作者：Neel V. Patel

以色列太空公司SpaceIL的月球着陆器在上周四试图在月球上软着陆时坠毁，标志着其任务的突然结束。着陆器名为Beresheet，本可以成为第一个在月球表面进行受控着陆的私人航天器。

“我们遗憾地未能成功降落，”以色列航空航天工业航天部门负责人Opher Doron在着陆尝试的直播中如此表示。“我们是第七个绕月飞行的国家，也是第四个到达月球表面的国家。到目前为止，这仍是一项巨大的成就。“

Beresheet的引擎在下降过程中失效了，飞船离月面大约4英里，但莫名其妙地停止工作六。地球上的任务团队设法让发动机再次运转，失去了与航天器的通信 - 这表明着陆器几乎肯定会以高速撞向月球。其遗体很可能砸出来一个新的小坑。

你可能会认为让一个小型机器人坚持着陆是小菜一碟，毕竟近半个世纪前，我们就已经把人类送到了月球。但即使拥有21世纪的技术和洞察力，登月仍然是一个难以置信的挑战。SpaceIL的成功将比人们想象的更值得称赞 - 相反，他们的失败是可以理解的。

“关于月球降落的基本要点是减速，”目前位于印第安纳州西拉斐特普渡大学的地球物理学家H. Jay Melosh说到。“这在月球上并不那么容易。”当你考虑到将飞船送到那里所需的所有能量和速度时，不难看出，当你迫使它减速到零速度时会出现多少麻烦。即使Beresheet的发动机没有切断，也无法保证它能够优雅地降落。

月球从地球看起来明亮而有光泽，但它的表面实际上非常粗糙，充满了陨石坑和巨石等地质特征。这些危险使得航天器很难找到一块平坦的地面来进行着陆：尼尔·阿姆斯特朗在阿波罗11号任务期间几乎耗尽燃料寻找新的着陆点，因为他觉得原来的地方有太多的陨石坑和巨石。事实上，由于它的表面，“登月比登陆火星更具挑战性，”Melosh说。 “在月球上真的没有啥好地方。从统计数据来看，哪儿都是一样的。“

一架无人飞船缺乏人类的直觉，所以阿姆斯特朗能在飞行中改变航向。我们希望控制着陆器的自主系统足够智能，以识别月面危险并将着陆点设置在安全位置。目前尚不清楚以色列的着陆器是否拥有像中国嫦娥登月器那样的危险避让软件; 根据任务的准确性，Melosh预测Beresheet没有这个。

虽然月球较低的重力使其在下降过程中更容易减速，但下降到无气体的月球表面就很难。当飞机降落在地球上时，我们大气层的压力场有助于令飞机减慢速度，而在真空中，该压力场是不存在的。

但也许登陆月球的最大问题之一就是知道自己在何处。我们仍然缺乏精确定位准备降落的着陆器的技术。“在月球上没有GPS，我们认为在地球上这是理所当然的，”NASA位于弗吉尼亚州汉普顿的兰利研究中心的航空航天工程师Alicia Cianciolo说到。“我们并不确切知道自动驾驶汽车在任何特定点的位置或速度。”NASA的深空网络有助于收集有关这些信息，但这些只是估计，并且由于距离很远而存在滞后时间。在这个距离上，错误可能会增加。

Melosh说，当着陆器离开轨道并进入下降时，其实正在惯性航行 - “意思是，他们试图通过加速作用于航天器来感知其位置，”Melosh说。“但重力不会给你任何惯性加速度。加速度计对重力场的任何变化都没有任何响应。“安全着陆意味着你必须对月球引力场有一个很好的认识 - 这是NASA重力恢复和室内实验室(GRAIL)在21世纪10年代早期研究出来的。

所有这些不确定性使得提高航天器的自主性的需求变得更加迫切，这就要求我们要想象并计划可能出错的每一件事。“缺乏想象力实际上是我们无法计划和测试这些东西的弱点，”Cianciolo说。

她和NASA兰利研究中心的其他人正致力于改进机载系统并减少这些任务中可能出现的错误，特别是通过该机构的SPLICE(安全和精确着陆 - 综合能力演进)项目。目标是通过更好地集成所有传感器并加强数据处理，在精度和安全性方面提高航天器的自主着陆。这项工作正在进行中，但希望SPLICE最终能够很快将自动着陆器系统推向新的高度，特别是在2024年重返月球之前。

虽然模拟已经帮助我们改进了这些系统，但最好的老师还是真实世界的经验，无论是成功还是失败。SpaceIL的挫折不一定是毁灭性的损失。从长远来看，这样的每项任务都可以更好地理解可能出现的问题，以及下一次可以采取哪些解决方案来防止灾难。“出错有时候纯粹是我们缺乏想象力，而这只是学习如何以其他方式减少问题，”Cianciolo说。

本文译自 popsci，由 HW 编辑发布。

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