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 航天界 2022/08/10
本次发射的其实是美韩合作的月球探测器，并且美国在项目中所占比例不比韩国小。在2022年6月21日完成了自研火箭世界号（KSLV-2）的首飞。然而该火箭运载能力太小，无法执行享月号月球探测器的发射，因此不得不借助美国力量。世界号火箭让韩国成为全球第7个可自主研制1吨以上运力火箭的国家，此次的享月号发射则让韩国成为第7个有月球探测器开展月球探测的国家/航天机构。宙叔从三个方面来分析这件事。 第一，关键科学探测技术自主研发，韩国深空探测决心很大。享月号携带6个科学仪器，其中5个韩国自研，一个来自NASA。NASA提供的是ShadowCam相机，韩国自研的载荷包括月球地形成像仪、广角偏振相机、KPLO磁强计、KPLO伽马射线光谱仪和容错网络实验有效载荷。将进行基于容错网络技术的空间通信实验。这些仪器的功能以环境探测为主，同时为后续月面着陆探测做准备，为未来地月通信数据网络开展技术试验。 可以看出，韩国宇航研究院牵头开展的这次探月任务主要使用的还是韩国自主开发的月球探测仪器。项目花钱不多——1.8亿美元，但已经代表了韩国深空探测的最先进技术，是韩国未来发射月球着陆器的前奏。 第二，任务轨道特别，慢而好省地飞向月球。地月不远，平均距离38万公里，我国嫦娥探测器从地球飞到月球也就是三四天，这属于快速路。但天上的“路”跟地上一样，有直达的也有中转的。月享号采用了“弹道月球转移”（BLT）轨道策略，先到达地月拉格朗日点L1附近，然后借助月球引力前往月球，最终进入距离月面100公里的月球圆轨道——虽然要飞4个月，但节省燃料。这应该也是美国JPL的贡献。 为什么要这样飞呢？深空探测是资源消耗巨大的活动，设计更节省燃料的轨道方案和控制策略十分重要。地月空间的航天器处在地球和月球引力的共同作用下，需要在限制性三体假设下进行轨道设计与控制，也能够借助拉格朗日点设计出飞行的低能耗路径。从上个世纪九十年代初日本首个月球探测器飞天号（Hiten）到今年美国发射的顶点月球立方星（CAPSTONE），都采用了低能耗的BLT策略。 第三，韩国探月高度依赖美国航天技术能力，与美国重返月球计划高度融合。韩国此次月球任务所有的观测数据都将与美国共享，为美国重返月球的Artemis计划提供支持，甚至可以看作是美国重返月球的一项分支任务。SLS火箭还没起飞，但韩国的月球轨道器作为探路小分队已经先冲过去了，与去月球验证近直线晕轨道性能的Capstone立方星角色类似。 同时，如果没有美国的支持，韩国的探月载荷只能在地面上加加电而已。看这次任务的各项能力要素，除了5个科学载荷是韩国的，其余几乎都是美国的。例如，运载火箭用SpaceX公司的猎鹰9号，该火箭在回收一子级情况下地月转移轨道运力约为3.3吨，发射享月号绰绰有余。测控离不开美国的深空探测网，包括分别位于美国加州戈德斯通、西班牙马德里、澳大利亚堪培拉的三大主站点，它们也曾帮助阿联酋的“希望号”火星探测器建立深空通信。这次任务的最终目标轨道设计过程中，韩国还曾与NASA博弈。享月号探测器重量有过一次重大变更，从550公斤增加到了678公斤，因此韩国希望将目标轨道变更为100公里×300公里的椭圆轨道以降低任务难度。但NASA为了让自己在探测器上唯一的科学仪器ShadowCam相机更好地发挥观测作用，不同意变更轨道。最后，韩国方面让了步。 韩国探月任务的主动权很大程度上掌握在美国手中，但似乎也达到了双赢效果：韩国提升了航天科技水平、突破了深空任务，美国在帮助韩国的同时为自己的重返月球计划铺路。对于航天工业不健全的韩国来说，也不失为一种好的选择。 |
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