相差1.8万公里，月船三号叫板嫦娥三号？倒推十年，印度还是没戏

历经二十多天长途跋涉，印度月船三号探测器于上周六成功实施了近月制动任务，顺利进入绕月轨道，印度空间研究组织很快就公布了月船三号监视相机所拍到的月球影像，此举可以提高工程展示度，赢得大众支持。我国天问一号探测器在进入火星轨道时也公布了同类影像产品。

月船三号监视相机拍摄的月球

“今天全世界都在注视着你”，得知月船三号成功绕月消息后，印度网民再次沸腾：

印度航天实力成色几何？

算上月船三号，印度航天已有4个实现地外天体环绕飞行的探测器，在此之前还有曼加里安号火星探测器、月船一号、月船二号，放眼世界能做这些事的国家其实也没几个，我们应当予以正视。

虽然要正视，但也不能盲目正视。此刻，月船三号虽已成功绕月，但截至目前其所取得的成绩还没有超过月船二号。

月船二号服务舱绕月探测

在很多印度航天爱好者心目中，月船三号就是印度版“嫦娥三号”，因为这两个探测器都肩负着实现本国月面软着陆任务能力零突破的重任。

月船三号有实力叫板嫦娥三号吗？

虽然月船三号任务还没有结束，但仅就嫦娥三号与月船三号的初始绕月轨道数据对比，就能感知两家航天技术实力的巨大差距。

月船三号进入的绕月初始轨道的近月点是164公里，远月点18074公里，这是一条大椭圆轨道，接下来还要进行多次近月制动，才能进入到近月点100公里的目标圆轨道。

月船三号绕月及后续变轨示意图

月船三号的近月点与远月点相较于月船二号任务分别高出50公里、675公里，从这里看，月船三号对比月船二号在轨道控制方面有所退步。

这是因为月船三号服务舱加注了更多推进剂，可以选择相对保守但更安全的绕月初始轨道，这样做，可以降低由于距离月球过近而撞月的风险概率。

月船三号服务舱

月船三号选择更保守的路线也是为了保成功，毕竟月船二号登月已经败了，他们败不起了。

嫦娥三号与之对比就干脆利落多了，该探测器自地月转移轨道首次近月制动后，就一步到位进入到平均距离仅100公里的目标圆轨道，省时更省力。

嫦娥三号近月制动效果图

月船三号比嫦娥三号远月点高出了将近1.8万公里，基于登月任务目标，轨道高度越高，代表着轨控能力越差。

问题来了，造成月船三号轨控能力差的原因是什么？嫦娥三号又为什么有这么强的轨控能力？

首先，运载火箭要有足够强的高轨运力，探测器可以直接进入地月转移轨道，不需要消耗探测器自身的推进剂。

用于嫦娥三号发射任务的CZ-3B改三型火箭，地月转移轨道运力高达4.2吨，嫦娥三号的发射质量则是3.78吨，火箭运力完全满足需求。

发射嫦娥三号的CZ-3B改三型火箭

嫦娥三号器箭分离时的梦幻画面

印度用于月船三号发射任务的是LVM3-M4火箭，该型火箭虽然起飞重量比CZ-3B改三型火箭重得多，但地月转移轨道运力却仅有2.38吨，这主要是因为火箭芯一级动力孱弱，芯二级无法加注更多的燃料，使其非常不适应高轨发射任务。

用于月船三号发射任务的LVM3-M4火箭

假设印度只是为了掌握月面软着陆工程能力，大可以只做一个2吨级重量的小型着陆器，火箭运力满足需求。

但是，印度航天是有雄心的，他们不但要着陆器，还要月球车，着陆器还要配置一堆科学载荷，随着重量的不断增大，用于近月制动的推进剂加注量也会更大，这样一来LVM3-M4火箭的2.38吨地月转移轨道运力就无法满足要求。

基于上述原因，月船三号不得不增加服务舱，服务舱相当于是运载火箭的上面级，主要任务就是将探测器变轨至地月转移轨道、近月制动、绕月轨控等。

月船三号，上面是着陆器，下面是服务舱。

增加服务舱的月船三号的发射质量达到了3.9吨，比嫦娥三号略重一点。综上所述，我们知道月船三号的重量并没有多少任务含金量，主要是为火箭孱弱的运力“背锅”。

探测器总重水涨船高，对轨控任务也提出了更高的要求。月船三号在与嫦娥三号发射质量相近的情况下，其服务舱配置的轨控发动机推力与我们相比却是差距悬殊。

月船三号服务舱只有一台440N轨道控制发动机，嫦娥三号的轨控动力则是后来屡创佳绩的YF-36型7500N变推力发动机，二者推力相差十几倍。

月船三号服务舱440N轨控发动机，画面中尺寸最大的那台发动机就是。

月船三号服务舱轨控发动机推力小，相应的速度增量也小，因此减速能力有限，所以只能先进入绕月大椭圆轨道，后续再逐步降轨。

执行近月制动任务时，月船三号服务舱轨控发动机持续点火半小时才最终进入还要费力降轨的绕月大椭圆轨道。嫦娥三号则不同，只需点火6分零一秒，就能直接进入平均距离100公里的绕月目标圆轨道，这主要归功于YF-36型7500N变推力发动机的强大推力。

举个通俗点的例子，这有点像倒车入库，月船三号需要倒十几次才能入库，嫦娥三号则是一把入库。

一把入库还要有强大的深空测控技术能力，若不能对深空探测器在太空中的空间位置进行精确测量，那么就不能发出正确的指令，探测器就有撞月，或飞掠月球的风险。

我国凭借喀什、佳木斯、内乌肯三座深空站，已经建成并投入运营了布局全球的深空测控网，全球连续测控覆盖率达到了90%，测控能力早已超越月球、火星，测控能力边界已经拓展至冥王星，及太阳系边际空间。

佳木斯深空测控站

在测控系统基础上，我们又引入了测角精度非常高的天文VLBI甚长基线干涉测量网，以往历次深空探测器的测定轨精度之高均远超预期。

上海天马射电望远镜

基于强大的深空测控能力，我们才敢于一步到位进入100公里绕月目标圆轨道。

再看印度月船三号，虽然有欧空局、NASA为其提供测控支持，但它在进行近月制动等关键任务动作时，主要依靠的是本土测控站。

印度本土只有一座深空测控站，该站点最大测控天线口径也只有32米（与之对比，我国佳木斯深空站的大口径全可动测控天线口径是66米），综合测定轨能力无法与我们相比。

印度32米口径深空测控天线

通过前文分析可以感知到，航天器的设计涉及到的影响因素几乎都是相互影响、相互制约，不是说设计师想怎么设计就怎么设计。

接下来，月初三号按照计划将于本月23日登月，预选着陆区坐标是69.367°S, 32.348°E。

月船三号预选着陆区

说到这，有必要再次说明一下，很多媒体都在宣传月船三号将是人类首个软着陆于月球南极区域的着陆器，这是典型的刻舟求剑。

的确，如果按照地球的极区纬度划分（南北纬66.5°以上地区可称为极区），月船三号的预选着陆区纬度是在南极区域，可那里是月球，不是地球。根据月球的黄赤交角判断，月球的极区应当是南北纬86°以上区域，因此月船三号登陆的并不是月球南极，顶多也就算是月球南半球高纬度区域。

月球南极区域的光影，及地球位置的变化。

继月船二号登月失败之后，月船三号能做到哀兵必胜吗？

应当这样说，毕竟有月船二号登月失败的任务教训，月船三号的登月成功率是要高一些，但具体高多少，还得看最终的落月结果。

航天任务就是这样，没有谁可以完全预测下一秒会发生什么，因为影响因素太多，哪怕是落月的最后几秒钟出现故障，都可以让整个任务彻底失败。

月船三号着陆器相较于月船二号着陆器，有多处改动，其中改动最大的就是减掉了1台发动机。

在很多人看来，月船系列着陆器的推力是不足的，为什么还要减掉1台发动机？

推力不足的问题是不存在的，如果连推力设计方案都做不对，印度航天就会连人造地球卫星也造不了。

月船二号着陆器的下降动力有4台800N变推力发动机和1台800N固定推力发动机，月船三号的下降动力则只保留4台800N变推力发动机，取消的那台就是位于着陆器底板中心的800N固定推力发动机。

4台800N变推力发动机分别布置在着陆器的底板四周，发动机羽流带起的月尘流向更加紊乱，而月尘会附着在太阳能电池板、科学载荷、线路上，有干扰风险。

月船三号着陆器下降动力测试，可以看到发动机羽流吹起的沙尘。

800N固定推力发动机并不参与着陆器的下降减速任务，只在最后阶段点火，用于月尘的吹除。月船三号之所以减掉这台发动机，是经过利弊权衡的，他们认为保障着陆成功的任务权重，远大于着陆后的事。

月船二号着陆器配置的800N吹除月尘专用固定推力发动机（效果图）

而如果有这台800N固定推力发动机，着陆末段需要执行的动作就多，这会降低探测器着陆设计的可靠性，就可能出现程序错乱的情况。

比如，月船二号着陆器就是因为软件故障导致姿态控制异常，着陆器在距离月面两千多米的高度发生了360度翻转事件，这一情况直接导致了登月失败的结果。

月船二号着陆器“倒栽葱”（登月过程遥测画面）

与月船三号相比，嫦娥三号的动力配置就显得很梦幻了，YF-36型7500N变推力发动机是轨道控制与下降着陆一体化设计，不仅是地月转移、环月绕飞阶段的主控动力，同时也是着陆下降减速的主控动力。

YF-36型7500N变推力发动机

7500N变推力发动机干重不超过39公斤，推力可以在110%至16%之间连续变化，也就是说其最大真空推力是8250N，印度月船三号就是4台800N变推力发动机加一起也才3200N，而他们800N变推力发动机虽名为变推力，但实际上也只能在85%至100%推力之间变化，这将直接影响着陆器下降速度的可控性，稍有差错就有可能“超速”。

由于嫦娥三号下降动力强劲，不必像月船三号那样多发并联，只需在着陆器中心位置布置1台下降动力，发动机羽流呈中心放射状，随之带来的月尘干扰也会小得多。

嫦娥三号与月面接触瞬间发动机羽流吹起的月尘

从月船三号与嫦娥三号的着陆轨迹来看，大推力真的可以“为所欲为”。

比如月船三号将着陆任务的起点高度设置在距离月面30公里的高度，嫦娥三号则直接从15公里高度开始下降。

月船三号登月任务流程

月船三号是因为着陆动力孱弱，所以不得不设计更高的着陆起点高度，这是为了有更长的着陆行程，以满足下降动力的减速时间要求，月船三号的着陆行程将达到745.5公里，而嫦娥三号则只需要430多公里。

嫦娥三号完成主减速段后，基本就来到了着陆区上空，所以着陆行程基本就是430多公里。

登月光有动力还不行，还得有良好的视力。

回顾上个世纪人类历次无人登月任务，预选着陆区都是选择大片开阔平坦区域，着陆器沿着设计弹道闭着眼睛落下去，这期间能获取到的信息主要是距离、速度、姿态，无法获取月面形貌数据，能否成功，运气因素占比很大。

这是因为以前的人类没有自主避障技术，只能“盲降月球”，唯有阿波罗登月计划，因为有宇航员参与控制，这才具备了障碍规避能力。

勘测者3号无人着陆器，远处是阿波罗12号登月舱。在宇航员参与下，阿波罗飞船具备了定点着陆能力。

直到21世纪第二个十年，人类无人探测器盲降月球的历史才由我国嫦娥三号探测器终结。

嫦娥三号探测器独创“粗避障+精避障”的接力避障技术，并以惯性导航为基准，辅以多波束融合修正，这才保证了极高的登月设计可靠性，嫦娥三号之后的嫦娥四号、嫦娥五号皆沿用并完善了该技术方案，这才创造了高达100%的登月成功率。

“粗避障”是指着陆器在距离月面两千多米高度位置，使用光学成像敏感器感知着陆区地形，对较大的障碍物提前机动规避，当着陆器下降至距离月面百米高度时，在7500N变推力发动机，及其它姿控动力的助力下，着陆器悬停，悬停期间激光三维成像敏感器不仅可以获取着陆区高精度三维图像，还可以基于图像数据快速选定安全着陆点，然后着陆器瞄准着陆点机动飞行，这就是“精避障”。

后来通过嫦娥四号任务的实践表明，粗避障+精避障技术方案也完全满足登陆复杂崎岖月面的任务要求，这标志着我们已经有了基于科学探测需求任意选择着陆区域的全月面到达能力。

面对如此成功的嫦娥系列着陆器，印度航天不可能无动于衷，他们的月船二号、月船三号也都学习借鉴了嫦娥系列着陆器的设计方案，但是由于能力限制，他们很难学到位。

月船三号着陆器只能在距离月面约1300米至800米高度悬停，使用避障相机获取着陆区图像，这也就相当于嫦娥三号的粗避障，他们没有精避障设计，所选择着陆点的安全系数较低。

月船三号为什么学不到精髓？主要是能力不行。

比如精避障，要求着陆器在百米高度悬停七八秒钟，但是月船三号着陆器只能在千米级高度悬停，这是因为下降动力无法满足百米高度悬停的推力指标要求。

还有就是激光三维成像敏感器的研制难度很高，放眼世界，截至目前我们仍然是唯一研发成功并投入工程实践的国家。

激光三维成像敏感器

综上所述，即便是时间倒推十年的嫦娥三号拿来与印度月船三号相比，前者的技术先进性都是十年后的印度航天比不了的。

也有网友说，“印度人的航天不可小觑，花了最小的钱办了大事”。

我想说的是，论花小钱办大事的技能，放眼全球，我们称第二，还没人敢称第一。

比如嫦娥三号，有报道说该任务的花费是10亿人民币，月船三号则是5.4亿人民币。看上去月船三号更便宜，然而要知道月船三号是月船二号的继续，由于地面测试不舍得花钱，导致月船二号登月失败，这才有了月船三号，这双份投入叠加在一起，还是小钱吗？

重大航天工程通常可以带动一大批关键技术装备的突破，比如我们不仅拿到了高成功率的登月避障技术，还拥有了用于地外天体着陆的金牌动力——7500N变推力发动机，该型发动机还是人类目前用于地外天体着陆任务推力最大的发动机，接下来还将用于载人登月。

嫦娥四号着陆器配置的7500N变推力发动机

而且，我们的预算并不针对某个单一型号，而是年度时间跨度下多个探测器项目统筹使用，滚动管理。嫦娥一号的备份是嫦娥二号，嫦娥三号的备份是嫦娥四号，备份探测器的投入往往远小于主份探测器，备份探测器与主份探测器都是一起建造，备份探测器在主份探测器任务成功后，可以用于其它探测任务，进一步提高经费利用效率。

例如，身为备份的嫦娥二号绕月探测完成后，又对图塔蒂斯小行星进行了飞越探测，身为备份的嫦娥四号甚至代表人类首次软着陆于月球背面，不仅刷新了世界纪录，探测器还有着极高的可靠性，其着陆器与月球车到现在都还在正常工作。

玉兔二号月球车

花小钱办大事，不是抠抠搜搜不花钱，钱花不到位，那么该有的技术装备不会有，该有的能力也不会有，以后想再去攻关这些技术能力，还要花更大的钱，以及更加宝贵的时间成本。