意見|緩慢而穩定,維克拉姆全部登陸月球

如果你在9月6日星期五讀這些話,你應該知道 – 也許你已經知道 – 維克拉姆即將降落在月球上。就像Neil和Buzz以及其他幾個人一樣,在半個世紀前的三個神奇歲月里。

好吧,讓我承認:我不是指一個名叫維克拉姆的人,而是一個7月22日從斯里哈里科塔起飛的登陸艇。它已經在月球軌道上運行了兩個多星期,首先是作為更大的Chandrayaan-2飛行器的一部分,最後幾天在低軌道上自行運行。在你完成這一專欄後的某個時候,維克拉姆將離開它的軌道進一步下降,並最終試圖降落。最後的方法大約需要15分鐘,我在之前的專欄中描述了這段時間:「它可能是Isro(印度空間研究組織)團隊所有成員生命中最長的15分鐘。」

漫長而神經緊張,最後,我完全相信維克拉姆將安全地站在月球表面。但是直到它發生,讓我們來看看整個過程涉及到什麼。

在之前的專欄中,我試圖讓你了解Chandrayaan-2到達月球需要什麼。為了擺脫地球的引力,Chandrayaan-2實際上在地球周圍飛行了更加細長的橢圓軌道,每次繞行星都會越來越快。這最終將飛船帶入所謂的「地球停泊軌道」,追蹤一個橢圓形,其近地點(距離地球最近的點)為170公里,但其遠地點(離地球最遠的點)近40,000公里。從那裡, Chandrayaan-2開始了「月球轉移軌跡」 – 換句話說,就是通往月球的路徑。

或者說,真正的通往月球影響範圍的道路。這意味著Chandrayaan-2與我們的衛星足夠接近的地方,它的引力而不是地球的引力是對其運動的主要影響。當Chandrayaan-2在8月20日的航行中到達那個點時,它進入月球軌道。同樣,這是一條橢圓形路徑,最初的近地點約為120公里,距離月球的遠地點距離為4500公里。

接下來發生的事情與此前工藝所做的相反。雖然Chandrayaan-2在地球周圍穩定地拉長了軌道,但它現在在月球周圍穩定地縮小了軌道,同時減慢了它在太空中的速度。實際上,它正在「環化」它的軌道,在月球表面上方几乎恆定的100公里處。

為什麼這樣?好吧,假設你在快速行駛的火車上,不得不在古吉拉特邦的盧納瓦達下車。如果您只是在它衝過車站時退出,您就會同意您可能遭受一些重大損失。當然,在你踏上盧納瓦達土地之前,你希望火車減速,最好是停下來。至於縮小它的軌道,想想我以前用過的另一個類比。你把一塊石頭綁在一根長繩子上,然後你在頭上迅速旋轉它。如果你已經受夠了並想停下來,你可能會突然停止旋轉。但是那根繩子可能會纏繞在你周圍,石頭的動量將導致它不可預測地移動,可能會撞到你或附近的某個人,再次造成一些重大傷害。更好地逐漸縮短琴弦,控制旋轉,並且只有當你確定石頭將要做什麼時才停止。

這應該有助於理解為什麼Chandrayaan-2進入較低,較慢的軌道。

完成了這項工作後,該飛船已準備好接下來的行動:釋放Vikram下降到月球。你可能想知道為什麼只有這個月亮著陸器會下降到月球 – 為什麼不是整個Chandrayaan-2工藝?以前的載人月球任務,有一個簡單的答案。以阿波羅11號為例:邁克爾柯林斯留在命令模塊中,繞著月球軌道運行,而巴茲奧爾德林和尼爾阿姆斯特朗在月球模塊中降落,他們的月亮行走並返回。然後三個人都在命令模塊中飛回地球。

但即使使用像Chandrayaan這樣的無人駕駛飛行器,也可以使用單獨的月球著陸器,因為Vikram是專門用於降落和停留在月球上的。它只攜帶月球上特定於其實驗目的的儀器,而不是Chandrayaan-2上的其他儀器。所有這些都部分解釋了為什麼Vikram比Chandrayaan-2本身要輕得多 – 大約1,500公斤,而大約2,400公斤。較低的重量本身使得安全著陸的工作變得更加容易。考慮從建築物的頂部放下一個物體,並且不希望它在撞擊時被破壞。您更願意嘗試這個實驗:大鋼琴還是高爾夫球?

維克拉姆上周一與Chandrayaan-2分開,在向下緩慢旋轉,最初為自己建立了一個較低的軌道。讓我們在這裡清楚一點:Chandrayaan-2並沒有將維克拉姆直接扔到月球表面; Isro的科學家的任務是找到一種方法讓它沒有破碎。

現在,早在1969年,美國宇航局的科學家就與阿波羅登月艙一樣有著同樣的任務。雖然可以說沒有破碎是一個更為關鍵的問題,因為模塊的有效載荷包括某些阿姆斯特朗和某個奧爾德林。它似乎很脆弱,但它的設計足夠堅固,可以讓兩個人在下降過程中保持活力,然後再回到命令模塊。

從命令模塊中分離並朝月球表面下落一個多小時後,月球模塊發射了引擎,使其下降速度減慢。當然,沒有足夠的力量將其送回來,但足以讓它不會像石頭那樣掉落,以便阿姆斯特朗可以在必要時控制其飛行。與此同時,奧爾德林使用機載雷達來密切跟蹤他們的速度和高度。他們在沒有重大恐慌的情況下朝著月球墜落,前往一個被選中登陸的地方。登陸的時間也是在農曆早期的時候仔細選擇的,當時太陽升起在著陸點上,確保地面上任何東西都能長時間投射出可見的陰影。為什麼這個?想像一下,從高處俯視地面下方的物體。沒有陰影,你怎麼能說出它們的大小?

事實證明,陰影確實很有用。當模塊足夠接近阿姆斯特朗和奧爾德林清楚地看到月球的表面時,他們注意到這個地方點綴著巨大的巨石。它實際上是一個隕石坑(「西隕石坑」),大約100米。對於所有的巨石,它是不可能在那裡降落,直立和穩定。因此,阿姆斯特朗控制了模塊,以便他可以搜索替代觸地得分的地方。

他再次發射引擎以減緩著陸速度。他發射了微型轉向火箭,使模塊側向飛行。當然,這些操作在模塊上使用了寶貴的燃料。但是,West Crater的巨石讓阿姆斯特朗無可奈何。他將飛行器飛過火山口,然後越過一個被稱為「小西火山口」的小型飛機。在第二個火山口外50米處的一個平坦,無特色的平原上,他將月球模塊放在月球上。

它只剩下30秒的燃料。這就是阿姆斯特朗在月球上撞擊飛船的過程。一旦他們安全降落並且阿姆斯特朗踏上了月球表面,他就走到了小西部並拍了一張著名的全景照片:前景中的火山口,左邊的月球模塊就像玩具一樣。

除了瞄準巨石並需要手動接管,維克拉姆最終下降到月球將與此大致相似。它將降落在月球南極附近的某個地方。一旦它在地面上,一輛帶有六個輪子的小型月球車Pragyan將從維克拉姆出現。它以1厘米/秒的清脆速度滾動,它將在著陸點的周圍漫遊一整個陰曆日(地球上大約14天)並將數據發送回Isro。熱切的科學家希望,除其他外,它將探測月球表面下的水。如果確實如此,那將是一個什麼樣的發現。

在那裡你擁有它:對月球的一次非凡任務的光禿禿的骨頭。我相信,即使是我的干散文也不會殺死這一切的奇蹟和浪漫。

曾經是計算機科學家,Dilip D'Souza現在住在孟買並為他的晚餐寫作。他的Twitter手柄是@DeathEndsFun

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