今年是美国探月大年,卡纳维拉尔角LC-39B发射台现在正矗立着一枚SLS重型运载火箭,它将联手猎户座飞船执行阿尔忒弥斯一号无人环月任务,虽然目前这枚火箭仍然在发射台上“挣扎”,但还是祝它好运。
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执行阿尔忒弥斯一号任务的SLS重型火箭
除此之外,按照年初计划,今年下半年还将有两次无人登月任务,分别是宇宙机器人公司的“游隼任务一”与机器视觉公司的“直觉机器任务一”。
进入21世纪以来,嫦娥探月工程先后实施了包括嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥五号T1、鹊桥中继星、嫦娥四号、嫦娥五号总计7次服务月球任务的探测器(还有一颗哈工大的龙江二号绕月小卫星),包括三次登月与一次月球采样返回,载人航天工程与探月工程在月球表面的大会师也将是未来8年内我们要做的事情,种种事实表明我们已经成为引领人类21世纪探月的先锋力量。
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嫦娥三号着陆器
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嫦娥四号着陆器
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嫦娥五号月面采样作业
让我们引领人类,这是大洋彼岸无论如何也难以接受的,因此NASA推出了阿尔忒弥斯载人重返月球计划,在此计划内还有商业月球有效载荷服务计划,该计划包括一系列无人月球探测器,游隼任务一与直觉机器任务一就属此列,旨在为载人重返月球探路。
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游隼任务一着陆器
游隼任务一受限于火神半人马座火箭的不确定性,发射延期的可能性很大,因此“直觉机器任务一”将肩负起“美国时隔半个世纪后重新恢复登月能力”的历史重任。
执行直觉机器任务一的“新星-C着陆器”将山寨嫦娥三号系列着陆器使用的激光三维成像敏感器技术,嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号三次任务创造的100%登月成功率的实践表明,该技术是新世纪月球探测领域的核心技术。
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执行“直觉机器任务一”的“新星-C着陆器”
一个鲜少有人注意到的情况是,美国至今尚未真正掌握探测器自主安全着陆月球的能力,半个世纪前他们曾实施过两大登月计划,分别是勘测者计划与阿波罗登月计划,前者是无人登月,后者是有人登月,两个计划均未应用自主避障技术。
没有自主避障技术,怎么登月?人类早期无人探测器登月均需选择大片开阔平坦的月面着陆,这些探测器进入下降程序后,所能做的就是根据高度、速度等信息修正弹道,然后沿着既定弹道一头扎下去,能不能成功全凭运气,大片平坦开阔的月面则一定程度提高了“登月成功的概率”,以勘测者计划为例,总计实施了7次登月任务,其中有2次失败,成功率约70%。
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在阿波罗载人登月计划之前实施的“勘测者计划”,图为勘测者着陆器模型。
阿波罗计划作为载人登月计划,对安全性的要求更高,如果沿用勘测者系列着陆器的控制技术后果是不堪设想的,然而那一时期人类并没有掌握自主避障技术,怎么办?这时候就要发挥“人”的作用。
“人工智能”是时下很热门的一个科学技术领域,听起来很高大上,但它其实是自动化技术的一个分支,目前人工智能只能在极个别领域超越人类,但其综合能力距离“人”的智能仍有很大差距,“人”的作用与价值在任何时候都不能被忽视,这也正是阿波罗计划得以成功的关键所在。
阿波罗登月飞船会在下降弹道中由宇航员根据月球地貌确认导航点,从而确保飞行弹道的正确,在着陆末段宇航员具备手控飞船能力,可对障碍物进行人工干预条件下的规避。
比如执行首次登月任务的阿波罗11号鹰号登月舱,在距离月面不到1分钟航程的时候,宇航员发现着陆点是一个环形坑,如果不接入手控程序,结局就是撞向环形山。