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以色列的月球坠毁提醒我们,登月是一种痛苦

2021

月亮月亮“

以色列太空公司SpaceIL的机器人着陆器在星期四试图在​​月球上软着陆时坠毁,标志着其任务的突然结束。 着陆器名为Beresheet,正在成为第一个在月球表面进行受控着陆的私人太空船。

“我们遗憾地未能成功登陆,”以色列航空航天工业航天部门负责人Opher Doron在着陆尝试的直播中表示。 “我们是第七个绕月飞行的国家,也是第四个到达月球表面的国家。 到目前为止,这是一项巨大的成就。“

Beresheet的引擎在下降过程中显然失败了,因为太空船离地面大约4英里,因此莫名其妙地关闭。 地球上的任务团队设法让发动机再次运转,但失去了与航天器的通信 - 这表明着陆器几乎肯定会高速撞向月球。 它的遗体很可能停留在一个新形成的小型月球陨石坑中。

你可能会认为让一个小机器人坚持着陆应该是一个小小的步道。 毕竟,近半个世纪前,我们将人类登陆月球。 但即使拥有21世纪的技术和洞察力,登月仍然是一个难以置信的挑战。 SpaceIL的成功将比人们想象的更值得称赞 - 相反,他们的失败是可以理解的。

“关于月球着陆的基本要点是以零速度降低水平面,”目前位于印第安纳州西拉斐特普渡大学的地球物理学家H. Jay Melosh说。 “这在月球上并不那么容易。”当你考虑到将宇宙飞船送到那里所需的所有能量和速度时,不难看出当你迫使它减速到零速度时会出现多少事情。 即使Beresheet的发动机没有切断,也无法保证它能够优雅地降落。

月亮从地球看起来明亮而有光泽,但它的表面实际上非常粗糙,充满了陨石坑和巨石以及不稳定的地质特征。 这些危险使得很难找到一块平坦的地面来进行着陆:尼尔阿姆斯特朗在阿波罗11期间几乎耗尽燃料寻找新的着陆点,因为他觉得原来有太多的陨石坑和巨石。 事实上,由于它的表面, 月亮比火星更具挑战性,Mel梅洛什说。 [月球上]没有一个地方比另一个更好。 从统计上来说,这一切都是一样的

一架无人驾驶的宇宙飞船缺乏人类的直觉,促使阿姆斯特朗在飞行中改变航向。 您必须希望控制着陆器的自主系统足够智能以识别表面危险并将其设置在安全位置。 目前尚不清楚以色列着陆器是否拥有像中国嫦娥登月器那样的危险避让软件; 根据任务的准确性,Melosh预测Beresheet不会。

虽然月球较低的重力使其在下降过程中更容易减速,但是很难下降到无气体上。 当您将飞机降落在地球上时,我们大气层的压力场有助于推倒车辆并减慢速度。 在真空中,该压力场是不存在的。

但也许登陆月球的最大问题之一就是知道你在哪里 。 我们仍然缺乏精确定位准备降落的着陆器的技术。 “在地球上没有GPS,我们在地球上认为这是理所当然的说法是美国宇航局位于弗吉尼亚州汉普顿的兰利研究中心的航空航天工程师Alicia Cianciolo。”我们并不确切知道任何一辆自动驾驶汽车的位置或速度“美国宇航局的深空网络有助于收集有关这些东西的一些信息,但这些只是估计,并且由于距离很远而存在延迟时间。在这个距离上,错误可能会累积起来。

Melosh说,当着陆器移出轨道并进入下降演习时,他们正在惯性地航行,意味着他们试图通过加速作用于航天器来感知它们的位置,Mel Melosh说。 但重力不会给你任何惯性加速度。 加速度计对重力场的任何变化都没有任何响应。安全放下意味着你​​必须对月球重力场有很好的认识,那就是NASA的重力恢复和室内实验室( GRAIL)这个十年早期的特征(Melosh参与其中)。

所有这些不确定性使得提高航天器的自主性变得更加迫切,这有效地要求您想象并计划可能出错的每一件事。 CCianciolo说,缺乏想象力的确是我们无法计划和测试这些东西的地方。

她和NASA Langley的其他人正致力于改进机载系统并减轻这些任务中可能出现的错误,特别是通过该机构的SPLICE(安全和精确着陆 - 综合能力演进)项目。 目标是通过更好地集成所有传感器并加强数据处理,在精度和安全性方面提高自主航天器着陆。 这仍然是一项正在进行的工作,但希望SPLICE最终能够很快将自动着陆器系统推向新的高度,尤其是在2024年重返月球的目标之前。

虽然模拟已经帮助我们改进了这些系统,但最好的老师才是真实世界的经验,无论是成功还是失败。 SpaceIL的挫折并不一定是毁灭性的损失。 从长远来看,这样的每项任务都可以更好地理解可能出现的问题,以及下一次可以采取哪些解决方案来防止灾难。 “出错的事情有时候纯粹是我们缺乏想象力,而这只是学习如何以其他方式减轻它们的问题,”Cianciolo说。

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