深入分析印度“撞击月球”之真实能力 (ZT)

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导读:当地时间14日20时31分(北京时间22时31分),在飞行了38.6万公里之后,重29公斤、带有印度国旗标志的月球撞击探测器成功撞击月球,落在了月球南极点附近的沙克尔顿环形山中。在接近月球的过程中,探测器上的照相机不断对月球进行拍摄。印度空间研究组织主席奈尔在随后的新闻发布会上说,探测器飞向月球过程中的月球图片已经传回地面,画面非常清晰。科学家很快将启动对图片等有关数据的分析工作,以进一步了解月球表面物质构成。更重要的是,这些拍摄数据有助于印度空间研究组织未来选择月球车的着陆位置。 首先我们应该祝贺印

当地时间14日20时31分(北京时间22时31分),在飞行了38.6万公里之后,重29公斤、带有印度国旗标志的月球撞击探测器成功撞击月球,落在了月球南极点附近的沙克尔顿环形山中。在接近月球的过程中,探测器上的照相机不断对月球进行拍摄。印度空间研究组织主席奈尔在随后的新闻发布会上说,探测器飞向月球过程中的月球图片已经传回地面,画面非常清晰。科学家很快将启动对图片等有关数据的分析工作,以进一步了解月球表面物质构成。更重要的是,这些拍摄数据有助于印度空间研究组织未来选择月球车的着陆位置。


首先我们应该祝贺印度航天界取得了巨大的进步。


但这一印度的重大科技成果如同印度今年4月份的"一箭十星"一样在中国国内"一石激起千层浪",一些人感叹印度的航天科技已经在探月领域赶超了中国。


果真如此吗?下面我们就来分析一下真实的"撞击事件"及其技术能力。


一、"月球一号"能力


总重1.38吨的"月球飞船一号"是印度探测月球项目的第一艘无人驾驶探测船,将在今后两年环绕月球,勘察整个月球表面,在距离月球表面约100公里的轨道上工作,利用高解像度遥感装置分析月球表面的构成,绘制立体电子地图,为印度2020年前实现载人飞船登月计划做准备。"月船1号"携带有11种科学仪器,其中印度国产的有5项,而另外的6项则来自美国、欧盟等。


我国的‘嫦娥一号'携带的是8种科学仪器。"嫦娥一号"所携带的8种科学仪器均为国产。此外,"嫦娥一号"用微波探测仪进行探测,微波探测仪将对月壤的厚度进行探测,并以此来估算氦-3的含量,这在世界上属于首次。


二、"月球撞击探测器"之工作能力要点


"月球撞击探测器"是"月球一号"携带的子卫星,或成为有效载荷,全重约29公斤,上面带有印度国旗标志。撞击探测器在离开"月球一号"约25分钟后,于当地时间20时31分(北京时间22时31分)成功撞击月球表面。其间,装在探测器上的雷达高度计、摄影系统和质谱仪仍继续运作,不断对月球进行拍摄、测量并传回相关数据,直到最终撞击在月球表面后停止工作。


三、"月球撞击探测器"之技术实现难度


"月船1号"项目负责人安纳杜拉伊说:"撞击月球不仅是巨大的科技成就,同时具有重要的象征意义"。这句话其实已经说明了月球撞击探测器的真实目的就是巨大的象征意义。


客观来讲也具有一定的潜在军事价值:利用在月球轨道飞行器实施对月面的攻击手段的重要尝试。但由于月球本身缺乏大气层,没有空气动力等因素考虑,故重返再入月球的撞击探测器轨道易于控制,更多的就是如同忽略空气阻力的抛物线运动。


而在地球上这样的在轨控制重返大气层的探测器(或者说"弹头")就复杂得多,因为浓厚的大气层因素,不得不考虑诸如再入段的再入角、载荷大小、大气环流扰动等诸多因素。而这一切才是导弹再入段的控制关键,处理不好弹头就会烧毁,或者严重偏离目标。因此,其针对地球的军事目的还是有限的,毕竟我们目前还不具备在月球部署基地的能力。


另外,既然我们明白印度的月球撞击探测器采用抛物线方式撞击月球表面,那如何控制呢?其实在轨飞行的"月球一号"会根据印度航天部门的指令,选择合适的撞击地点。通过遥控指令控制"月球一号"上的程序机构,通过程序机构控制爆炸螺栓按照预订的程序就可释放撞击小卫星,当然这一时间间隔是经过严格计算的。既然印度已经掌握了"一箭十星"的技术,因此,在月轨释放仅仅一颗小撞击卫星自然不在话下。另外。印度的"月球一号"能够实现长途奔月,也充分说明了他们已经掌握了液体可控发动机技术和如何精确控制爆炸螺栓及时工作技术。相信在欧、美和俄罗斯空间技术的大力支持下,印度掌握这一已经十分成熟的技术也是在情在理。


另外在撞击小卫星解锁离开并开始撞击月球过程中,不断地利用高度计实时测量月面高度,进行撞击前的拍照,并利用质谱仪(质谱仪最重要的应用是分离同位素并测定它们的原子质量及相对丰度)分析月面主要元素。同时在高速撞击的过程中并不断将信息实时传回"月球一号"(或印度指控中心),便于汇总探测信息供分析使用。如果这项实验最终证明圆满成功,将充分说明印度具备超远距离或者中继数据传输的通讯能力,这一点至关重要,也将是印度此举重大科技意义所在。


至于印度国旗,那仅仅是一个作秀,不值得大惊小怪。


四、我们有这些能力吗?


下面我们来看看我们的航天部门是否有能力做到上面几点。


第一、仅仅从技术角度而言,"嫦娥一号"自身重量2.35吨,完全具备携带撞击探测器的能力。而且中国早就具备的一箭多星能力以及近期"神七"的释放"伴星"技术展示,都充分说明我们具备在月轨释放探测器的技术能力。


第二、我们具备超远程数据通讯能力,这也是成就"嫦娥一号"的重要保障,其中"天链一号"数据中继卫星也为说明我们具备较成熟的数据卫星中继能力。因此,理论上讲,我们具备撞击探测卫星在高速撞击的前提下数据远程传输能力。


五、正视印度的此时成功


印度这次的"月球一号"圆满成功确实让我们惊诧,因为通过本次飞行,我们看到了印度的巨大进步:


第一、印度已经掌握了飞行器多次变轨能力。其实质就是印度完全自主掌握(或引进消化)了液体发动机技术,这种发动机是飞行器机动变轨的主要手段。印度能长途跋涉也说明这一机动变轨能力比较成熟可靠,因为任何一次的变轨失败都将导致全盘计划的失败。


第二、印度掌握了超远程深空飞行器的测控能力。这一点从"月球一号"入轨、"撞击探测器"成功撞击月面等事实得出结论。


第三、印度基本具备了在轨释放飞行器的能力。这一点为在地球轨道尝试分导技术、再入技术都是具有很强的实践指导意义。


第四、印度的芯片等集成技术和标准化程度确实高于中国。印度探月的使命与中国有很多相近的地方,但印度携带了11件仪器,中国的"嫦娥一号"携带了8件仪器,但其卫星质量远远小于"嫦娥一号",加之印度携带了不少国外仪器(存在国际标准化接口技术),这一切都表明印度的芯片研发和加工技术(芯片集成度)和标准化程度确实都高于中国。


以上分析内容确实看出来我们面临的挑战十分严峻,航天事业如逆水行舟,不进则退。印度的航天事业确实在突飞猛进的发展,加之欧美和俄罗斯的倾力帮助,对于印度而言发展速度是可想而知的。我们对此不能等闲视之。


明年我们或将发射"嫦娥一号"备份星,并尝试新的月球探测轨道,那时会不会增加撞击月球探测器,让"五星红旗"插上月球,我们可以拭目以待。


五、需要澄清的几个概念


第一,火箭级数越多就越先进?理论上讲,级数越多,载荷能力越强,射程越远,但是随着级数的增多,火箭的可靠性会降低,因为火箭级间分离本身就是一个风险很大的技术难点。鉴于此,中国的运载火箭多为二到三级,一般低轨道发射两级火箭就足已,同步轨道或者深空探测三级火箭即可,为了提升运载能力,还可以在主芯级捆绑助推器等方式。另外,目前的卫星多自带微型推进系统,能够在地面指控下,自行从转移轨道过渡到预定轨道。这一切说明,提高运载能力并非只有增加级数这一条路可走。印度本次功臣PSLV-C11型运载火箭为四级运载工具,但其发射重量确实有些不尽人意,这与其发动机推力本身有直接关系。要想减少级数,必须研发大推力、高能推进剂的火箭发动机,这一点是印度的劣势。


第二,固态推进剂的运载火箭就一定先进?印度PSLV-C11型运载火箭上面级采用了固体火箭发动机,于是就有国人惊呼,中国火箭何等的落后,依然在使用淘汰的液态发动机。这同样也是一个误区,不同于导弹需要快速反应能力,运载火箭主要是为了发射卫星,如何有效的发射大载荷卫星,并实现精准的进入轨道,才是运载火箭工程重点考虑的问题。和液态推进剂相比,固态推进剂具有高能、准备时间短等优势,但是固态推进剂对于发射卫星等航天器而言,存在最大的致命问题有两个:第一,固态推进剂较为危险,稳定性差,易爆炸;第二,固态推进剂不适合于做宇航推进在于其不可控,一旦燃烧无法控制,直到燃料耗尽为止,无法多次点火工作,而液态推进剂的控制有如"水龙头"阀门,关上阀门,发动机就停止工作,打开阀门,发动机继续工作,运用自如,嫦娥之所以能奔月成功,其核心技术也在于此。因此,目前各航天大国的下一代航天器瞄准的依旧是可控、高能量的液态推进剂发动机,比如,使用液氢、液氧燃料的低温高能氢氧发动机就是一个发展方向。


以上是针对印度"撞击月球"新闻所做的全面客观分析,以飨广大朋友,如有不妥,望给予指正。胡参谋长2008年11月16日


本文内容于 2008-11-18 11:27:39 被control2009编辑

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