降落月球背面有多难(月球降落有多难)

网友提问:

不吹不黑,月球背面降落难,还是月球南极降落难?

优质回答:

不吹不黑,月球背面降落难,还是月球南极降落难?

其实先给出答案,单纯从月面降落这个环节来说明的话,无论在月球哪个角落降落,难度都一样的,但整体工程实施难度上却天差地别,区别在哪里?测控需求!

月面降落有哪些难度?

很多朋友都以火星降落为月面降落参考,其实两者没有可比性,即使在重返大气层降落仍然非常困难,我们大致来解释下这个过程。

1、穿过大气层下降

穿过大气层下降因为有大气动力减速,因此不需要全程动力减速下降,但会遇到两个难题:

高超音速气动激波加热

大气层内减速伞技术

大家的理解一般都是大气与飞行器表面摩擦高温,其实完全不是这样,是超音速激波加热才是这个高温的真正关键,当然不管这高温来自哪里,我们都必须要解决这个问题。对于重返大气层的返回式飞行器来说有两个方式来解决:

优秀的大气层内气动外形

抗烧蚀外壳

前者会在大气层气动作用下维持一个方向下降,比如中国份额神舟系列飞船,还有美国的阿波罗飞船以及新的猎户座飞船,三种结构各有区别,但在大气层内会在气动作用下自稳定。

后者抗烧蚀外壳则更重要,因为稳定后前进方向的那一面会遭受数千度高温的侵袭,高强度,耐高温的大底是必须要跨过去的难关。

最后闯过烧蚀难关的还要降落伞减速,很多朋友会将这个过程忽略,其实高速开伞风险很高,特别是大气稀薄的条件下超音速开伞尤其高难度,在火星大气层内降落时,由于火星大气压只有地球1%,烧蚀问题不会很严重,但超音速开伞条件简直就丧心病狂。

2、无大气层全程动力下降

无大气层月面降落时没有气动加热与开伞问题,但全程动力减速下降,对发动机要求极高,而且每个阶段的发动机推力是不一样的,因此我们的嫦娥三号四号计划中有一个7500N变推力发动机突破的重大新闻,可见能精确控制推力的发动机在月面下降过程中的重要性。

3、总结下有大气层和无大气层的结构设计区别

前者必须有优秀的启动外形,而后者比如月面登录的着陆器,形状五花八门,只要有足够的动力,能维持平衡,是什么外形没有任何关系。

月面降落测控要求有多难?

能稳稳的降下去,离不开星载系统的自动控制,当然无论AI多只智能,也不如人在回路中干预,因此月面从开始下降到落月完成这个时间中,有很多需要地面测控中心参与的控制,当然现在这种控制越来越少了。

月面测控

成功通过下降阶段着陆以后,着陆器的通讯一般是直接和地面中心展开,当然特殊情况也可以通过轨道器来中继,但轨道器在月球轨道上是运动的,有远及近,由近及远,而且有些轨道还不适合与地面通讯,因此在正面登陆时除非特殊,否则不会由轨道器中转。

但月球背面通讯就完全不一样了,着陆器本身不能和地球直接通讯,轨道器通讯断断续续,那么只能认为制造一个中继通讯点,而嫦娥四号的中继通讯点就在月球和地球连线的延长线距离月面约6.5万千米的拉格朗日点上,这个位置的绕行可以同时看到地球和月球背面,因此这个点的通讯中继位置是绝佳的。

但这会额外增加一个中继卫星的成本,而且整个系统复杂程度会成倍增加,各个技术难点甚至会拖累整个工程的进度,因此当去年2018年5月份发射的鹊桥成功入轨时大家一片欢呼,因为这保证了未来的嫦娥四号着陆通信任务顺利展开。

火星测控

火星任务的通讯保障有几个方面,与月面相反,火星一直在自转中,因此登陆火星时或者登陆火星后都有可能断断续续,因为受到火星的遮挡,因此在洞察者登陆火星时有两颗小卫星在火星轨道上执行中继通讯任务。

伊娃”和“瓦力”提供了洞察号降落时的信号中转服务

另外还有一个不得不考虑的问题,就是火星与地球之间的通讯延迟,这可能比中继更令人煎熬,火星与地球之间的距离是动态的,最近是大约5500万千米,单程需要2分半钟多一点,来回需要5分钟,最远是4亿千米,通讯延迟单程十几分钟,因此火星任务的不确定性因素更多,因为这十几分钟内什么事情都可能发生,而我们没有任何处理方式,因为传送你处理的指令还在路上。

因此我们客观的分析下登陆月球南极与背面的难度,技术上其实没啥差别,但通讯保障上直接秒杀大部分玩家,这个技术相信美国是有的,欧空局可能也有,但他们都没有实施过,有技术不一定代表能成功实施,比如印度的月船二号着陆器登月失败,相信印度是有技术的,但能不能成功实施则是另一回事情,这不止是技术那么简单,整个登月工程的统筹控制与实施能力更重要,这才是一个团队成熟的表现。

其他网友回答

在今年年初,我国的嫦娥四号探测器成功在月球背面实现软着陆,成为人类史上的首次。而在本月初,印度的月船2号试图成为第一个在月球南极进行软着陆的探测器,但它在着陆前失联,不受控制地掉到月球上。不管怎样,从技术角度来看,登陆月球背面和月球南极哪个更难呢?

无论是难度,还是任务的完成度,显然都是我国更胜一筹。虽然月球南极的登陆难度要比月球中部区域更加困难,但月船2号着陆器选择登陆的地点是在月球正面,而非更难登陆的月球背面。那么,为什么说月球背面会更加难以登陆呢?

这与月球的特殊运动方式有关。数十亿年来,地球引力持续对月球施加了潮汐力的作用,这导致月球的自转速度越来越慢,自转周期越来越长。最终,月球的自转周期变得与月球绕地球的公转周期完全一致,月球相对于地球被潮汐锁定。在这种情况下,月球背面会始终背对地球,而月球正面会始终面对地球。

由于潮汐锁定现象,如果探测器要登陆月球背面,它将无法与地球上的控制中心取得联系,因为无线电信号会被月球所阻挡。为了解决这个问题,我国在发射嫦娥四号之前,先发射了鹊桥号中继卫星,它飞到地月系统的第二拉格朗日点的晕轨道上。

地月系统的第二拉格朗日点位于地月连线的月球外侧上,与月球相距6.5万公里。这是地月系统的引力平衡点,在这里运行的卫星能够与地球和月球的相对位置保持长期稳定。鹊桥号在此运行,信号经由它传输不会被月球阻挡,这样就能实现月球背面和地球的通信。

而在月球正面登陆,即便是在靠近南极的区域,也无需中继卫星,地球上的控制中心可以直接对探测器进行遥控。仅从这方面来看,在月球背面软着陆要比在月球南极登陆困难很多。正因为如此,当年阿波罗登月飞船6次着陆月球,登陆点都是在月球正面。

另外,在测控方面,我国都是依靠自己的技术。而印度的测控则是得到了美国宇航局(NASA)的帮助,NASA的深空网络(DSN)为月船2号保驾护航。

最为关键的是,我国已经成功实现了月球背面的软着陆。在此之前,我国的嫦娥三号还成功登陆过月球正面。迄今为止,我国探测器登陆月球的成功率是100%。而在人类航天史上,只有38次成功实现了月球软着陆任务,成功率为52%。

其他网友回答

当然是着陆月背的难度大!

其他网友回答

单纯降落的话,正面背面难度都是一样的,毕竟肉眼看不到,就算看到也只能干瞪眼,没办法插手,如果能远程控制,那探测器的要求就不用那么高,随便弄个直升机就飞上去了。

降落的难点主要有三点:

1,全自动控制

月球距离地球大概38万5千公里,这个距离即使是光速都要1秒多,一来一回差不多就要3秒,而电子信号的速度是比光速要稍微慢一点的,这样来回花的时间就更长,根本没办法人为控制。

所以探测器在降落的时候,必须所有的操作都由探测器系统本身去控制。

2,降落

月球没有大气层,也没有海洋,所以不可能靠大气层用降落伞减速,也不能冲进水里,唯一的减速方法就是通过反推火箭喷射推力。

但在下降的过程中,距离地面越来越近,由于推进剂不断减少,探测器整体的质量改变,所以推进器的推力自然也会随着质量以及月球引力的改变而改变。

这对推进系统和发动机有很高的要求,以色列的探测器就是因为发动机罢工而坠毁。

3,着陆点

在没有人员驾驶的情况下,探测器只能一边降落一边自己观察周围的环境,避开有可能的危险区域,这对避障技术有很高的要求,而且在这过程中还要对推进系统控制,避免提前燃料用尽。

虽然有鹊桥中继星,但这对于降落并没有太大的作用,鹊桥的用处就是传递信息,而且鹊桥离地球比月球离地球要更远,延迟也会更久。