外星軟著陸，成功率有多少？

文/華成

以色列“創(chuàng)世紀(jì)號(hào)”的失敗，讓“月球軟著陸俱樂部”的成員名單保持在三位：美國(guó)、蘇聯(lián)/俄羅斯、中國(guó)。有意思的是，這與載人航天俱樂部的名單是一致的。軟著陸難道就這樣困難嗎？的確如此。

目前為止，人類嘗試過的軟著陸對(duì)象包括地球本身、月球、火星、小行星和彗星?；鹦擒浿懗晒Φ闹挥忻绹?guó)，歐洲的著陸器摔壞了。在小行星上成功著陸的只有日本，而且是連續(xù)兩次。歐洲曾經(jīng)在楚留莫夫-格拉希門克彗星上軟著陸了“菲萊”探測(cè)器，但著陸狀態(tài)并不理想，很難說算不算成功。

月球距離地球最近，人們對(duì)月球正面的觀察與勘測(cè)也更加全面。因此，在月球正面著陸看上去應(yīng)該是最容易的。那么，實(shí)際的著陸成功率是多少呢？

目前月球上的人造物體數(shù)量不少，有些是環(huán)繞月球飛行任務(wù)結(jié)束后受控撞擊月面的。為了具備可比性，我們?cè)谶@里只討論著陸器進(jìn)入月球軌道后的軟著陸成功概率。

不超過70%

世界上第一個(gè)打算在月球上軟著陸的探測(cè)器是蘇聯(lián)在1965年發(fā)射的月球5號(hào)，因?yàn)榉赐苹鸺Ф鴫嫐Я?。其后的月?號(hào)、8號(hào)也試圖軟著陸而沒有成功，到1966年發(fā)射的月球9號(hào)終于取得了人類第一次月球軟著陸成功。月球9號(hào)著陸后不到4個(gè)月，美國(guó)著陸器緊隨而至，勘探者1號(hào)成功軟著陸在月球表面。到了這一年的年底，蘇聯(lián)的月球13號(hào)再次取得軟著陸成功。

▲這就是“創(chuàng)世紀(jì)號(hào)”的軟著陸方案測(cè)試手段，不得不說，太草率了

60年代后半葉到70年代初，美國(guó)為了給阿波羅載人登月打前站，大規(guī)模發(fā)射各種月球著陸器。在勘探者1號(hào)之后又發(fā)射了2號(hào)至7號(hào)，其中2號(hào)和4號(hào)著陸失敗，其他成功。這些著陸器的工作揭開了阿波羅登月的序幕，阿波羅11、12、14、15、16、17號(hào)連續(xù)取得登月成功，阿波羅13號(hào)沒有進(jìn)入奔月軌道，不計(jì)入本文的統(tǒng)計(jì)。

在此期間，蘇聯(lián)人也沒有閑著，月球16、17號(hào)在1970年著陸成功，月球20號(hào)在1972年著陸成功。月球18號(hào)在1971年軟著陸后失去了聯(lián)系，蘇聯(lián)科學(xué)家判斷它可能是掉進(jìn)陡峭山地，摔壞了。1973年，月球21號(hào)軟著陸成功，還釋放了月球車。1974年月球23號(hào)在月球上著陸，這是一個(gè)采樣返回型號(hào)，但著陸時(shí)掉進(jìn)一個(gè)坑里失去了平衡。雖然它發(fā)回了一些數(shù)據(jù)，但采樣工作失敗了。月球24號(hào)在1976年發(fā)射，成功帶回了月球巖石樣本。

至此，人類第一階段的月球軟著陸活動(dòng)宣告結(jié)束。在25次成功進(jìn)入環(huán)月飛行的軟著陸探測(cè)器中，有7次著陸失敗。其中蘇聯(lián)共嘗試軟著陸12次，失敗5次。美國(guó)共嘗試軟著陸13次，失敗2次。如果排除有人操縱的阿波羅飛船，美國(guó)共嘗試“勘探者”無人探測(cè)器著陸7次，失敗2次?？傮w來說，美蘇合計(jì)的無人探測(cè)器軟著陸成功率并不算高，只有63.5%。

從上世紀(jì)90年代開始，國(guó)際航天界恢復(fù)了對(duì)月球的探索活動(dòng)。但是近30年來，無論美、歐、日、印，發(fā)射的都是環(huán)月飛行器，只有中國(guó)和以色列嘗試在月球上軟著陸。美國(guó)提出重返月球、月球商業(yè)貨運(yùn)計(jì)劃和月球X大獎(jiǎng)之后，雖然有很多機(jī)構(gòu)提出了各種理念的月球軟著陸器，但都沒有進(jìn)入實(shí)際發(fā)射。在這當(dāng)中，中國(guó)的嫦娥三號(hào)和嫦娥四號(hào)都取得成功，把全球月球軟著陸的成功率提高到了66.7%，但“創(chuàng)世紀(jì)號(hào)”的失敗又把這個(gè)數(shù)字壓低到了63.6%。所以，月球軟著陸并不是那么容易的事情。

▲SPACEIL想象的軟著陸場(chǎng)景

▲阿波羅11號(hào)的登月艙

▲嫦娥四號(hào)月球探測(cè)器

難度在哪里

月球軟著陸為什么如此之難？這是因?yàn)閺牡厍虻皆虑虮砻?，需要?jīng)過幾個(gè)比較驚險(xiǎn)的階段。首先是月球捕獲，需要準(zhǔn)確地計(jì)算著陸器軌道與月球軌道的交會(huì)位置，要讓探測(cè)器正好被月球吸引過去，進(jìn)入環(huán)繞月球飛行的軌道。如果錯(cuò)過，就要再等下個(gè)月甚至等好幾個(gè)月。月球捕獲的時(shí)候，還要精確控制著陸器速度的大小和方向，如果沖得太近，就直接撞到月球上墜毀了，連軟著陸的機(jī)會(huì)都沒有。“創(chuàng)世紀(jì)號(hào)”這次還是把這項(xiàng)工作完成了，應(yīng)該說成就不小。

然后是著陸。這項(xiàng)工作要分成幾個(gè)階段來討論。首先是著陸地點(diǎn)選擇，這是在著陸器發(fā)射之前就完成的工作。理論上說，如果在月球正面著陸，可以找到的月面地形參考資料是很多的。以色列和美國(guó)關(guān)系良好，完全可以找到高精度的地圖，用來精確選擇一個(gè)寬闊平坦的位置。相比之下，嫦娥四號(hào)所著陸的月球背面，世界各國(guó)都沒有足夠精確的地圖，嫦娥四號(hào)是依靠自身探測(cè)器和人工智能算法，一邊探索一邊下降，最后安全著陸的。

當(dāng)著陸器進(jìn)入月球軌道后，要通過對(duì)月球表面的觀測(cè)，找到預(yù)定的著陸地點(diǎn)，然后進(jìn)入著陸程序。這個(gè)過程的內(nèi)容和風(fēng)險(xiǎn)在前文中已經(jīng)進(jìn)行了一定的闡述。

上述程序，哪個(gè)出了問題，都會(huì)導(dǎo)致軟著陸失敗。更何況從地球上發(fā)射火箭同樣存在風(fēng)險(xiǎn)。歷史上有好幾個(gè)星際探測(cè)器是在發(fā)射過程中出了問題，連初始的地球軌道都沒能進(jìn)入。還有的在地球軌道上出了問題，例如著名的阿波羅13號(hào)。