觀點投書:印度與俄羅斯探測器登月之旅

2023-08-22 06:10
俄羅斯的月球25號登陸器,墜毀月球表面,登月任務失敗。(取自Roscosmos)
俄羅斯的月球25號登陸器,墜毀月球表面,登月任務失敗。(取自Roscosmos)

最近月球很熱鬧,俄羅斯與印度兩國的無人探測器,將分別於本月21日與23日只差兩天嘗試軟著陸於月球南極地區進行調查,兩國預定著陸點相隔只有大約118公里,全球太空與科學界都非常關心注目。這是印度第二次嘗試在其他星球軟著陸,四年前首次嘗試以失敗收場。俄羅斯則是相隔47年之久後重回月球探險,兩個世代的斷層,加上因俄烏戰爭而遭受嚴厲制裁封鎖,全球關注俄羅斯的太空技術實力是否依然犀利。

俄國比印度晚出發27天,卻將比印度早2天登月。為什麼印度要費40天飛行才能夠進行著陸月球 ? 而俄國只要11天 ? 簡略答案是印度最大的火箭仍不夠力。印度設計的登月探測器很沉重,逼近印度自製最大運載火箭的舉升極限,且探測器本身自帶推力也不夠力,只能妥協在地球橢圓軌道的「近地點」逐步加力升軌,以時間磨耗換取軌道「遠地點」的高度空間,直到進入奔月轉移軌道。

印度無法像俄羅斯一樣一步就直接飛往月球,純粹是火箭能力限制的妥協,而不是名嘴所稱印度採取「穩紮穩打」的策略,實際上印度行事風格並不踏實,有時候甚至會一廂情願與好高騖遠,導致2019年首次軟著陸嘗試以高速墜毀月面收場。

印度於今年再度嘗試登月,於7月14日發射火箭搭載「月船3號」無人探測器,進行第三次探月,以及第二度嘗試軟著陸於月球表面南極高緯度區(但離南極中心點仍有約600公里),科學上首要目標是希望在南極隕石坑裡數億年來都照不到陽光的黑暗角落證實有殘留大塊的水冰存在,政治上則希望藉此提升其太空強國的地位,希冀趕上中國大陸的太空技術實力。「月船3號」吸取四年前「月船2號」軟著陸失敗的教訓,做了許多改進,這次成功的機會應該提高許多。

印度於2019年發射「月船2號」模組,裡面包含推進器(propulsion unit),繞月軌道器(orbitor),登陸器(lander),而登陸器內部還包含一個小型月面漫遊器(rover)。花費近一個月時間成功抵達月球環繞軌道,但是十餘天後登陸器進行軟著陸時最後關頭失敗墜毀,印度全國為此扼腕鬱卒許久。登陸器降落月面過程在最後幾百公尺高度失去聯絡,最後確認高速墜毀。四年來印度太空研究署(ISRO)遲遲不肯公布失事調查報告,公開說法總是含糊其辭。最近「月船3號」已成功環繞月球,即將於8月23日再度挑戰軟著陸,估計是印度ISRO恢復不少自信因此開始願意透露一些當年「月船2號」登陸器墜毀的具體細節。 (相關報導: 閻紀宇專欄:太空強權爭雄的新戰場──月球南極 更多文章

表層原因是當年登陸器制動(剎車)小火箭在最後關鍵的「精緻剎車」階段出現一點推力偏差,導致登陸器明顯飛行偏離規劃的著陸下降曲線,即將錯過預定降落點,為了校正偏差而引發連鎖不良反應。根本原因則是,導航與姿態控制軟體演算法設計粗糙不夠聰明,這些演算法運作範圍窄,有些指令甚至相互牴觸(事後徹底檢查軟體才發現),因此只適合在正常順利的狀況運作。現在遭遇剎車推力這類參數偏差大的突發狀況,「月船2號」登陸器的軟體演算法缺乏彈性沒變通處理能力,已經飛過頭還執意想要飛回到預定的狹窄登陸點,而不是果斷放棄的原登陸點,改去尋找當下合適的替代登陸點。

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