月船3号
2023年7月14日印度发射的月球探测器
月船3号(英文名:Chandrayaan-3)是印度于当地时间2023年7月14日14时35分发射的月球探测器,重3900公斤,耗资7500万美元,由推进模块、着陆器和漫游车组成。它搭乘印度运载火箭Mark-3,从印度安得拉邦斯里哈里科塔(Sriharikota)航天中心发射升空。这是印度第三次登月任务,也是该国第二次尝试登陆月球表面。“月船3号”的成功登陆,标志着印度成为继苏联、美国和中国之后第四个登陆月球的国家,以及世界首个在月球南极附近实现受控软着陆的国家。
2023年8月5日,“月船3号”进入椭圆形月球轨道。8月7日,印度航天局(ISRO)宣布完成一次月球轨道缩减机动,航天器的远月点距离从18074公里减少到4313公里,并发回首批“月船3号”拍摄的月球照片。8月20日,印度空间研究组织表示,“月船3号”完成最后一次降轨,准备8月23日晚在月球表面着陆。8月21日,“月船3号”月球探测器与过去四年来一直绕月飞行的“月船2号”轨道器建立了通信连接,并于同日发布“月船3号”探测器传回的影像,画面中清晰标记了海因环形山、博斯环形山别利科维奇环形山和洪堡海等特征。8月23日,“月船3号”成功在月球南极附近地区着陆。次日,月球车“普拉吉安”开始展开14天的科学实验。8月29日,印度空间研究组织表示,“月船3号”探测器在月球南极附近的月球表面检测到硫元素。“普拉吉亚”号月球车和“维克拉姆号”着陆器分别于9月2日和9月4日进入休眠模式,截至9月26日,印度在唤醒“月船3号”的过程中始终未能收到其发出的信号。
发展历程
历史背景
印度一直将发展航天技术作为提升国际地位和加快科技发展的重要手段,从20世纪70年代开始,印度就将空间发展计划列入国家重点发展领域。
印度航天工业在苏联的帮助之下建立,后在与美俄等国的合作中不断进步,迅速崛起。在人造卫星领域,1980年7月18日,印度第一次用自制运载火箭从本国发射场发射卫星成功,成为世界上第6个具有独立卫星发射能力的国家。截至2012年,印度已发射各类卫星50多颗,用于教育、卫生、减灾、自然资源利用、国防等方面。在深空探测领域,2014年9月,印度“曼加里安”火星探测器成功进入火星轨道,使印度成为首个成功进行火星探测的亚洲国家,完成了印度航天“十二五”规划的重要里程碑,在空间探测上取得突破性进展。在空间运输领域,印度拥有4种类型国产运载火箭,其大部分技术和部件均是印度本土研发。除此之外,印度积极鼓励工业部门参与航天活动,大力发展商业航天,并且采取多途径、多维度合作方式,通过有效载荷搭载、卫星数据共享、整星购买、联合研制和提供商业发射等各种途径,在卫星研制、卫星应用、空间科学、空间探索等领域开展了深入、广泛的国际合作。
研发进程
2008年10月,印度成功发射首个月球探测器“月船1号”,获得了大量图像和探测数据,但原计划运行两年的“月船1号”在2009年8月失联,共运行了约10个月时间。
2019年7月22日,印度发射“月船2号”月球探测器,旨在让月球车登陆月球南极;9月7日,该探测器的着陆器尝试在月球表面软着陆时失联。印度空间研究组织此后多次尝试恢复通信未果,印度首次探测器登月尝试失败。“月船2号”的着陆器和月球车撞毁了,但轨道器仍在工作,印度决定让“月船2号”任务发射的轨道器用于“月船3号”任务,作为“月船3号”着陆器和月球车的通信中继。
2020年1月,印度政府批准了“月船3号”任务,最初定于2021年发射,但由于新冠疫情影响和技术问题,印度航天局已经多次推迟发射日程。2021年7月,印度政府宣布将“月船3号”发射推迟到2022年第三季度。2022年10月,印度航天局又将发射时间推迟到2023年6月。2023年2月,印度空间研究组织一位官员表示,印度将在2023年底至2024年初发射“月船3号”;5月21日,印度空间研究组织下属太空部一名高级官员表示,“月船3号”发射任务定于2023年7月的第二周(即7月9日到7月15日)进行。
当地时间2023年6月12日,印度空间研究组织(ISRO)主席索马纳特宣布,印度计划在7月12日至19日之间择机发射“月船3号”探测器。该任务的目标是实现月球表面的软着陆,释放月球车以及开展科学研究。此外,索马纳特表示,“月船3号”探测器已经运抵斯里赫里戈达岛的萨迪什·达万航天中心,探测器和LVM-3运载火箭的装配工作预计在6月底结束。
2023年7月9日,印度航天局(ISRO)宣布,计划于北京时间7月14日17点05分发射Chandrayaan-3任务;当地时间7月13日,在印度安得拉邦,搭载“月船3号”月球探测器的火箭等待发射。
发射升空
当地时间2023年7月14日14时35分,由推进模块、着陆器和月球车组成的“月船3号”搭乘印度运载火箭Mark-3,从印度安得拉邦斯里哈里科塔(Sriharikota)航天中心发射升空。当晚,印度空间研究组织负责人斯里德哈拉·帕尼克·索马纳特表示,“月船3号”正处于“精准轨道”飞行,航天器的整体状况“正常”,并且已经“开始月球之旅”。
当地时间2023年8月1日,印度空间研究组织(ISRO)发文称,“月船三号”月球探测器已完成绕地旋转,并成功进行了向月球变轨机动,已进入近月轨道。“月船三号”号探测器的液体发动机计划在8月5日再次启动,将其送入月球轨道。随后,将进行四次变轨机动,将探测器送入距离月球表面约100公里的最终轨道。
2023年8月5日,印度发射的“月船3号”月球探测器已进入月球轨道;8月7日,印度航天局(ISRO)宣布完成一次月球轨道缩减机动,航天器的远月点距离从18074公里减少到4313公里,并发回首批“月船3号”拍摄的月球照片。
2023年8月20日,印度空间研究组织宣布,已经成功缩短了“月船三号”任务登陆模块的轨道,最后一次减速行动已成功将着陆模块的轨道缩短为25公里x134公里,降轨已经成功。模块将进行内检并等待预定着陆点日出,动力降落预计于2023年8月23日印度标准时间17点45分左右开始。
当地时间2023年8月21日,在尝试着陆月球前,印度“月船3号”月球探测器与过去四年来一直绕月飞行的“月船2号”轨道器成功建立通信连接。当天,印度空间研究组织发布了“月船三号”装载的LHDAC相机(着陆器危险探测与规避相机)拍摄的月球表面图像。该相机拍摄了月球远端区域(月球暗面)的表面,图中标记出了海因环形山、博斯环形山别利科维奇环形山和洪堡海等特征。
成功着陆
当地时间2023年8月23日18时04分许(北京时间20时34分许),“月船3号”月球探测器在月球南极洲附近地区着陆,其着陆器和月球车会在月球表面开展为期14天的科学活动。
月球探索
2023年8月24日,月球车“普拉吉安”开始展开14天的科学实验,如分析月球表面矿物质成分,寻找月球南极是否存在“水冰”等。
当地时间2023年8月28日,印度空间研究组织发文称,月球车“普拉吉安”装备的激光诱导击穿光谱仪经探测“清晰确认”月球南极附近的月球表面存在硫元素。此外,探月车还探测到其他多种物质,包括铝、铁、钙、铬、钛、锰、氧和硅,接下来将探测月球南极是否存在“水冰”。同年8月29日,印度ISRO正式公布了“月船三号”月球车“智慧号”拍摄到的月表图像。
2023年9月2日,“月船3号”携带的月球车已在月表行驶65-70米,与探测器一起收集科研数据。“普拉吉亚”号月球车和“维克拉姆号”着陆器分别于9月2日和9月4日进入休眠模式,原定于9月22日唤醒恢复运转,但仍处于失联状态。
2024年8月,《自然》发表一篇行星科学论文报告,研究人员利用印度“月船3号”任务数据对月球南极洲高纬度地区的月壤进行的分析表明,月球南极存在古代岩浆洋的遗迹。该论文介绍,2023年8月,印度“月船3号”任务中的Vikram登陆器成功在月球南极附近软着陆,随后,其Pragyan月球车利用自身搭载的阿尔法粒子X射线光谱仪,沿着月球表面103米长的路径上的不同位置进行了23次测量,检测月球月壤的元素组成。基于通过分析Pragyan月球车的测量结果,发现在登陆器周围的月壤中存在着相对统一的元素组成,主要为含铁斜长岩。该结果表明,这些地理距离遥远的样本有着类似的化学成分,支持了月球岩浆洋假说。
结构组成
“月船3号”重3900公斤,造价约7500万美元,由推进模块、着陆器和月球车组成。其主要目标是展示登陆月球和漫游月球表面进行探索的能力,以帮助开发行星际任务的新技术。
推进模块
推进模块是一个箱形结构,一侧安装一个大型太阳能电池板,顶部安装一个大圆柱体,将保持在月球轨道上并充当通信中继卫星,并负责把着陆器和漫游车从地球轨道带到月球轨道。
着陆器
着陆器名为“维克拉姆”,通常是箱形的,有四个着陆腿和四个着陆推进器,约3900磅(1752公斤),包括钱德拉表面热物理实验(ChaSTE)测量表面的热导率和温度、月球地震活动仪器(ILSA)探测月震、朗缪尔探测器估计月球环境中等离子体或过热气体的密度和变化、激光反射器阵列(来自美国航空航天局)测量距离。“月船3号”配备了探测着陆点周围月震和其他数据的仪器,还配备了用于部署的坡道,将把漫游车带到月球表面。
月球车
月球车名为“普拉吉安”,是一个安装在六轮摇臂转向架轮驱动组件上的矩形底盘,重57磅(26公斤),其仪器包括阿尔法粒子X射线光谱仪(APXS)在月球土壤和岩石中寻找元素、激光诱导击穿光谱仪(LIBS)用于检查月球表面的化学和元素组成,用于探索着陆点附近地区。“月船3号”的漫游车配备了激光诱导击穿光谱仪和α粒子X射线光谱仪,以研究月球表面的化学成分。它将开展的实验包括,用激光轰击月球岩石,并分析释放出来的气体。
总体优化
印度航空局(ISRO)对“月船3号”进行了有效优化,包括:
简化其任务设计,利用月船2号的轨道飞行器来处理从推进模块,漫游车和着陆器到地球的所有通信。
2.推进模块仅携带一个科学仪器,而月船2号携带了九个
这将简化推进模块执行的工作量,使工程师能够专注于其在将漫游车和着陆器带到月球方面的关键作用。
目的在于帮助着陆器在下降过程中避开地面上的障碍物。而月船2号只携带了一个摄像头。
飞行任务
进入月球轨道
“月船3号”的推进模块将着陆器和漫游车一起运送到月球的南极,该模块将进入月球轨道,并机动到地表以上约60英里(100公里)的大致圆形路径。
月球表面软着陆
“月船3号”的着陆器(携带漫游车)与推进模块分离,瞄准月球表面进行软着陆。在着陆舱脱离推进舱之前,整个航天器必须从椭圆形绕月轨道进入100公里高的圆形轨道,然后再尝试将着陆器“维克拉姆”和月球车这些着陆舱模块与推进模块分离。
实施科学试验
“月船3号”月球探测器成功着陆后,着陆器和漫游车将在月球表面进行为期14个地球日的科学试验。ISRO表示,航天器包(漫游车、着陆器和推进模块)包括满足任务目标的“先进技术”,例子包括漫游车上的危险检测和避免、瞄准软着陆的着陆腿机构以及估计月球上方高度和速度的高度计和速度仪器。ISRO已经进行了几项技术测试来模拟月球条件,重点是在类似于月球的低温下浸泡仪器或在不同着陆条件下在模拟表面上进行着陆器腿测试。
休眠后唤醒
2023年9月22日,印度空间研究组织(ISRO)表示,在下一次着陆区日出来临之时,他们就试图与“月船3号”的着陆器和月球车取得联系,但没有收到任何信号。专家指出,由于月球车设计水平有限,唤醒成功的概率可能不高。9月26日,印度在唤醒“月船3号”的过程中始终未能收到其发出的信号。
评价
“印度此次成功挑战受控落月,成为继美国、苏联及中国之后第四个实现月球软着陆的国家。与此同时,印度还是世界首个在月球南极附近实现受控软着陆的国家。”(中国新闻网评)
参考资料
印“月船三号”完成降轨准备着陆.参考消息-今日头条.2023-09-27
目录
概述
发展历程
历史背景
研发进程
发射升空
成功着陆
月球探索
结构组成
推进模块
着陆器
月球车
总体优化
飞行任务
进入月球轨道
月球表面软着陆
实施科学试验
休眠后唤醒
评价
参考资料