美国如何重返月球,登月为何如此艰难？

日本ispace公司4月26日宣布，该公司计划当日凌晨登陆月球表面的登月舱在着陆后失联。全球首次民企登月计划宣告失败。2019年，以色列太空登陆组织（SpaceIL）和印度空间研究组织也分别目睹了其探测器“创世纪”号和“维克拉姆”在月球表面坠毁。

这些登月失败事件提醒人们，尽管半个世纪前“阿波罗”任务时期人类曾数次登上月球，但登月仍然是个艰巨的任务，对私营公司来说尤其如此。英国《自然》网站在近日的报道中分析了为什么安全着陆月球如此困难。

登月如此艰难

ispace公司研发的月球着陆器“白兔-R”宽约2.6米、高约2.3米、重约340公斤。根据原计划，这艘距离月球表面约100公里的登月舱将花1小时进行喷气减速，并于4月26日凌晨1时40分左右在阿特拉斯陨石坑附近的“冰海”着陆。

4月26日凌晨两点多，ispace首席执行官袴田武史表示，登月舱在着陆前还维持着通信，但在着陆后陷入失联状态。

ispace在一份声明中表示：“我们得出的结论是，月球着陆器很有可能在月球表面进行了一次硬着陆。”该公司的工程师们正在努力了解这次失败的原因。

太空探索是如此艰难！这是“维克拉姆”月球着陆器在试图登陆月球南极时失联所得出的结论。在世界各国的航天机构和公司进行的30次软着陆尝试中，超过1/3都失败了。

目前，只有美国、俄罗斯和中国政府资助的航天机构成功地让着陆器安全降落在距离地球约40万公里的月球上。而且，只有中国第一次登月就取得了成功：2013年，中国首次尝试执行嫦娥三号任务，成功登月。中国还首次在月球背面着陆，并带回了月球岩石样本。

美国蜜蜂机器人公司空间系统主管史蒂芬·因迪克指出，商业公司在登月任务中“折戟沉沙”并不奇怪。20世纪60年代，也有多艘探测器在月球上坠毁，直到1966年才有探测器成功登月。对于私营企业来说，“一击即中”是很高的要求。

变量太多

因迪克解释说，登月之所以如此艰难，是因为需要考虑的变量太多了。例如，与地球相比，月球的引力更小，大气层很稀薄，尘埃也很多。

为让航天器成功着陆，工程师们需要预测航天器将如何与月球上复杂多变的环境相互作用，并对可能出现的各种问题开展测试，以在尽可能多的场景中证明着陆系统的性能。但即便如此，也无法保证成功。

《自然》的分析指出，将探测器送上月球，比将卫星送入近地轨道要困难得多，而且任务进行之初可能就会出现问题。如美国国家航空航天局（NASA）的“月球手电筒”去年12月发射升空，本应绘制月球冰层地图，但发射后不久，其推进系统就出现了故障，可能使它无法到达预定轨道。NASA不得不将其任务从绕月飞行降格为月球飞掠。

即使着陆器到达月球附近，它必须在没有全球定位卫星制导的情况下导航到月球表面，而且月球上也几乎没有大气层助其减速。另外，一旦进入关键的最后几公里，着陆器上的软件就必须快速、自主地应对任何挑战，几乎不允许有任何差错。2019年的两次月球着陆失败可能都源于软件和传感器在最后时刻出了问题。《以色列时报》指出，“创世纪”号月球探测器发生事故的原因可能是数据传输设备故障导致引擎彻底不工作。“维克拉姆”失败的一个原因也可能是通信故障，因为地面是在“维克拉姆”离月球表面仅2公里的时候与它失联的。初步迹象表明，ispace的故障可能是由着陆器在着陆前耗尽推进剂引起的。

屡败屡战

ispace首次登月失败并未阻挡私营企业的步伐。袴田武史发誓要再次尝试。他表示，尽管此次登月没有成功，但他们依然认为这次任务十分重要，因为获得了大量数据和经验。该公司正在准备两项新任务，试图在月球上着陆，本次挫折不会改变这一点。

另外还有多艘探测器排队登月，其中有3架着陆器获得了NASA的资助。这些着陆器是商业月球有效载荷服务（CLPS）计划的一部分，在该计划中，私营公司的目标是建造着陆器，并将NASA和其他客户的有效载荷送到月球表面。

其中一架着陆器由Astrobotic公司建造，原计划于5月初起飞，但火箭准备工作的延迟意味着发射可能至少会推迟几个月。而直觉机器公司的月球着陆器最早可能在6月发射。

CLPS项目工程师阿兰·坎贝尔在一次月球会议上表示，这些公司在竞相成为首个成功登月的私营企业，在此过程中将借鉴其他公司的经验。人们应从私营登月或CLPS任务中不断学习，并将其应用于所有任务。

印度想要成为第四个成功在月球表面软着陆的国家，而且是要在其他国家都未涉足过的地点着陆。尽管印度空间研究组织仍在努力试图恢复与“维克拉姆”的联系（从月球轨道上已经找到了“维克拉姆”的踪迹），但遗憾的着陆结果似乎痛苦地复制了今年早些时候的一个局面，当时以色列民间机构发射的“创世纪”号月球探测器也在月球上坠毁。

报道称，这些都提醒人们，尽管半个世纪前“阿波罗”任务时期人类曾数次登上月球，但这仍然是个艰巨的任务。太空记者莉萨·格罗斯曼在推特中说，在世界各国的航天机构和公司进行的30次软着陆尝试中，超过三分之一都失败了。

美国国家航空航天局兰利研究中心的航天工程师艾丽西亚·德怀尔·钱乔洛说，很多失败的尝试都并非因为某个特定的事件。她说，为了在月球上着陆，“很多程序必须要严格按照顺序进行”，“一旦其中有一个环节出错，麻烦就开始了”。

首先要进入月球轨道，这并非小事。“阿波罗”任务的土星5号运载火箭携带了足够的推进剂，用了三天的时间就把宇航员送上月球。而为了节省燃料成本，印度空间研究组织最近的“月船2号”任务选择了更迂回曲折的路线，用了一个多月才抵达月球。

进入轨道后，“月船2号”靠美国国家航空航天局的“深空网络”与地球保持联系，“深空网络”在地球不同地点有三处设施，这些设施都有不间断工作的抛物面反射器，与遥远太空中的无人探测器保持联系。通信故障可能是“维克拉姆”失败的一个原因，因为地面是在“维克拉姆”离月球表面仅2公里的时候与它失去联系的。

当探测器以类似导弹的速度飞向着陆点时，几乎不允许有任何差错。据《以色列时报》报道说，“创世纪”号月球探测器4月11日发生事故的原因可能是数据传输设备故障导致引擎彻底不工作。

在地球上，工程师可以依赖GPS来帮助引导无人驾驶交通工具，但其他天体上并没有相应的系统。德怀尔·钱乔洛说：“当你在真空环境下要从高速飞行转为低速时，你几乎没有信息可以依靠，因此不管你是谁，你要做什么，那都是非常艰难的。”

报道称，几乎所有失败的登月任务都是无人的，这也许说明，当出现问题时，有人进行处置是有用的。在“阿波罗”时期，人眼和反应能力帮助实现了成功的着陆。现在众所周知的是，在发现原定着陆点有岩石后，尼尔·阿姆斯特朗驾驶“阿波罗11号”着陆器寻找到了一处更安全的着陆地。

不过德怀尔·钱乔洛说，鉴于那时的宇航员都有试飞员背景，他们都期望自己能有一定的控制。她说，“而现在我们更加能接受自动化”，工程师们希望未来的人类探索者能依靠自动化系统更安全地往返月球。

美国重返月球为何如此困难？

如今随着科学技术的发展，美国如果想重返月球，按理来说应该是比之前的“阿波罗计划”更加顺利的。

在2004年，当时的美国总统就制定了一个计划，试图重新回到月球，并且还计划在月球上建立美国自己的基地。但是如今都已经2023年了，这个本应在2020年就实现的目标却可以说连影子都没见着。

而如今看到我国在航空航天事业上的猛烈发展势头，美国又首次提出了新的计划，名叫“阿尔忒弥斯”。这个计划的目标看似宏大，目标是赶超中国，更早一步登上月球，但是事实上，“阿尔忒弥斯”计划多次宣布推迟发射时间，命运多舛。所以到底先上去的会是中国人吗？美国又为何在重返月球之路上如此艰难呢？

美国重返月球之所以如此困难，其实这就需要见仁见智，看大家从哪个角度来看待了。首先对于“阿尔忒弥斯”计划多次失败的原因，其中一个非常重要的因素就是美国操之过急，从来没有解决“阿尔忒弥斯”计划里SLS火箭的技术问题，而是为了提快进度，在政治压力下不顾科学规律而技术水平，一门心思急着发射。相比起我国在登月计划上有条不紊的按步骤推进，美国屡试屡败当然也是意料之中。

除了在技术上不过关，重返月球还需要投入高额的经济成本。为了完成“阿尔忒弥斯”计划，美国甚至试图将日本拉入自己的项目阵营，以期获得他国的经济支持。但是只有日本一国的支持是远远不够的，NASA还需要拉到更多的盟友，才可能支撑他们的登月计划。