人類部署在月球表面的探測器通常都需要在月晝與月夜兩種環(huán)境的交替下生存。月晝對于探測器而言是相對利好的條件,因為有光照就意味著太陽能電池翼可以提供充沛的能源供給。
而一旦進入月夜環(huán)境,無光照環(huán)境首先帶來的影響是,太陽能電池翼無法發(fā)電,同時極低溫環(huán)境對月面探測器的生存也將構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
嫦娥四號著陸器
比如,昔日歷次阿波羅載人登月任務(wù)沒有任何一次敢于挑戰(zhàn)月夜環(huán)境(部分實驗載荷配有同位素?zé)嵩纯梢远冗^月夜),從而直接制約宇航員在月面的活動時長。
阿波羅登月計劃中月面停留時間最長的17號任務(wù)(74小時59分鐘40秒)
月球南北兩極地區(qū)則不同,受月球自轉(zhuǎn)軸影響,這里存在極晝現(xiàn)象。尤其是靠近極點的部分地區(qū),全年累計光照時間甚至可以長達300多天,連續(xù)光照天數(shù)也有200多天,對于探測器而言是絕佳的月面探測場地,連續(xù)光照使得月面探測器作業(yè)時間大大延長,探測效率要比非極地區(qū)域提高數(shù)倍。
玉兔二號月球車
月球南北兩極雖然有連續(xù)光照,但是太陽高度角非常低,一般不超過2度,而這又帶來了另一項利好因素,那就是受撞擊坑環(huán)形山地形遮擋影響,這里又存在連續(xù)無光照的永久陰影區(qū)。
月球南極連續(xù)光照區(qū)與永久陰影區(qū)
永久陰影區(qū)內(nèi)環(huán)境溫度更低,極低溫環(huán)境會束縛易揮發(fā)物質(zhì)的逃逸,根據(jù)歷次環(huán)月衛(wèi)星探測數(shù)據(jù)間接證明,這些永久陰影區(qū)中存在水冰資源。
水冰可以為航天員提供生存所需的水源,也可以制備氧氣,同時還能制造火箭發(fā)動機所需的液氧液氫推進劑。
嫦娥五號上升器月面起飛
可以說,月球極區(qū)的“連續(xù)光照”與“永久陰影區(qū)中的水冰資源”是當(dāng)前人類探月的兩大戰(zhàn)略資源,因此世界上有實力的航天玩家都在瞄準(zhǔn)月球極區(qū),尤其是月球南極(水冰資源更多)。
廣泛分布著永久陰影區(qū)的月球南極區(qū)域
俄羅斯目前列入計劃的未來三次登月任務(wù),都瞄準(zhǔn)著月球南極區(qū)域,或者是靠近南極的高緯度區(qū)域。大洋彼岸NASA的商業(yè)月球有效載荷計劃也規(guī)劃了三至四次無人登月任務(wù),其中近半數(shù)任務(wù)也是瞄準(zhǔn)南極。
俄羅斯月球-25號月面探測器
在眾多月球南極探測任務(wù)中,印度則是先聲奪人,十三年前月船一號任務(wù)的成功使得他們掌握了繞月探測工程能力,而自月船一號任務(wù)之后他們沉寂了至少十一年時間。之后于兩年前發(fā)射了月船二號探測器,也許是受嫦娥四號代表人類首登月球背面的刺激,它想要代表人類首次軟著陸于月球南極。
月船二號著陸器與月球車
月船二號由軌道器、著陸器、月球車三部分組成,加裝軌道器是因為印度火箭高軌運力有限,需要軌道器承擔(dān)軌道控制任務(wù)。
雖然他們雄心勃勃,然而結(jié)果卻是慘淡的,著陸器在距離月面2.1公里處發(fā)生了程序故障,導(dǎo)致姿控發(fā)動機在錯誤的時間點火,最終著陸器與月球車只得撞擊月面。
月船二號下降軌跡異常
正所謂根基不牢地動山搖,月船二號的失敗有兩大原因:
1.在沒有掌握月球正面軟著陸能力前提下,硬要挑戰(zhàn)更高難度的極區(qū)著陸,這是犯了拔苗助長的錯誤;
月船二號著陸器呈翻轉(zhuǎn)姿態(tài)
2.想要挑戰(zhàn)極區(qū)登陸這一高難度科目,又不舍得花錢(標(biāo)榜為世界最經(jīng)濟的登月項目),地面驗證不到位,所以出現(xiàn)了程序故障這種本不該犯的技術(shù)錯誤。
嫦娥五號月面采樣作業(yè)
反觀我們則不同,在先后取得嫦娥三號、嫦娥四號、嫦娥五號連續(xù)三次100%成功登月的基礎(chǔ)上,由軌道器、著陸器、月球車、飛躍探測器、中繼星組成的大規(guī)模月球極區(qū)探測器嫦娥七號,將擁有更完善的條件與充足的任務(wù)經(jīng)驗,它將是人類部署月球南極地區(qū)規(guī)模最龐大、技術(shù)難度最高的無人探測器。