探测器列传：月船3号

月船2号的目标就是在月球的南极地区进行着陆。月球的南极地区要达到南纬80度才算进入南极的范围。对印度来讲，咱们还是放宽一下标准。他们打算落在南纬70度附近，我们姑且也算它擦了南极的边儿。在月球的南北极地区，有很多陨石坑的底部是永远不见天日的。

因为太阳角度太低，一个坑如果深一点的话，那么一光线就永远照不得到坑底，只能照到坑壁上。所以印度人在做月船2号的时候，他们把太阳能电池板放在了侧面。阳光角度比较低的话，放在侧面是赚便宜的，但是这对降落过程就不太有利了。因为你姿态稍微控制不好，就有可能导致太阳能电池板没对着太阳。

月船2号带的那个小月球车也是按照这个设想设计的，所以它的太阳能电池板就像盒子盖一样是可以翻起来的，翻起来以后电池板是竖着的，也是为了应对阳光角度特别低的情况。但问题还是那个老问题啊，如果太阳恰好在电池板后边，你得整个月球车转过身来，才能把电池板对准太阳。

没办法，印度人的火箭运载能力实在是有限。有很多设计，只能因陋就简。如果着陆器和月球车要想在月球上过夜的话，就得想法子应对与严寒的考验。他们也曾经想着从国外引进放射性热源。但是后来发现这个东西太重，实在是装不下，就只能放弃了，这也就意味着他们的着陆器和月球车撑死了，在月球上工作半个月。在寒冷的夜晚，十有八九是挺不过去的。

月船2号就差最后一哆嗦，在距离月球表面2.1公里的地方失联了。印度地面控制中心的工程师还差点哭鼻子，好在当时印度总理莫迪在现场给了他深深的一个拥抱。要不然他真的眼泪一红眼圈掉下来了。我们也能理解他们的这种心情吧。后来请美国人用月球轨道勘测卫星去搜索了一下，发现好像这东西是坠毁在了月球表面摔瘪了。

那没有办法呀，印度人只能擦干了眼泪继续工作呀。于是月船3号就提上了议事日程了。这东西长得跟月船2号基本上是一模一样的，只不过做了一些改进。肚子底下那5个反推发动机，现在减少了一个，从5个变成4个了。还是用的那个800N的发动机。

不管是马斯克回收火箭也好，还是探测器在月球上着陆也好，其实道理都一样，当你把速度减到0的时候，高度刚好也要是0。这本质上是求解一个非常复杂的方程式。既然你要减速，那么推力就必须比引力要大才行。如果你的推力是小于重力的，那么你仍然在向下加速坠落。当然了，如果你能够把推力调节到恰好等于重力，就等于你拥有了悬停的能力。你可以在空中停一会儿，找找地方，找个平坦的地方着陆。个过程会更加从容，但是显然也更耗费燃料。

但是如果你的发动机推力憋不下来。反推力要比重量大很多，那么也就意味着你减速过快，速度马上就会减到0。也就意味着你必须在距离地面更近的地方开机，你别忘了必须是减速到0，恰好高度也是0。这就意味着整个过程变成了一锤子买卖，你出不得一点错。稍有差池，你这探测器就撞了。这对印度人来讲是个很难克服的难关。

7500N变推力发动机

这种800牛顿的发动机不是说不能调推力，而是不能大幅度调整推力。比如说咱们咱们拥有7500牛顿的变推力发动机，它最小油门可以憋到1/5，也就是憋到1500牛顿。这种深度变推力能力是着陆器所必需的。因为燃料越烧越少，整个探测器的重量在越变越轻。你得根据这个重量变化来调节发动机的推力。但是印度人用的这个800牛顿发动机，它的节流能力实在是有限，就只能想尽办法去改进，尽量把它的节流范围扩大，这样的话就可以实现更加精细的推力调整。

因为它多带了燃料，整个探测器变重了，少了一个发动机，推力变小了，所以。月船3号的着陆反推过程就必须更早开机，减速时间更长，高度更高。控制起来相对更加从容了。

另外，印度人改进了月船3号着陆器的着陆腿，同时改进了激光多普勒测速仪，这样的话就可以对月船3号的降落过程进行更加精确的控制。月船2号的轨道器一直在绕着月球转圈圈，它的工作是正常的，根据他拍摄回来的高分辨率照片，印度人重新规划了着陆地点，这个地方更平坦。

LVM3 M4运载火箭发射月船3号

可以说印度人对改进月船3号探测器是下了死功夫的，这一次探测器真的是没掉链子，这回该轮到火箭掉链子了。2023年的7月14号，月船3号顺利发射，进入了环绕地球的轨道。原本印度人是打算把这个探测器送到近地点170公里，远地点36,500公里的长椭圆轨道。然后经过5次变轨，一次一次延伸远地点，最后恰好和月球相遇，被月球引力捕获。

但是美国人用地面测控网络，对这颗探测器进行了跟踪，发现它的近地点少了32公里，远地点少了194公里。这入轨高度不够啊。近地点138公里是个什么概念？卡门线是100公里，这个高度距离稠密大气层可没多远。你如果经常在这个位置上打转转的话，那么你的轨道会一圈一圈的衰减。说不定没多久就掉回地球了。

那么这次发射的问题出在哪儿呢？是探测器和火箭的分离的时候稍微晚了点儿。所以入轨的时候，轨道就低了几十公里。

咱们国家是稳扎稳打，一次比一次表现更加成熟稳定，印度人真不是这样，他们每次发射火箭都得看运气。上一次发射月船2号的时候，火箭和助推器分离就极其精准，只差了一秒钟，这次就差了19秒。

所以啊，当时大家都为印度人捏了一把汗，这次你行不行啊？这探测器怎么刚出门就不顺呢？是不是你出门之前又忘了看黄历了？当然了，后边还有5次变轨的机会，也不知道月船3号的服务舱带了多少燃料，如果燃料足够多，还是有机会救回来的，事实证明，这一次印度人真的多带了很多燃料。

月船3号变轨过程

当时，因为我要写博雅小学堂的节目，所以我对印度人的这次发射也是比较关注的，因为它要进行5次变轨，所以间隔时间比较长，后来呢，我也就把这档子事忘了，没有关注。等到8月5号，突然听到消息，月船3号探测器已经顺利的进入了环绕月球的轨道。哟，这次印度人还真行啊，还真把这颗探测器给救回来了。

月船3号探测器绕着月球飞了十几天。8月17号，维克拉姆着陆器和月船3号轨道舱分离，开始着陆过程。远程遥控完全是由设在印度班加罗尔的控制中心指挥的。一开始先是开发动机减速，维克拉姆着陆器开始逐渐降低高度。等到23号，着陆器的近月点高度已经下降到了30公里，就趁着这个机会，维克拉姆着陆器开发动机反推，经过反推减速，轨道再次改变，现在的这个轨道和月球表面是有交叉点的，也就是说它一定会落到月球表面上。

经过11.4分钟的减速，着陆器已经下降到了7.4公里的高度，在这个高度上。维克拉姆着陆器悬停了一下，然后用小发动机调整了自己的姿态，从横着变成竖着。在150米高度，盘旋了30秒，找到最佳着陆点。150米嘛，也不算高。这次月船3号倒是缓缓着陆了。印度成了第4个把探测器降落到月球上的国家。当时我听到这个消息的时候，还小小的震惊了一把。这回印度人倒是挺靠谱的嘛，上一次的泪水没有白流嘛。

印度人当然很开心嘛，他们从油管上看到了从月船3号底部的摄像头发回的直播视频，看到了自己国家的着陆器是如何一点一点靠近月球，最后落在月球上，掀起一片尘埃。过一会儿尘埃落下去，画面又重新变得清晰。据说这次直播打破了当时油管同时观看在线直播的人数记录，达到了800万人。印度人多呀，所以他们在国际互联网上的影响力着实是不小。

下一步嘛，当然是放出月球车。你别说印度人在降落的时候，操控的还是非常仔细的。着陆器带有一个斜坡轨道，普拉吉安月球车就要从这个斜坡上开下来。你别忘了，它那个太阳能电池板就像一个打开的盒盖，它是竖着的。它从轨道上开下去的时候，竖着的太阳能电池板必须恰好对着太阳，在轨道上可没有转身的机会，也就是说，着陆器在落到月球上的时候，就必须已经找准了自己的方向。这一点印度人做的还是很仔细的。

因为月球车和着陆器都没有安装放射性热源，所以它们俩都挺不过月球的夜晚。满打满算，它们还有两个礼拜的时间。23号着陆，24号印度人就把月球车给放出去了，尽管这个斜坡轨道很陡，谁让它腿太长呢？不过呢，这个小车下到月球表面还是挺顺利的。

这个名字叫做普拉吉安的月球车，只有26公斤重，它在月球上慢慢溜达了一阵子，就是为了到处拍照片，然后看看月球上到底有什么矿物，有没有水资源。月球车嘛，肚子里面带的仪器也就那几样，都是用来探测各种岩石成分的。根据后来发送回来的数据，月球的土壤和岩石里面含有硫、铝、铁、钙、铬、钛、锰、氧和硅等多种物质。

到了9月3号了，这太阳都快下山了。在地面的控制和指挥之下。维克拉姆着陆器利用自身剩余的燃料在月球上完成了一次跳跃，就是开发动机蹦起来，然后再落回到月球上。蹦跶的高度差不多也就40公分。印度人就是想检测一下，如果将来有飞行器要从月面上起飞，会是什么效果？印度人也想着有一天能够从月球上采样返回。据说月船4号就承担着从月球采样返回的任务，大约是2027年发射。印度人还是有一份大国雄心的。

到了9月22号，月球上的黑夜已经过去了，按理说黎明已经来临。地面上的测控人员还是没有听到着陆器和月球车的任何信号，他们抱着侥幸心理又监听到了28号还是没任何消息，想来这两个家伙已经被冻死了。

当然，因为印度人这次带的燃料实在是带的太多了。月船3号轨道舱还剩余了100多公斤燃料，所以它就绕着月亮玩了很多次变轨，这也是一种特殊的测试，你会看到月船3号在不断改变自己的远地点，它甚至围着月球绕了一个八字。经过几次变轨绕行之后。月船3号脱离月球的引力范围，沿着一个偏心长轨道开始绕地球运行，现在月船3号依然在绕着地球运转。这种测试本质上还是为将来的采样返回做准备。

今年已经是2025年了。按照印度人的计划，2027年就要实行月球采样返回任务。咱们在搞嫦娥5号任务之前，其实是做过一次测试的。因为从月球那么远的地方返回地球，速度太快，能量太大。这么大的能量，最终都要把它在大气层里面消耗掉，变成热量散出去。如果你让飞船直截了当进入大气层摩擦燃烧。再厚的烧蚀涂层也经不起这么折腾。

所以咱们在发射嫦娥5号之前先搞了一个小号的返回舱来做测试。这个小号的返回舱。长得像个缩小版的神舟飞船，长宽高都是神舟飞船的一半，体积是1/8。先用长征三号丙运载火箭把这个带着仪器的返回舱打到了环绕月球的轨道，然后再从环绕月球轨道回到地球。在返回过程中采取了在大气层中打水漂的特殊弹道，为什么要这么做？就是为了散热？返回舱掉进大气层跟空气剧烈摩擦烧热了以后，然后弹到太空去慢慢散热，把热量散掉。第2次进入大气层，继续减速，继续摩擦发热，然后再弹到太空里面再散热。经过几次弹跳散热就可以保证既能把能量全部消耗掉，产生的热量又不至于让返回舱扛不住。

嫦娥5-T1测试飞行器

从这儿大家也能看得出咱们国家办事的风格真的是非常严谨。到现在为止，我没有看到印度人搞这种测试。那么2027年他们真的能够一步到位不做试验，就直接把取样返回舱扔回地球吗？我不知道印度人到底是怎么想的。

不过，据说他们在早期曾经有过一个非常另类的设想。那就是返回舱不进入地球大气层，而是绕着地球转圈圈。印度人从地面上再发射一枚火箭，发射一个特殊的舱段到轨道上，去和返回舱对接。这时候办法就比较多了，要么就让这个舱段想办法帮助返回舱减速让返回舱自己掉回地球，这种方案是可行的。要么就把从月球上取到的岩石样本转移到这个装置里面，这个装置从近地轨道上回来，应该问题也不大的。

印度人的野心真的是不小，他们后边还有一系列的深空探测计划和载人航天计划，这些东西都是离不开大推力火箭的，可是他们偏偏又没有大推力火箭。只能在现有的火箭基础上做改进。现在印度人用的LVM3火箭两颗巨大的助推器用的是固体火箭，中间的芯级火箭第1级居然是偏二甲肼加四氧化二氮。我真是没怎么见过这种组合。

像俄罗斯和我国都喜欢用液氧煤油发动机。长征5号就是4颗液氧煤油助推器加中间芯级的氢氧火箭。美国人喜欢用固体火箭助推器和氢氧芯极，欧洲人也喜欢这么干。所以我看着印度人的火箭用的是大型固体助推器加毒发这个组合就非常的怪异。印度人当然也明白这个组合实在不怎么样，所以他们也打算把LVM3火箭中间的那颗毒发改成液氧煤油，这样的话就把同步转移轨道的运送能力提高了一吨。

RD-810发动机

不过液氧煤油发动机从哪里来呢？靠印度自研，不知道要拖到猴年马月。所以印度人和乌克兰合作，他们从乌克兰搞到了rd810发动机的技术，这是一枚性能很不错的液氧煤油发动机。当然了，这东西其实也是前苏联的遗产。印度人在此基础上，自己到底能鼓捣出个什么玩意儿？我也不是很清楚。

另外根据已经披露的月船4号的信息，发现他们选定的那个着陆点很靠近月船3号的着陆点。这种行为在科研上是大忌。一枚火箭很宝贵，探测器也是很贵的，所以我们尽量探测月球上那些没有被探测过的地方，所以你去看阿波罗登月每一次的落点都相隔很远。同样，我们搞登月也是尽量避开美国已经探测过的地方。在同一个地点放两枚探测器是浪费。

那么问题来了，为什么印度人就要这么做呢？因为他们从月船3号的成功着陆积累了大量的经验，他们不想冒风险。那问题来了呀，你搞探月工程，到底是科研优先呢？还是面子优先呢？你的目标到底是什么？说白了就是中国行我也行，中国有我也要有，不就是这种心态吗？

印度的野心还不止于此呢，他们还有金星探测任务，还有火星轨道任务。现在大家都不怎么去金星了，因为金星上真的没啥好探测的。着陆器又下不去，下去的不是被烧糊了就是被压扁了，反正坚持不了多长时间就完蛋。你发射的探测器到金星，撑死了去测测温度，研究研究大气层，拿雷达看一看地表的地形起伏，你还能干啥呢？

曼加里安号火星探测器

当然了，印度人也曾经发射过火星探测器。这颗探测器名字叫做曼加里安号。探测器总质量1.35吨。因为有月船2号的经验，所以这颗探测器开发速度非常快，花的钱也非常少，相当于7,300万美元。这个价钱在所有火星探测器里面是最便宜的一个。美国人的多快好省型项目也得好几亿呢，这家伙连1亿都不到。

当然了，这只是一个火星的环绕器，能顺利的刹车进入环绕火星的轨道，完成拍照打卡的任务就已经很不容易了，客观的说，印度人在第三世界国家里面已经表现非常优秀了，只不过这种表现时灵时不灵。