箭準備工作的延遲意味著發射可能至少會推遲幾個月。而直覺機器公司的月球著陸器最早可能在6月發射。

CLPS項目工程師阿蘭·坎貝爾在一次月球會議上表示，這些公司在競相成為首個成功登月的私營企業，在此過程中將借鑒其他公司的經驗。人們應從私營登月或CLPS任務中不斷學習，并將其應用于所有任務。

印度想要成為第四個成功在月球表面軟著陸的國家，而且是要在其他國家都未涉足過的地點著陸。盡管印度空間研究組織仍在努力試圖恢復與“維克拉姆”的聯系（從月球軌道上已經找到了“維克拉姆”的蹤跡），但遺憾的著陸結果似乎痛苦地復制了今年早些時候的一個局面，當時以色列民間機構發射的“創世紀”號月球探測器也在月球上墜毀。

報道稱，這些都提醒人們，盡管半個世紀前“阿波羅”任務時期人類曾數次登上月球，但這仍然是個艱巨的任務。太空記者莉薩·格羅斯曼在推特中說，在世界各國的航天機構和公司進行的30次軟著陸嘗試中，超過三分之一都失敗了。

美國國家航空航天局蘭利研究中心的航天工程師艾麗西亞·德懷爾·錢喬洛說，很多失敗的嘗試都并非因為某個特定的事件。她說，為了在月球上著陸，“很多程序必須要嚴格按照順序進行”，“一旦其中有一個環節出錯，麻煩就開始了”。

首先要進入月球軌道，這并非小事。“阿波羅”任務的土星5號運載火箭攜帶了足夠的推進劑，用了三天的時間就把宇航員送上月球。而為了節省燃料成本，印度空間研究組織最近的“月船2號”任務選擇了更迂回曲折的路線，用了一個多月才抵達月球。

進入軌道后，“月船2號”靠美國國家航空航天局的“深空網絡”與地球保持聯系，“深空網絡”在地球不同地點有三處設施，這些設施都有不間斷工作的拋物面反射器，與遙遠太空中的無人探測器保持聯系。通信故障可能是“維克拉姆”失敗的一個原因，因為地面是在“維克拉姆”離月球表面僅2公里的時候與它失去聯系的。

當探測器以類似導彈的速度飛向著陸點時，幾乎不允許有任何差錯。據《以色列時報》報道說，“創世紀”號月球探測器4月11日發生事故的原因可能是數據傳輸設備故障導致引擎徹底不工作。

在地球上，工程師可以依賴GPS來幫助引導無人駕駛交通工具，但其他天體上并沒有相應的系統。德懷爾·錢喬洛說：“當你在真空環境下要從高速飛行轉為低速時，你幾乎沒有信息可以依靠，因此不管你是誰，你要做什么，那都是非常艱難的。”

報道稱，幾乎所有失敗的登月任務都是無人的，這也許說明，當出現問題時，有人進行處置是有用的。在“阿波羅”時期，人眼和反應能力幫助實現了成功的著陸。現在眾所周知的是，在發現原定著陸點有巖石后，尼爾·阿姆斯特朗駕駛“阿波羅11號”著陸器尋找到了一處更安全的著陸地。

不過德懷爾·錢喬洛說，鑒于那時的宇航員都有試飛員背景，他們都期望自己能有一定的控制。她說，“而現在我們更加能接受自動化”，工程師們希望未來的人類探索者能依靠自動化系統更安全地往返月球。

美國重返月球為何如此困難？

如今隨著科學技術的發展，美國如果想重返月球，按理來說應該是比之前的“阿波羅計劃”更加順利的。

在2004年，當時的美國總統就制定了一個計劃，試圖重新回到月球，并且還計劃在月球上建立美國自己的基地。但是如今都已經2023年了，這個本應在2020年就實現的目標卻可以說連影子都沒見著。

而如今看到我國在航空航天事業上的猛烈發展勢頭，美國又首次提出了新的計劃，名叫“阿爾忒彌斯”。這個計劃的目標看似宏大，目標是趕超中國，更早一步登上月球，但是事實上，“阿爾忒彌斯”計劃多次宣布推遲發射時間，命運多舛。所以到底先上去的會是中國人嗎？美國又為何在重返月球之路上如此艱難呢？

美國重返月球之所以如此困難，其實這就需要見仁見智，看大家從哪個角度來看待了。首先對于“阿爾忒彌斯”計劃多次失敗的原因，其中一個非常重要的因素就是美國操之過急，從來沒有解決“阿爾忒彌斯”計劃里SLS火箭的技術問題，而是為了提快進度，在政治壓力下不顧科學規律而技術水平，一門心思急著發射。相比起我國在登月計劃上有條不紊的按步驟推進，美國屢試屢敗當然也是意料之中。

除了在技術上不過關，重返月球還需要投入高額的經濟成本。為了完成“阿爾忒彌斯”計劃，美國甚至試圖將日本拉入自己的項目陣營，以期獲得他國的經濟支持。但是只有日本一國的支持是遠遠不夠的，NASA還需要拉到更多的盟友，才可能支撐他們的登月計劃。