日本探测器粉碎性撞月，时速超500公里，原因查明，被美国坑惨？

月球是距离地球最近的大型地外天体，进入21世纪以来，人类掀起了新一轮探月高潮，先后实施了6次登月任务，令人鼓舞的是，由我国航天实施的3次登月任务取得了全胜战绩，令人遗憾的是，另外3次由他国实施的登月任务无一成功。

目前，人类21世纪的登月成功率已经由100%降至50%，登月真的很难吗？

得益于半个多世纪以来，十六字方针“严肃认真、周到细致、稳妥可靠、万无一失”毫无保留地贯彻，使得我们往往可以用最少的失败、最小的代价获得成功，其中一个关键环节就是认真总结经验吸取教训，不仅要重视总结自己的经验教训，也要总结国际同行们的经验教训。

比如他们3次失败的登月任务，每一次都犯了不同的错误，最近一次就是一个月前日本ispace公司的白兔-R M1登月任务。

经过一个月的复盘推演，日本ispace公司已经定位白兔-R着陆器登月失败的原因。就在该公司发布更为详细的登月失败公告前，NASA公布了由环月遥感卫星LRO探测器拍摄到的白兔-R着陆器残骸照片，从而确认了硬着陆撞击月球表面的这一事实。

根据遥感卫星图显示，白兔-R着陆器撞击月面产生了一块80米×60米反射率较高的区域，可以说是粉碎性撞月。

NASA公布卫星照片与ispace公司发布公告之间的时间差仅有3天，而实际上，NASA的LRO卫星在白兔-R执行登月任务的第二天就已经拍到了残骸照片，由此不难看出他们两家之间在某种层面上的“联动”。

根据测算，日本白兔-R探测器撞击月面的速度超过了500公里/小时。

ispace公司发布公告确认，白兔-R着陆器是在距离月面约5公里时将探测器下降速度减至小于1米/秒，说明探测器此时自认为其与月面的距离正在趋近于零，从而开始了缓速下降的工作模式，在这种模式下探测器很快就耗尽了推进剂，最终以无动力状态高速撞击月面。

为什么白兔-R会在5公里的高度上认为自己已经到达月球表面？

根据ispace公司公告显示，原因是白兔-R着陆器的高度测量出现了问题，着陆器下降过程中在经过一座海拔约3公里的大悬崖时，测距敏感器的高度数据陡然上升，与探测器人工注入的估计数据相差过大，出于增强着陆器的鲁棒性，设计团队将最终决策权交给了人工注入的估计数据，之所以如此设计是因为考虑到测距敏感器可能出现的硬件故障。

通俗理解就是：

测距敏感器与人工注入估计数据的差值不大时，着陆器听测距敏感器的；

测距敏感器与人工注入估计数据的差值过大时，着陆器听从人工注入数据。

这个设计逻辑并没有问题，但是，显然白兔-R登月失败的直接原因是人工注入的地形数据出现了严重错误。为什么错得这么离谱呢？

白兔-R预定的着陆点在月球正面冷海东南边缘的阿特拉斯陨石坑，而根据NASA公布的残骸照片可知，虽然是撞击式硬着陆，但是探测器还是来到了预定着陆点附近区域——阿特拉斯陨石坑。

阿特拉斯陨石坑是一个直径达88.2公里的大型撞击坑，坑内侧壁非常陡峭，顶部是一圈尖峭的坑沿，坑壁平均高出坑底2650米，部分坑壁壁顶高达3300米，这些数据与描述恰好与白兔-R着陆器飞跃的那座海拔高度约3公里的大悬崖是契合的。

说明白兔-R着陆器飞越的那座大悬崖，其实就是预定着陆区阿特拉斯陨石坑的坑壁。

如此重要的地形地貌，为什么人工注入的地形数据还能出错呢？ispace公司没有月面遥感影像图吗？

当然是有的，即便当年日本的月亮女神号探测器没有获取完整的全月影像图，NASA也公开了LRO探测器的全月遥感影像图，所以并不存在遥感影像图缺失的问题。

ispace公司公告进一步披露，主要是因为当初在完成关键设计审查后，更改了着陆点，这一修改影响了验证和确认计划。

通俗解释就是，设计已经做完了，你又要让我改，这一改就出问题……

那么，是谁让他改的？ispace公司没有给出明确的解释，但根据相关信息研判主要是美国NASA想让这个着陆器更改着陆点。

白兔-R原本瞄准的是月球正面的梦湖区域，之后更改的阿特拉斯陨石坑着陆点在原计划登陆点的东北方，纬度更高，登陆地形也更复杂。

更改着陆点可以验证NASA载人重返月球计划的相关技术能力，该计划瞄准的就是月球高纬度复杂地形区域着陆。

不过呢，虽然更改着陆点影响比较大，但这并不是犯错的理由，尤其是这个错误还是人为造成的。

在日本白兔-R着陆器登月之前，嫦娥系列着陆器已经连续三次成功登月，可以说他们出的那些问题都能在嫦娥系列任务中找到成功经验。

为什么他们抄作业都抄不会呢？

在我们连续三次成功的登月任务中，嫦娥三号的开创价值是最大的，因为它终结了人造无人探测器盲降月球的历史。

在嫦娥三号之前只有阿波罗登月飞船是在宇航员的介入下才具备非盲降的登月功能，比如执行首次载人登月任务的阿波罗11号飞船的鹰号登月舱，在距离月面仅剩最后一分钟航程时就遇到了一座陨石坑，如果按照自动程序下降，鹰号登月舱就会撞击陨石坑的坑壁。

看到了没，半个世纪后，日本白兔-R又重蹈了阿波罗11号的覆辙，又和陨石坑坑壁杠上了……

阿波罗11号是在宇航员的控制下进行机动规避，才避免了撞击陨石坑坑壁的情况。

嫦娥三号作为终结无人探测器盲降月球历史的探测器，它所具备的功能就好比是汽车领域的人工智能辅助驾驶技术。这款探测器创造性地提出了基于机器视觉驾驶技术的接力避障登月方案。

嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号在登月过程中都有实况画面实时回传地球，这些画面就是由着陆器的降落相机拍摄，它可以全程记录着陆过程的实时画面，在给观众呈现极具视觉冲击力的探月大片的同时，也实现了我国卫星的工程可视化遥测。

日本ispace公司白兔-R的整个登月过程没有实况画面实时回传地球，他们是根据遥测数据结合模拟动画进行任务判断。由此可见，其登月遥测技术能力相较于嫦娥系列着陆器可以说是落后了一大截。

嫦娥系列着陆器将登月过程划分为主减速段、快速调整段、接近段、悬停段、避障段、缓速下降段、着陆缓冲段。

以嫦娥三号为例，为满足各阶段任务需求，配置了惯性测量单元、微波测距测速敏感器、激光测距敏感器、光学成像敏感器、激光三维成像敏感器、伽马关机敏感器，前三台载荷属于常规的自主导航单元，此类载荷日本白兔-R着陆器也有，但是后三台载荷他们就不一定有了。

光学成像敏感器可以在距离月面600米处进行“粗避障”，就是对预选着陆区地形进行大动态范围成像，控制着陆器避开大型撞击坑，在成像区域内选择安全着陆区。此环节对于日本的白兔-R着陆器而言是完全没有。

但是话又说回来，即便白兔-R有此技术，恐怕也无力回天，因为他们连基本的惯性导航都没有做到位。

嫦娥三号在完成粗避障之后还有“精避障”环节接力避障，就是在距离月面约百米高度进行短暂悬停，此时激光三维成像敏感器将对星下区域进行快速扫描成像，识别更加微小的障碍地形，确定最终安全着陆点。

嫦娥三号悬停段（动图），共悬停约9秒，激光三维成像敏感器只用3秒就完成着陆区扫描。

嫦娥三号避障段（动图），根据悬停成像段选择的安全着陆点进行避障机动飞行。

嫦娥三号缓速下降与着陆缓冲段（动图），距月面约3米动力关机，着陆冲击能量由高效吸能合金着陆腿吸收。

然后，控制着陆器朝着安全着陆点缓速下降机动飞行。

嫦娥三号负责验证的这套技术方案在之后的嫦娥四号月球背面复杂地形登陆任务中得到了更加淋漓尽致地展现，后者在登陆月球背面时需要飞越平均海拔约4000米的高原地区，然后降落至负6000米左右的冯·卡门撞击坑中，垂直落差有一万米，而探测器需要从约6000米高度调整至垂直向下姿态进行定点跳伞式的垂直降落。

嫦娥四号快速调整段（动图），着陆器姿态调整至垂直向下，完成调姿后就开始垂直降落，此时的高度约六千米。

画框区域就是嫦娥四号在悬停段选择的安全着陆点，可见周围密集分布的撞击坑。

最终通过两器互拍照片可以看到着陆器周边密集分布着多个撞击坑，精确避障环节稍有不慎就很难获得成功。由此可见，嫦娥系列着陆器登月技术的高可靠性。

然而，更夸张的是，嫦娥四号在入轨之初还曾遭遇推进剂泄漏，在这种情况下还能挑战高难度登月任务，完成人类探测器首登月球背面的壮举。因为我们几乎在每个飞行阶段都预留有10%的推进剂，在这种情况下，通过一系列推进剂节余措施，为最终的登月任务留出了足够的可用推进剂。

也就是说，日本白兔-R的推进剂耗尽危机，我们也曾遭遇过，但是得益于充分准备，以及快速的危机响应机制，嫦娥四号就可以华丽转身。

基于嫦娥三号、嫦娥四号的多方验证，在实施嫦娥五号任务时，我们又在自主导航系统中增配了激光测速敏感器，进一步增强了着陆系统的可靠性。

至此，我们已经具备了基于科学目标在月球表面任意选择着陆区的全月面到达能力。

也有人说，人家日本isapce公司的登月行动是商业行为，怎么可能像你们这样不计成本。那么，我们真的是不计成本吗？

对此，叶培建院士曾披露，从零做起的嫦娥一号的投入基本相当于1至2公里的地铁建设成本，与美国动辄数亿美元的航天器相比，性价比极高。

深空探测重大专项总师吴艳华也曾披露，嫦娥四号的投入仅相当于1公里地铁建设成本。

实际上，精打细算过日子历来是我国空间探测的优良传统，比如嫦娥二号是嫦娥一号的备份，嫦娥四号是嫦娥三号的备份，这些备份产品如果不用就只能闲置，为了让他们物尽其用，这些备份产品在各方努力下，在不超出工程总预算的前提下，又创造了一系列战绩，这是大家肉眼可见的。

讲这些并非要排斥商业航天，而是要理清商业航天高质量发展的深层次逻辑。

航天领域的关键技术攻关往往需要巨量的各类资源支持，这对于初创商业航天公司而言往往是无法企及的。

以美国为例，其商业航天的成功有赖于半个多世纪以来在NASA主导下积累的一系列较为成熟可靠的货架技术产品，以及配套完善的试验验证设施，从而形成强大的技术支撑。比如SpaceX公司载人龙飞船的设计、制造、试验均高度依赖NASA。再比如，洛克希德·马丁公司的猎户座载人飞船返回舱所应用的防热烧蚀材料，更是直接继承于阿波罗登月飞船。

目前，我们的嫦娥探月工程一期、二期、三期皆已完成，完整突破并有效掌握了针对月球探测的绕、落、巡、回工程技术能力，放眼世界这是独一家。即便是过去公认的那些航天强国，也都因为任务断档因素暂时尚未恢复上述能力，而我们已经拥有的这些技术能力可以服务于其它地外天体探测任务，以及后续月球探测任务。

比如一步实现火星绕落巡的天问一号探测器就是嫦娥探月工程核心技术能力开枝散叶的实践案例。

天问一号登陆火星完整继承了嫦娥系列着陆器的光学成像粗避障与激光三维成像精避障的接力避障方案

还可以通过“技术转移”培育新兴商业航天公司参与后续探测任务，以期实现更高的工程效益。

此种模式不仅适用于月球探测，比如，载人航天工程前不久发布的“低成本货物运输系统技术指南”中就明确指出，为充分继承前期交会对接任务成功经验和技术成果，确保空间站平台安全，可以协调相关研制单位提供“交会对接相关部组件服务”。

事实一再证明，高技术产业的发展壮大绝不可能只靠某一两家实体的成功，而是要打一场多要素的“联合作战”。由此可见，“集中力量办大事”这一独特优势在任何时候都不能丢。