日本首次挑战探测器登月

商界观察

2022-11-18

美国国家航空航天局（NASA）于美国东部时间11月16日首次发射了为月球探测而开发的新型火箭。再次把航天员送上月球的“阿尔忒弥斯计划”正式启动。新型火箭搭载日本的超小型探测器，是日本首次挑战在月球上着陆。在探测器和卫星迈向小型化与标准化的背景下，日本将通过月球探测积累与世界各国竞争的超小型卫星技术。

日本要成为第4个成功在月球着陆的国家

NASA的新型火箭搭载把航天员送上月球的新型宇宙飞船“猎户座（Orion）”。猎户座飞船此次以无人状态飞向月球，计划约1个月后返回地球。

此次发射的NASA的新型火箭。搭载把航天员送上月球的“猎户座”飞船（13日，美国佛罗里达州）

挑战登月的是日本探测器“OMOTENASHI”。如果取得成功，日本将成为世界上第4个成功在月球着陆的国家，而OMOTENASHI将成为世界最小的探测器。探测器搭载在NASA为月球探测而开发的新型火箭“SLS”上发射。预定发射5～6天后在月球着陆。

探测器与猎户座飞船一起放置于火箭的尖端部分，在发射后剥离。作为日本制造的超小型探测器，另外1个采用以水为推进剂的新型发动机、致力于飞向比月球更远处的技术验证等的“EQUULEUS”也一同发射。除了日本的两个探测器以外，还搭载了美国的探测器等，合计10个超小型探测器一起发射。

OMOTENASHI将分离出一部分，尝试在月球着陆（效果图，由JAXA提供）

两个超小型探测器被称为CubeSat型，是把长、宽、高各10厘米的6个立方体结构连接起来。包括配备的推进装置和观测仪器等在内，重量仅十几公斤。

着陆时成为焦点

“CUBESA很难大幅改变轨道，但我们积极挑战。最关键的是着陆”，负责OMOTENASHI开发的JAXA的教授桥本树明表示。

超小型卫星难以配备强有力的发动机，通常只能通过喷出气体来稍微改变轨道。但如果要在月球上着陆，如果不在短时间内进行强有力的喷射，实现减速，就会猛烈撞到月球上，导致损坏。

正推进组装作业的OMOTENASHI（图由JAXA和NASA提供）

在此情况下，桥本教授把使用能瞬间进行强力喷射的固体火箭来减速的方式和以比通常快10倍的速度在月球着陆的“半硬着陆”方式结合起来。最初打算让探测器整体着陆，但很难实现，因此改为分离一部分使之着陆。着陆的部分仅重0.7公斤，在世界范围内最小。

应用日本的各项自主技术

为了缓和着陆的冲击，还运用了日本开发的各项技术。其中包括通过3D打印机制造着陆时损坏并吸收冲击的结构。这应用的是为了以精确定位登月的JAXA月球探测器“SLIM”而开发的技术。

另外，用树脂加固周围，以防观测装置因为着陆时的冲击而损坏。这项技术是过去在考虑用JAXA将地震仪送上月球进行观测的计划时开发的。为了高精度控制轨道以提高着陆成功率，还运用到曾在隼鸟2号上用过的DDOR技术。

探测器上配备了测量放射线的传感器和测量着陆时冲击的加速度计。月球上没有地球上的大气和磁场，因此会受到宇宙中的强烈放射线照射。宇航员要想长时间呆在月球上，非常需要放射线强度数据。放射线传感器约有两个500日元硬币（注：一枚500日元硬币的直径为26.5毫米）那么大，JAXA面向宇航用途而改进了在东京电力福岛第1核电站事故时开发的显示器。

成功概率为“两次里成功一次”

OMOTENASHI在月球上成功着陆的概率是“大约是两次里成功一次”（桥本教授）。如果顺利从月球传来数据，则表明日本的探测器首次成功着陆月球。

通过“阿耳忒弥斯计划”发射的火箭（由NASA提供）

另一方面，EQUULEUS的目标是花半年到一年的时间，到达比月球远大约6万公里的拉格朗日点。目的是确立使用喷射水改变轨道的最新式发动机，以尽可能少的成本到达拉格朗日点的技术。

EQUULEUS抵达拉格朗日点的效果图（由东京大学提供）

“水发动机”全球领先

JAXA教授船濑龙表示，“用可搭载在超小型卫星上的1升水可以推动其到达拉格朗日点”。如果是普通探测器，燃料要占三分之一左右，因此可搭载的货物也减少。而EQUULEUS采用高效的轨道设计，用少量水就可以到达拉格朗日点，可以运送很多货物。

拉格朗日点的好处是，探测器可以利用地球与月球的重力，稳定保持位置，将来还考虑设置中转站，在前往比火星等更远的天体时使用。如果能以低成本运送很多货物，则可以大幅提高宇宙开发效率。日本的小行星探测器“隼鸟号”和“隼鸟2号”已确立了使用离子发动机往返于地球与小行星的航天技术，EQUULEUS是利用东京大学等开发的水发动机到月球等远方航行的技术，在世界上领先。