日本登月著陸器奄奄一息，還剩一口氣：四腳朝天，在等太陽落山

上周五晚11時許，JAXA（日本宇宙航空研究開發機構）的SLIM月球智能著陸器開始了該國的第三次登月嘗試，前兩次分別是由于燃料泄漏被迫放棄的好客號，以及出現數據裝訂錯誤，導致燃料耗盡撞月的白兔-R，這第三次登月也是命運多舛，經過20分鐘的減速下降后，SLIM月球智能著陸器以非正常姿態實現了月面軟著陸，著陸月球后探測器與地球之間的通信僅持續了2個小時就被迫中斷。

SLIM月球智能著陸器（實物）

記者們在日本JAXA相模原園區觀看SLIM登月直播

近日，JAXA的科學家團隊根據遙測數據分析得知，SLIM月球智能著陸器的著陸姿態是頭朝下，主發動機朝天，直接懟在了月面上，用“四腳朝天”來形容是比較恰當的，在這種姿態下，太陽能電池板朝向西方，而著陸時刻太陽的方位是東方，導致太陽能電池板無法接收到光照，因而不能發電，所以著陸后只能使用探測器自備的蓄電池供電。

根據遙測數據分析推斷的SLIM的著陸姿態

著陸后SLIM月球智能著陸器的能源供給只能靠蓄電池，只耗電，沒有新的電力輸入，因此電量急劇下降，在維持與地球通信約兩小時后，蓄電池電量下降至12%，地面飛控團隊為了避免蓄電池過放電，不得不主動斷電關機。

根據蓄電池的余電來看，現在SLIM月球智能著陸器可以說是奄奄一息，還剩下最后一口氣。

撐著這最后一口氣還有希望嗎？還是有的，他們在等太陽落山，24號之后太陽方位轉移至西方的天空，此時太陽能電池板就能接收到光照，進而可能恢復發電能力，為蓄電池供電。

日本航天博主制作的SLIM的著陸姿態及光照條件模擬

注意這里的表述是“可能恢復發電”，而不是一定的，這又是為什么呢？主要有兩點負面因素影響。

一個是SLIM月球智能著陸器自身的狀態未知，按照JAXA對該著陸器的任務結果評判標準可知，此次著陸任務實現了“最小成功”，何為最小成功？

JAXA為SLIM月球智能著陸器定義了三個成功標準：

最小成功：成功實現月面軟著陸，基于機器視覺導航的自主避障技術得到驗證；

全部成功：不僅實現月面軟著陸，而且實現了基于圖像匹配導航的高精度著陸，著陸位置偏差控制在100米以內；

超額成功：在實現高精度著陸的基礎上，探測器搭載的科學探測載荷成功運行一個月晝。

他們認為SLIM月球智能著陸器實現了最小成功，也就是實現了月面軟著陸，這是事實嗎？

準確地說，SLIM實現的是非標準條件下的月面軟著陸。

月面軟著陸成功與否的直接體現是，探測器著陸月面以后，是否能夠正常運行，而是否正常運行的一個最基礎的標準就是能否與地球通信，SLIM在著陸后與地球維持了兩個小時的通信，從這個表現來看，確實是實現了月面軟著陸。

與之有相似表現的還有半個世紀前蘇聯的“火星3號”火星登陸任務，該探測器在著陸火星之后也與地球實現了14.5秒的通信，雖然這短暫的通信連張像樣的照片也沒能回傳地球，但人們仍將其視為一次成功的火星軟著陸登陸任務。

蘇聯郵票上的火星3號進入艙

既然日本的SLIM月球智能著陸器已經實現了月面軟著陸，為什么又說它是非標準條件下的月面軟著陸？因為有一項關鍵的任務沒有完成。

月球不同于有大氣的天體，人造探測器要想實現月面軟著陸通常依次有這么幾個環節：主減速段、姿態調整段、接近段、懸停段、避障段、緩速下降段、著陸緩沖段。

中國嫦娥三號的登月下降階段任務劃分圖（著陸緩沖段未標注）

主減速段是通過著陸器搭載的主發動機以最大推力運行，實現動力減速，此階段不僅可以大幅消減掉探測器的飛行速度，而且可以實現高度的大幅下降；

姿態調整段，是著陸器通過姿控發動機實現姿態逐漸調整至垂直向下姿態，為后續階段任務的實施建立條件；

接近段，主要是著陸器瞄準預選著陸區飛行，同時持續減速并下降高度；

懸停段，著陸器進行障礙識別，最終選定安全的著陸位置；

中國嫦娥三號懸停段成像

緩速下降段，著陸器以低推力工況緩慢下降高度，當到達距離月面數米高度時，主發動機關機；

主發動機關機后，著陸器以自由落體的方式接觸月面，最后的著陸沖擊能量由著陸機構吸收。

中國嫦娥四號動力關機與著陸緩沖段演示動圖

日本的SLIM月球智能著陸器在距離月面約3米高度實現了動力關機，但就是沒有完成最后的著陸緩沖段任務。

為什么說沒有完成著陸緩沖段任務？這根據它的著陸姿態就能給出定論。

SLIM月球智能著陸器自身規模僅相當于嫦娥系列著陸器的六分之一都不到，甚至也遠小于印度的月船三號著陸器，由于著陸器太小，以致于不能使用著陸腿機構。

雖然不能使用著陸腿機構，但為了保障著陸器的安全著陸，又必須有著陸緩沖能力，所以SLIM就只能不走尋常路。

JAXA給SLIM設計的著陸緩沖動作是這樣的：距離月面3米處主發動機關機，緊接著在姿控發動機助力下，著陸器姿態前傾，然后布置在著陸器側面距離月面較近的支撐腳先接觸月面，之后以側摔的方式實現所有支撐腳接觸月面，支撐腳是由海綿狀金屬結構制造的緩沖裝置，在接觸月面的過程中通過海綿結構的破碎吸收最后的著陸沖擊能量。

JAXA根據遙測數據分析得知，SLIM是頭朝下，主發動機朝天，也就是說，著陸緩沖機構幾乎沒有發揮作用，最后的著陸沖擊能量大部分由探測器本體吸收，那問題就來了，雖然著陸后探測器可以與地球通信，但很難保證探測器的其它部件沒有被摔壞，尤其是可能與月面非正常接觸的太陽能電池板，有沒有損壞，這都是未知數。

話說，為什么人造著陸器在進行月面軟著陸時都要在距離月面兩三米高度的最后時刻進行動力關機，而不是直至接觸月面后再關機？這主要是為了降低月塵對探測器的影響，尤其是可能大量附著月塵的太陽能電池板。

可以看到，如果SLIM以正常姿態著陸，太陽能電池板是既不朝西也不朝東，而是朝天，太陽方位無論怎么變化，在一個月晝時間內都可以接收到光照。

正常著陸姿態與非正常著陸姿態

還有一種情況要考慮到，即使SLIM在沒有完成著陸緩沖動作條件下，沒有被摔壞，朝向西側的太陽能電池板最終能不能接收到光照也是未知數，因為它所著陸的是一個坡度很大的位置，這就可能存在光照遮擋的因素。

不得不說，SLIM月球智能著陸器團隊有著很重的賭徒心態，期望用最小的投入換取最大的成果，用這么小的身板，既想要實現100米以內高精度著陸，又想實現在坡度較大的撞擊坑坑壁著陸，如果穩扎穩打，在較為開闊平坦的區域著陸，成功率顯然會更高。一句話點評一下，就是“沒這個金剛鉆就不要攬這個瓷器活”。