科普大世界2023-09-08 19:21:56
继印度和俄罗斯之后，日本也开始了今年的月球探测之旅，其月球探测器——月球勘察智能着陆器（SLIM）也出发了。
北京时间9月7日早上07时42分，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）用H2A运载火箭从鹿儿岛县的种子岛航天发射场成功发射了两颗航天器。
其中较大的航天器是X射线光谱与成像卫星（XRISM），另一个较小的就是月球勘察智能着陆器了，两者都被成功送入了预定轨道。
(资料图片仅供参考)
这两个有效载荷都是为了太空探测研发的，XRISM是日本宇宙航空研究开发机构、美国航空航天局以及欧洲空间局三家的合作项目，这颗探测卫星实际上就是一个大型空间望远镜，全长8米，重约2300公斤，主要搭载了X射线光谱仪Resolve和成像相机Xtend两台探测仪器。
进入工作状态后这两台仪器将探测暗物质、暗能量、星际物质，以及信号较为暗弱的宇宙天体及其活动，帮助科学家们研究宇宙中大尺度天体的分布，暗物质的性质，星系和星系团的形成与演化等科学议题。
月球探测智能着陆器将是日本在月球探测方面的重磅任务，日本宇宙航空研究开发机构，为了研制它耗资了16亿美元，相当于印度月船三号项目（60亿卢比，约合7211万美元）的22倍，它将为日本执行无人探测器首次月球表面软着陆的任务。
这台月球着陆器高约2.4米，重约0.73吨，而且其中大部分都是燃料，月球着陆重量大约有200公斤，日本宇宙航空研究开发机构将用它验证高精度着陆技术，并准备依照它的数据开发重量小于传统探测器的轻型探测器系统。
SLIM探测器是在H2a火箭发射约47分钟后进入一个近地点高度约250千米、远地点高度约1.9万千米的长椭圆轨道上的，这个轨道和印度月船三号发射后进入的轨道都属于地球同步转移轨道，其远地点高度不够，探测器的速度也不够快，所以需要经过变轨才能前往地月转移轨道。
在到达月球后，SLIM探测器也和印度月船三号一样，需要经过多次减速变轨，才能进入环月轨道并伺机进行月面着陆动作，但变轨次数少于月船三号，时间上则更慢，因为日本的slim探测器携带的燃料要比月船三号（超过两吨）少得多，大约500公斤左右，所以加速和减速过程都会更慢更长，其从发射到准备着陆的时间将长达100天左右。
而且其进入预着陆轨道后可能还会等待一段时间，直到明年1月或2月时才有可能实施着陆动作到达月表。这比印度月船三号花费的四十多天的时间要长很多。
我们都知道印度是对无人探测器探月非常热衷的国家，之前已经进行过月船1号和月船2号的探月任务，其中月船2号软着陆时失败，印度人痛定思痛，下决心搞成了月船3号的成功软着陆，下一步就要搞月壤取样返回了。但是相比较而言，日本才是探月和登月方面意愿更强烈的国家，多年来日本一直希望在无人探测器探月和登月方面有所突破，仅从去年11月份到现在的10个月时间中，日本已经执行了三次探月任务，第一是日本宇宙航空研究开发机构于2022年11月发射的日本首个登月探测器“好客”号，但其升空后因未能与地面建立通信而宣告失败。
第二次是今年4月份日本民间企业“i太空公司”执行的“白兔-R”1号任务的实施，但这台月球着陆器因偏离着陆地点而在着陆前最后一刻坠毁在了月球表面，同样也是宣告失败。
所以，这一次SLIM探测器的登月任务，实际上是日本10个月以来第三次执行的月球探测项目了，其目的和印度月船三号也很相似，就是为了完成月球表面的软着陆动作，为了这一目的，这台探测器也是“轻装上阵”，没有安装太多的仪器，只希望在月球表面成功进行定点软着陆。如果成功，那么日本将成为全球第五个成功在月球表面实施无人探测器软着陆的国家。
而且这次任务对定点软着陆的精度要求相当高，其预定着陆点是靠近月球赤道的马里厄斯丘陵的Shioli陨石坑，误差要控制在半径100米以内，相当于从地球向另一星球定点发送航天器，但误差不超100米，如果成功完成，将创造人类探测器外星球定点软着陆精度记录。
不过SLIM探测器的着陆方式十分奇葩，是之前的月球探测器从未有过的“趴地着陆”，我们仔细看一下这台探测器，会发现它的主发动机之下其实根本就没有“腿”，而不是像月船3号、美国阿波罗系列，以及我国的嫦娥系列等探测器，在发动机喷口的四周都有四根支架，着陆时是以主发动机向下反推减速并控制高度的着陆方式，但是日本的SLIM探测器却不是这样。
它会在预着陆位置用相机扫描月面选择最佳着陆点，在降落的阶段，SLIM探测器和其他月球着陆器一样也是靠主发动机反推减速，在大约7公里的高度时垂直向下。
但是到了着陆点距月面三米左右高度的时候，着陆器上的姿控发动机会将着陆器倾斜，同时关闭主发动机，开启倾斜一侧下方的侧面发动机，使着陆器缓缓趴到月面上。
这种着陆方式十分另类，可谓是前所未有，这可能与其要着陆的地点是陨石坑环形山的斜坡上有关，因为在斜坡上探测器四角同高的支架很难保持平衡，所以设计了让着陆器缓缓趴到斜坡上的着陆方式，如同人趴到地面上做俯卧撑一样，也可以说这是一种“腹部着陆”的方式，不过在其着陆的一侧有很短的支撑支架，可以对着陆器起到抬起并固定的作用。
而且该着陆器的太阳能帆板就在其一个侧面，而不是用支架将其向两边或上面伸展开来，正是因为探测器趴到斜坡上时，太阳能帆板一面正好能朝向上方，而着陆器降落的位置就是月球的赤道，所以面向上方的太阳能帆板恰好能接受阳光的能量给着陆器充电。
这些都是日本航天人搞出的新奇花样，但整个过程十分考验着陆器的姿控和着陆技术，成功完成便是创造了历史。
在实地探测方面，SLIM探测器将用于分析月岩成分，是否有水，提供数据帮助科学研究月球演化的过程等，其部分探测数据将被用于由美国主导的“阿尔忒弥斯”载人登月计划。
消息来源： 《观察者网》9月7日报道《日本小型月球探测器SLIM发射升空，预计明年初挑战登月》
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