日本公布登月器实拍照:发动机喷管砸向月面,却刷新三项世界纪录
首先是实锤SLIM以倒栽葱式姿态着陆月面,照片是由主着陆器释放的LEV-2可变形月球机器人拍摄。
LEV-2拍摄的SLIM探月智能着陆器
太阳能电池板安装位置
左侧是导航相机拍摄的月面图,中间和右侧图是多光谱相机拍摄的月面图。
就这点来看,SLIM的月面着陆标准已经高于半个世纪前苏联的火星三号探测器,后者在着陆火星表面后仅实现了14.5秒的数据传输,连一张图都没有,但人们仍将其视为一次成功的火星表面软着陆任务。
LEV-2拍摄的着陆器图像其实已经证明刷新了两项世界纪录,首先是LEV-2本身,在部署展开之前它是一个球形装置,外观看上去很像是日本动漫神奇宝贝中的精灵球,由主着陆器在接触月面之前释放至月面部署,到达月面后展开,利用两侧的半球体作为车轮进行移动,而且是自主移动。
LEV-2可变形月球机器人
LEV-2地面展开行驶测试
能够对准着陆器成像,已经证明LEV-2实现了月面行驶移动,而这台可变形月球机器人的重量仅有0.25公斤,因此它成为了人类有史以来部署月面最小的月球车,除了这项世界纪录,由此产生的还有一个世界纪录。
LEV-2由于自身重量极为有限,不具备与地球直接通信功能,所以它所拍摄的图像数据,是由另一台超小型月面移动探测机器人LEV-1进行接力中继传输,这是世界首次在月面实现多台机器人的自主联网通信。
SLIM在着陆月面前分离LEV-1与LEV-2
LEV-2地面跳跃测试,它配置有独立的地月通信模块。
LEV-1与LEV-2可以在月面进行联网通信,图为CG图。
萌萌的玉兔二号歪头照,这是在与鹊桥号中继星进行通信。
由分离相机拍摄的,命名为“星火燎原”的天问一号着巡合影照。
祝融号火星车释放的“分离相机”,可与祝融号进行火面联网通信。
日本SLIM探月智能着陆器的实际着陆点与预设着陆点的偏差仅有55米,此为当前世界范围内最高登月位置精度。与之对比,嫦娥三号的位置偏差约600米,嫦娥四号的位置偏差是千米量级,嫦娥五号的位置偏差是2.33公里,印度月船三号的位置偏差约360米。
嫦娥五号之后的印度月船三号与日本SLIM的着陆点偏差数值大幅下降,基本实现了定点着陆功能,这是因为后两个着陆器都应用了基于图像匹配技术的地形相对导航功能。
印度月船三号着陆器
地形相对导航技术演示动画
印度月船2号轨道器拍到的阿波罗12号登月遗迹
在最后下降过程中必然需要着陆器自主进行障碍识别,并进行机动飞行,所以必然与预选着陆点有偏差。
因为SLIM在距离月面约50米高度时推力突然骤降55%,这又是为什么呢?
SLIM拍摄的另一张图像给出了答案,这个答案看起来还颇为有趣,着陆器两台主发动机的其中一台的喷管掉落在了月面上,一台发动机完全失效,从实拍月面图上可以看到,除了主发动机喷管,还有一些其它零件,在太阳照射下形成了亮斑。
SLIM就败在了这最后一摔
现在基本可以给SLIM的着陆成绩打分了,JAXA为此次登月任务给出了三个层次的成功定义:
就实际表现来看,月面软着陆目标是部分实现,基于图像匹配导航的高精度着陆任务实现,位置偏差成功控制在100米以内,但未能实现着陆月面后工作一个月昼的目标,满分100分的话,实际表现也就是60分,可以及格。
SLIM的着陆缓冲装置未能发挥作用(红圈)
SLIM着陆缓冲装置测试影像
日本SLIM的登月任务表现证明了什么是“基础不牢,地动山摇。”。首先SLIM配置的2台500N发动机变推力能力有限,通过登月直播画面可知,SLIM的下降速度控制主要是通过500N发动机以类似姿控发动机的脉冲功能实现,即在开机动作与关机动作之间的快速交替,有点像车辆以高速状态行驶过程中的“点刹”动作。
SLIM探月智能着陆器的500N主发动机
与之对比,助力我国嫦娥系列着陆器三次登月三次成功的地外天体着陆用金牌动力7500N变推力发动机,不仅最大推力是日本SLIM主发动机的15倍,还能实现16%至110%推力变化,不仅能够满足月球登陆任务,稍加改动也胜任火星登陆任务,天问一号成功登陆火星已经给出证明。
7500N变推力发动机
嫦娥四号的7500N变推力发动机
月球版7500N变推力发动机(左)与火星版7500N变推力发动机(右)
嫦娥系列着陆器对月面激光三维成像障碍识别效果图
嫦娥三号月空悬停
日本、印度引以为傲的高精度着陆技术对于我们而言只是选择何时去做的问题,早在嫦娥四号任务时期,我们就已经考虑过这项技术。
七八年前我们就有条件实现高精度的“定点着陆”,图为玉兔号月球车拍摄的嫦娥三号着陆器。
嫦娥七号一出世就将挑战最高难度的月球南极着陆任务,它不仅仅是验证100米以内的高精度着陆技术,而是首次使用此项技术就是“实战”,因为月球极区的太阳高度角极低,月面的光照区与阴影区连续交替变化,如果不能在正确的时间高精度着陆光照区,就意味着任务的失败,不像日本SLIM与印度月船三号的技术验证性质,即便不能实现高精度着陆,只要实现软着陆也可成功,这就是为什么说嫦娥七号首次应用高精度着陆技术就是“实战”。
月球南极及嫦娥七号的预选着陆点
本文经授权转载自巅峰高地(ID:dianfeng204),如需二次转载请联系原作者。欢迎转发到朋友圈。
微信扫码关注该文公众号作者