嫦娥四號究竟有多難?美國航天局宣布一項決定,供應商如釋重負

去年5月美國國家航空航天局正式公布「阿爾忒彌斯載人登月計劃」，標誌著新一輪聲勢浩大的載人重返月球工程正式啟動。該工程定名以來已有大半年時間，期間經歷國會拒絕追加16億美元登月首付款、重返月球計劃負責人馬克·西蘭格羅被迫辭職等一系列掣肘事件。

被迫辭職的登月負責人馬克·西蘭格羅

除了支持力度下降，重返月球計劃還有一個更大的阻力，就是巔峰高地此前曾不止一次強調美國由於近半個世紀以來沒有實施過任何一次月面軟著陸行動，進而導致登月產業鏈嚴重斷層，這將意味著他們有許多功課需要補足。

很快，這一論斷就得到了證實。近日，美國航空航天局NASA正式推遲籤發其商業月球著陸器計劃下送毒蛇號月球車到月球南極的任務訂單，核心原因就是月面軟著陸能力的恢復需要時間。得知此消息後一大批著陸器供應商如釋重負，紛紛對此決定表示歡迎，因為他們私下裡曾不止一次地抱怨這項計劃難度太高。

NASA測試登月助降設備

NASA對美國登月供應鏈斷層問題心知肚明，為此他們在正式實施阿爾忒彌斯載人重返月球計劃之前推出了「商業月球有效載荷服務計劃」，此計劃有雙重目的，第一個目的就是重塑月面軟著陸工程能力，第二個目的就是為載人重返月球打前站，確定相關科研任務目標。

去年經過一系列方案競爭，最終有三家商業航天公司脫穎而出拿到了無人登月器研製訂單，分別是宇宙機器人公司、直覺機器公司、超越軌道公司。然而好景不長，拿到合同不到兩個月時間超越軌道公司就以「企業內部挑戰」為由毀約價值高達1億美元的登月合同。

NASA用於重塑登月能力的小型登月器

即便如此，在高歌猛進的阿爾忒彌斯載人重返月球計劃下，NASA還是有些飄飄然。比如，毒蛇號月球車就是一個「加塞」性質的額外載荷，由於月球車超重導致供應商需要重新修改設計方案，以使得著陸器能夠承受這輛體格更大的月球車，然而事實表明他們根本無法在計劃時間表內發射月球車。

NASA副局長澤布琛早在發起商業月球有效載荷服務計劃之初就表示，就技術層面而言他不指望每次任務都能成功登月，因為無人登月很有難度。

毒蛇號月球車，美國至今沒有無人月球車

然而在NASA副局長眼裡這項不可能的任務卻被中國探月工程所實現，我國嫦娥探月工程自2004年定名啟動以來，迄今已經發射嫦娥一號、二號、三號、五號T1試驗器、四號共五艘月球探測飛船，以及一顆部署於地月拉格朗日L2點的鵲橋中繼通信衛星，成功率100%，其中難度最高的月面軟著陸任務成功率也是100%，嫦娥三號/四號連續成功登月的戰績已經讓我們成為人類21世紀無可爭議的探月先鋒主力。

玉兔二號拍攝的嫦娥四號著陸器

前不久，代表人類首登月球背面的嫦娥四號探測器迎來了兩大任務節點，首先是玉兔二號成為人類在月面部署時間最長的月球車，再就是嫦娥四號迎來了登月1周年紀念日。目前嫦娥四號著陸器與巡視器正在經歷零下180度極低溫環境下的月夜休眠期，再過10天左右時間兩器將迎來第十四月晝工作期。

玉兔二號已是人類工作時間最長月球車

為什麼曾經實施過阿波羅載人登月計劃，甚至已經將4輛巡視器送往最遠4億公裡級火星表面的美國NASA如今就不會登月了呢？

正如文章開頭所述登月供應鏈斷層是核心原因，另外一個原因就是美國曾經的登月技術積累已經不適應新世紀登月需求。

重量僅為嫦娥4號四分之一的勘測者6號

半個多世紀前美國實施過兩大系列登月計劃，分別是勘測者系列無人登月任務，以及阿波羅載人登月。勘測者系列飛船雖然也是無人登月，但登月難度要遠遠弱於嫦娥三號、四號，前者僅配備一臺光學相機進行登月引導，這種聊勝於無的登月設備使得勘測者飛船只能選擇最為平坦的月面著陸，通俗點說就是一錘子買賣，與嫦娥三號四號的定點著陸完全不是一個檔次。

即便是後來的阿波羅登月飛船與勘測者系列也無本質區別，唯一的區別就是加入了太空人的人工幹預功能，比如阿波羅11號登月時就差點燃料耗盡撞上月球巖石，最終在太空人控制下才得以化險為夷。

阿波羅飛船登月艙

嫦娥四號的價值不僅僅限於代表人類首登月球背面，它還代表著人類迄今為止最為領先的登月技術。

公元2019年1月3日上午，嫦娥四號在距離月面15公裡軌道上自北向南朝著月球南極地區艾特肯盆地飛行，在抵達著陸點之前它需要飛越平均高度達4000米的高原地區，之後迅速降落至負6000米的馮卡門撞擊坑著陸點，高度落差達1萬米，這是此前著陸月球正面的嫦娥三號所沒有經歷過的複雜月面地形。

萬米落差的嫦娥四號落月航線

去年9月科學家根據嫦娥四號回傳數據重構了飛船落月航線，並精確定位著陸位置為月球東經177.5991°，南緯45.4446°，我們可以從嫦娥四號落月軌跡圖中感知其驚險程度。

從重構軌跡圖中能清晰看到這一定點跳水式的著陸航線，嫦娥四號著陸區可選範圍僅為嫦娥三號著陸區的5%，降落精度呈幾何級提高了數十倍，而能做到這一點有賴於嫦娥團隊研製的基於機器視覺理念設計的助降系統，它集導航慣性測量單元、雷射測距、微波測距、光學成像、雷射三維成像等傳感器於一體，進而全方位感知月面環境。

嫦娥四號落月軌跡

而能以1萬米落差垂直落月還有賴於7500N變推力發動機的強大推力，去年落月失敗的印度月船-2號、以色列創世紀號都沒有如此強勁的動力系統。

可以說助力嫦娥四號問鼎世界登月技術巔峰的核心技術就是「基於機器視覺的助降系統」以及「7500N變推力發動機」，而前者正好就是美國NASA欠缺的。

嫦娥五號將於今年第四季度發射

在印度月船-2號登月失敗陰霾影響下，NASA重返月球計劃負責人也在告誡團隊，要充分認識落月任務的高風險。

時隔近半個世紀重新登月的NASA事實上與印度登月技術準備並無本質區別，明年將是他們再次挑戰月面登陸技術的新起點，其表現會不會比印度人更好，甚至更差，這都有可能，而我們不會停下來等待他們的到來，今年第四季度嫦娥五號這艘代表著人類無人登月技術新巔峰的飛船將再次徵戰月球。