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尴尬!印月船3号第四次变轨,俄罗斯专家:发射晚,但是比你早到

 金刚光 2023-07-22 发布于辽宁

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小夫娱记官

2023-07-22 13:53河南
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印度网友最终松了一口气,因为在7月20日22点,ISRO(印度空间研究组织)公布了月船3号的第三次轨道变化数据:最近地点提高了5公里,远地点抬升了将近20000公里,达到了233x71351公里。


在第三次变轨后,很多国外媒体开始对月船3号能否成功抵达月球提出了质疑。俄罗斯卫星通讯社援引俄罗斯科学院航天研究所高级研究员纳坦·艾斯蒙特的话说:虽然月船3号发射较早,但俄罗斯的“月球-25”号探测器将先于它登陆月球。这样的言论暗示了对印度航天,特别是月船3号的轻视态度。据了解,“月球-25”号重1.605吨,计划在8月11日发射。

印度月船3号经过多次绕地球旋转后再飞往月球,艾斯蒙特认为这是一种十分落后的技术。尽管这样做降低了难度,但却需要耗费大量时间。


不会使用"月球-25"号飞船,而是选择搭乘"联盟2.1b"或"弗雷盖特"运载火箭,直接进入地月转化轨道。这样,最快只需5天就能达到环月轨道,在8月17日左右就可以抵达月球并完成登月任务。另一方面,印度的月船3号则最快在8月23日至24日抵达月球。

印度的月船3号,顺便提一下,采用了一种叫做调相轨道的方法来进行多次绕地球变轨。嫦娥1号是中国在2007年发射的一个探测器,也使用了这种方法。然而,嫦娥1号在执行任务时表现得更加出色。一旦与火箭分离,嫦娥1号立即进入了一个超地球同步轨道,近地点为205公里,远地点为50930公里,旋转周期为16个小时。


嫦娥1号很快进行了第一次变轨,将近地点轨道抬升到了600公里。之后又进行了第二次和第三次变轨,最终在最后一次加速到了10.916公里/秒以上,进入地月转移轨道,开始飞向月球。不过,从嫦娥2号开始,探测器直接搭乘火箭进入地月转移轨道,其中包括带回1731克月壤的嫦娥五号。


月船3号进入轨道后立即遭遇严重偏差,其轨道高度为138km x 36306公里,而计划中的轨道高度应为170 x 36500km。实际上,近地点比预期降低了32公里,而仅比卡门线高度多了38公里,这使得它处于一个相当不安全的轨道高度。因此,印度航天局迫不得已进行了紧急的四次轨道变更操作,具体如下:第一次、第二次、第三次和第四次变轨。

变轨后的日期是7月15日,此时位置为173x 41762公里。

变轨后的日期是7月17日,此时轨道参数为226 x 41603公里。

经过第三次变轨,于7月18日的轨道高度为228km,轨道倾角为51400公里。

7月20日进行了第四次变轨,新的轨道为233km x 71351公里。


通过数据可以很明显地观察到,月船3号的轨道变化相当混乱。令人惊讶的是,在第二次加速后,远地点居然比第一次降低了59公里。而在第三次加速后,近地点只提升了2公里。这一点需要指出的是,相比之下,嫦娥一号的变轨使其近地点从205公里上升到了600公里。

印度网友还有人贴文称,月船3号的变轨表现甚至不如月船2号!月船2号首次变轨使近地点提升了59公里,远地点提升了10000公里;第二次变轨更将远地点抬升了17000公里。



因此,许多国外媒体和一些印度网友对月船3号的按时抵达月球表示怀疑。根据目前的轨道变化进程,月船3号还需要进行第六次、甚至第七次的变轨操作。每次变轨都将耗费一定量的燃料,这就意味着剩下供月船3号制动和着陆使用的燃料并不充足!


为什么出现这种情况,一些印度网友将矛头指向了提供轨道精度测控服务的美国NASA和欧洲ESA。尽管印度一直自称为航天大国,但国内缺乏完整可靠的全球测控网,只有一个位于印度卡纳塔克邦拉马纳加尔深空测控地面站。然而,问题在于该测控站每天最多只能监测全球的1/3区域。因此,当发射或着陆月船时,印度只能依赖实力较强的NASA和ESA。

NASA和ESA面对印度网友的指责只能选择沉默不语:尽管他们负责监测和指导轨道精度,但实际上变轨任务由印度航天局执行。


LVM3-M4火箭的执行发射任务是造成变轨问题的主要原因,简而言之。问题在于该火箭无法实现高精度入轨。LVM3-M4火箭具有最大直径达到4米、高度43.4米,起飞重量为640吨,它的兄弟火箭也是月船2号的发射工具。尽管最后着陆失败了,但这也算是一枚经验丰富的老火箭。

然而,LVM3-M4系列火箭存在一个明显的不足之处:推力不够!尽管起飞重量达到了640吨,但其地月转移轨道运载能力仅为2吨。与之相比,我国的“长征3号”乙运载火箭在起飞重量为425吨的情况下,却具备了3.78吨的地月转移轨道运载能力,这在我国的火箭序列中并不算突出。


月船3号因LVM3-M4火箭运力不足而不能直接进入地月转移轨道,这也带来了一个副作用,可能会影响入轨精度。LVM3-M4火箭携带着两个巨大的助推器,重达50吨。然而,由于设计缺陷,当这两个助推器熄火后并不会立即与火箭分离,而是继续被拖着向前飞行。

例如,LVM3-M4的几款衍生火箭中,有一款在发射过程中被拖行了40多秒,另一款被拖行了25秒,而这次的LVM3-M4也经历了3秒的拖行。在这个拖行过程中,火箭将消耗大量的推力,并且会产生震动。再加上不理想的轨迹控制技术,就可能导致无法准确进入预定轨道。



月船3号所搭载的400N推进器同样承担了加速的任务,这一点也引起了怀疑。远地点高度的明显下降可能是由于加速不足所导致的。

目前,印度、俄罗斯和日本都在竞相争夺成为第四个在月球软着陆的国家。这要求他们拥有成熟且可靠的技术,而不仅仅是谁最先发射就能成功。

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