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2023年8月23日印度时间18:04,维克拉姆(Vikram)着陆器在月面着陆,此时距月船二号的着陆器重重撞上月面已有四年。随后“智慧号”(Pragyan)月球车十天里行驶了约103米,它用X射线测得的土壤读数,于2024年8月21日发表在《自然》上。
据ISRO和物理研究实验室(PRL)就月球车X射线结果发布的新闻稿,月船三号(Chandrayaan-3)的着陆器维克拉姆于2023年8月23日印度时间18:04着陆,位置在南纬69.37度、东经32.35度。NASA说这个地点距月球南极约600公里。该机构当时的局长比尔·纳尔逊(Bill Nelson)发帖说,印度是第四个在月球软着陆的国家,并在同一条消息里点明了是在南极地区着陆。
着陆器上印度制造的月球车智慧号,据PRL的新闻稿,在随后十天里行驶了约103米,它两台仪器的数据至今仍在陆续发表。
2019年出了什么错,ISRO改了什么
月船二号的着陆器在2019年9月尝试了同样的下降,结果重重撞在了月面上。政府对人民院的书面答复(2019年11月21日有报道)说,下降的第一阶段按设计进行,从30公里高度降到7.4公里,速度从每秒1683米降到146米。在第二阶段,速度的降低超出了设计值,使最后的“精细制动”开始时的条件超出了设计的界限。着陆器落在了预定地点的500米范围内。
《The Week》2019年11月16日报道,液体推进系统中心的V. 纳拉亚南(V. Narayanan)领导的一个国家委员会,分析了这次失败。它援引提交给航天委员会的一份内部报告,把坠毁归因于制导软件。政府给议会的答复指出的则是速度的降低。tuput没有找到这份委员会报告的公开版本。
2023年发射之前,据ETV Bharat报道,ISRO主席S. 索马纳特(S. Somanath)说,该机构正在从月船二号的“基于成功的设计”转向月船三号的“基于失败的设计”。他说,着陆区从500米乘500米扩大了,着陆器也带了更多的燃料。ISRO的任务页面把主着陆点列为大约4公里乘2.4公里,触地的限制是垂直速度每秒2米、侧向速度每秒0.5米,坡度12度。
下降
LVM3 M4火箭于2023年7月14日从斯里哈里科塔发射月船三号。着陆舱于8月17日与推进舱分离。ISRO的页面把动力下降定在8月23日17:45前后开始,所以从这个计划的起点到触地,最后的进近大约花了19分钟。
着陆舱重1752公斤,包括26公斤的月球车。ISRO给出的整体航天器总质量为3900公斤。
8月26日,在班加罗尔的ISRO指挥中心,据全印广播电台报道,总理纳伦德拉·莫迪把着陆点命名为湿婆·沙克蒂点(Shiv Shakti Point),把月船二号的坠毁点命名为三色旗点(Tiranga Point)。他还宣布,8月23日将定为全国航天日。
26公斤月球车上的两台仪器
智慧号带了一台激光诱导击穿光谱仪(LIBS),由ISRO在班加罗尔的电光系统实验室制造,还有一台α粒子X射线光谱仪(APXS),由艾哈迈达巴德的PRL制造。月球车只能与着陆器通信,设计寿命为一个月昼,约14个地球日。维克拉姆自己带了三台仪器,即测温的ChaSTE、测地面震动的ILSA和测表面附近等离子体的RAMBHA-LP,另有一面NASA的反射器。
硫、土壤和热
ISRO在2023年8月28日报告说,LIBS在月球南极附近作了首批原位元素测量。它说这些测量证实了那里有硫,这是轨道上的仪器做不到的。最初的清单还点出了铝、钙、铁、铬和钛,后来的读数又加上了锰、硅和氧。氢在那时仍在研究。印度的第一次月球任务月船一号,曾搭载那台在2009年探测到月面水和羟基的NASA仪器。
APXS的结果过了一年才登上《自然》。PRL和ISRO在2024年8月21日报告说,这台仪器沿月球车的路径作了23次测量,总曝光时间约31小时。土壤相当均匀。它是铁质斜长岩(ferroan anorthosite,一种富含斜长石矿物的岩石)与一类富镁岩石的混合。作者们把前者解读为对月球岩浆海说的支持,该学说认为早期的月球是熔融的,轻的矿物浮起来形成了地壳。他们把富镁的部分归于从南极-艾特肯盆地抛出的物质,据PRL的新闻稿,该盆地形成于约42亿到43亿年前。着陆点距该盆地边缘约350公里。
2025年发表在《通讯·地球与环境》(Communications Earth and Environment)上的第二篇APXS论文,给出了挥发物的数字。据ISRO的摘要,硫为百万分之900到1400,比阿波罗16号和月球20号的高地土壤高出百万分之300到500,而钠(700到2800)和钾(300到400)则较低。作者们提出,盆地的撞击把月幔里富含硫的物质翻了上来。
ChaSTE的探针有十个温度传感器,可深入土壤10厘米,从2023年8月24日一直运行到9月2日。据ISRO对2025年3月那篇论文的介绍,表面温度峰值为355开尔文,约82摄氏度,而轨道器的数据曾提示约为330开尔文。探针立在一处朝阳的约6度斜坡上。一米外平地上的一个传感器读到约332开尔文,约59摄氏度。作者们的模型表明,朝向极地且坡度超过14度的斜坡,可能在几十厘米的深处存有水冰。
ISRO的科学页面报告了其国家遥感中心科学家的一项估计,称这次着陆抛出了约2.06吨表层风化层(epiregolith,即月壤松散的最上层),并列出被扰动的面积为108.4平方米。NASA的月球勘测轨道飞行器(Lunar Reconnaissance Orbiter)8月27日拍到了着陆器,并把那圈明亮的光晕归因于火箭羽流冲击细小的土壤。
那次跳跃
据ISRO,在约十个地球日的实验之后,着陆器于2023年9月2日再次点火,用剩余的推进剂跳起了约50厘米。ISRO在2026年5月更新的页面说,废气清除了约3厘米松散的尘土,露出了较老的、更密实的地面。ChaSTE的读数随后显示出两层结构。在6.5厘米深处,密度大约翻了一倍,从每立方米750公斤升到1600公斤,内聚力则从300帕斯卡升到1600帕斯卡。这篇论文的作者是PRL的K. 杜尔加·普拉萨德(K. Durga Prasad)等人,发表在《天体物理学杂志》上。
ISRO的任务页面说,着陆器和月球车随后进入休眠模式,预计在9月22日前后唤醒。它最后一条记录,日期是2023年9月22日,说正在努力建立通信。
回家的那个舱
推进舱曾把着陆器送入环月轨道,它还剩下100多公斤燃料。ISRO用它演练了一次返程。2023年10月9日的一次点火,把它的环月轨道远点从150公里抬高到5112公里。10月13日的一次地月转移点火,把它送上了回家的路径,在四次飞掠月球之后,它于11月10日离开了月球的影响球。它的第一个近地点,即离地球最近的一点,出现在11月22日,约为15.4万公里(1.54 lakh km),轨道周期近13天。ISRO说,目的是为未来的采样返回任务测试方法,并避免在月球上留下碎片,而该舱上观测地球的仪器SHAPE一直在继续观测。
花了多少钱
新闻信息局的《新印度通讯》(New India Samachar)杂志2023年9月报道说,截至2023年6月,月船三号已花费60.134亿卢比(601.34 crore),含发射火箭,全部预算为61.5亿卢比(615 crore)。我们谈ISRO预算的那篇文章,把这个数字与火星任务的并排放在一起。着陆十天之后,ISRO发射了Aditya-L1去研究太阳。
仍在使用的反射器
2023年12月12日,NASA的月球勘测轨道飞行器把它的激光高度计瞄准了维克拉姆上那面NASA的反射器,相距约100公里,并在第八次尝试时收到了回波。NASA称,这是激光束第一次在轨道器与月面上的装置之间往返。NASA说,这面反射器不需要电力或维护,可以持续几十年。
资料来源与延伸阅读
- ISRO: Chandrayaan-3 mission updates
- ISRO: Chandrayaan-3 Details
- ISRO and PRL: PRL-built APXS on Pragyan Rover made the first elemental abundance measurements of lunar soil in the south polar region (21 August 2024)
- Vadawale et al., Chandrayaan-3 APXS elemental abundance measurements at lunar high latitude, Nature 633 (2024)
- ISRO: LIBS confirms the presence of Sulphur on the lunar surface (28 August 2023)
- ISRO: India bags credit for first-ever in-situ measurement of lunar south polar temperature (ChaSTE)
- ISRO: Primitive mantle material revealed by Chandrayaan-3 APXS volatile measurements in the South Polar Region of the Moon
- ISRO: Chandrayaan-3 science results
- ISRO: Chandrayaan-3 hop experiment reveals the lunar surface structure
- ISRO: Chandrayaan-3 Propulsion Module moved from lunar orbit to Earth orbit (4 December 2023)
- NASA: NASA's LRO observes Chandrayaan-3 landing site (5 September 2023)
- NASA Science: Laser instrument on NASA's LRO successfully pings Indian Moon lander (18 January 2024)
- Outlook India (PTI): Chandrayaan-2's Vikram lander had hard landing, government tells Lok Sabha (21 November 2019)
- The Week: How did Chandrayaan 2 fail? (16 November 2019)
- ETV Bharat: Why ISRO opted for a 'failed design' for Chandrayaan-3 (12 July 2023)
- Press Information Bureau, New India Samachar: India on the Moon (16 to 30 September 2023)
- The Tribune: NASA chief congratulates India and ISRO as Chandrayaan-3 lands on Moon (23 August 2023)
- All India Radio: 23 August to be observed as National Space Day, landing site to be called Shiv Shakti
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