落月成功又探日，印度深空探測發(fā)展如何？

北京時間9月2日14點20分，印度使用PSLV-XL火箭，從薩蒂什·達(dá)萬航天中心成功發(fā)射了太陽神-L1號太陽探測器。“太陽神-L1”作為印度研制和發(fā)射的第一個太陽探測器，是印度展現(xiàn)深空探測領(lǐng)域雄心的最新代表，它將成為印度空間科學(xué)領(lǐng)域的開路先鋒。

姍姍來遲的太陽神探測器

印度的太陽探測計劃啟動很早，而且一開始就叫“太陽神”，只不過隨著歲月變遷，太陽神項目有了不小的變化。2008年，印度空間研究咨詢委員會提出了建造太陽神太陽探測器的想法。早期計劃中的“太陽神”只是一個400公斤重的小型太陽探測器，而且運行在距離地面800公里高的近地軌道上，這顆試驗星帶有日冕儀，用于觀測和研究太陽日冕。

印度成功發(fā)射太陽神-L1號太陽探測器

印度的太陽神太陽探測器雖然論證早，但遺憾的是，作為一個很大的發(fā)展中國家，純科學(xué)性的基礎(chǔ)研究在印度航天里的優(yōu)先級很低。不要說和極具軍用價值的遙感衛(wèi)星、具有經(jīng)濟(jì)價值的通信衛(wèi)星比，就算和具有政治價值的其他深空探測項目相比，太陽探測器也只能靠邊站。

2012～2013財年，印度空間研究組織拿到大筆預(yù)算，為一顆名為“曼加里安”的火星探測器在2013年順利發(fā)射鋪平了道路。曼加里安號探測器原計劃于2016～2018年發(fā)射，2012年突然得到巨額撥款，目的是搶在2013年的火星探測窗口發(fā)射，爭取拿到亞洲第一個火星探測器的榮譽(yù)。

與之相比，太陽神太陽探測器缺乏宣傳噱頭，在印度空間研究組織年度預(yù)算節(jié)節(jié)高的時代，反而因為項目預(yù)算不足而多次推遲，實在令人扼腕嘆息。

2016～2017財年，印度空間研究組織終于為太陽神探測器分配了300萬盧比（不足30萬元人民幣）的預(yù)研實驗預(yù)算，雖然經(jīng)費撥付姍姍來遲，但項目終于落到實處。隨著項目的正式啟動和研制經(jīng)費的撥付，該任務(wù)有了不小的變化，它改為發(fā)射到日地拉格朗日點L1，項目也更名為太陽神-L1。截至2019年7月，太陽神-L1項目累計分配到37.853億盧比的經(jīng)費，折合人民幣約3.3億元，這些預(yù)算保證了探測器后續(xù)的研制工作。即使再加上PSLV火箭的發(fā)射經(jīng)費，對比歐美日的深空探測項目，印度太陽神-L1太陽探測器項目的經(jīng)費也是很少的。

太陽探測有“絕活”

印度的太陽神探測器今非昔比，早已不是當(dāng)初400公斤重的小探測器?，F(xiàn)在的太陽神-L1探測器，采用I-1K衛(wèi)星平臺，是一個1480公斤重的探測器。PSLV-XL火箭無法將其直接射入轉(zhuǎn)移軌道，火箭發(fā)射器箭分離后，探測器進(jìn)入環(huán)繞地球的大橢圓軌道，隨后16天里進(jìn)行5次變軌加速，獲得轉(zhuǎn)移進(jìn)入L1暈軌道的速度，之后再飛行約110天，進(jìn)入150萬公里外、環(huán)繞日地L1點的暈軌道。探測器在L1暈軌道上飛行，能最大限度減少消耗燃料維持軌道的需要，同時持續(xù)穩(wěn)定地開展太陽觀測。此外，這個位置在地球軌道內(nèi)側(cè)，航天器能在太陽高能粒子和磁暴抵達(dá)地球前獲得預(yù)警，是一個開展太陽觀測研究的“風(fēng)水寶地”。

太陽神-L1探測器一共攜帶了7種開展太陽觀測的有效載荷，都由印度本國的各個實驗室研制，其科學(xué)目標(biāo)包括研究日冕加熱和太陽風(fēng)加速現(xiàn)象、太陽大氣的動力學(xué)特性、太陽風(fēng)分布和溫度的各向異性，以及日冕物質(zhì)拋射、太陽耀斑和近地空間天氣的驅(qū)動因素等。

其中，可見光發(fā)射線日冕儀負(fù)責(zé)研究日冕和日冕質(zhì)量拋射的動力學(xué)特性；太陽紫外線成像望遠(yuǎn)鏡將在近紫外光譜拍攝太陽光球和色球?qū)拥挠跋?，測量太陽輻射的變化；太陽低能X射線光譜儀和高能L1軌道X射線光譜儀負(fù)責(zé)測量X射線范圍內(nèi)的太陽耀斑；太陽神太陽風(fēng)粒子實驗和太陽神等離子體分析器負(fù)責(zé)研究太陽風(fēng)、高能離子和它們的能量分布；磁強(qiáng)計用于在日地L1軌道上測量行星際磁場。

太陽神-L1探測器雖然不大，又是印度太陽觀測的“排頭兵”，但還是力爭實現(xiàn)一些“絕活”：它是第一個在近紫外區(qū)域觀測太陽的探測器，還首次觀測太陽盤（1.05倍太陽半徑）附近日冕物質(zhì)拋射，并號稱能對太陽風(fēng)的方向和能量各向異性進(jìn)行多向觀測?？偟恼f來，它雖然是人類太陽研究的一小步，卻是印度太陽探測的一大步。

崛起中的印度深空探測

太陽神-L1探測器已經(jīng)成功發(fā)射，踏上飛向日地L1點的旅途。不久前的8月23日，印度的月船3號探測器成功著陸月球南極附近區(qū)域，攜帶的普拉吉安號月球車在行駛了100多米后，已于9月2日轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。長期質(zhì)疑聲不斷的印度，在深空探測領(lǐng)域給人刮目相看的感覺。

印度深空探測的成功并非偶然。雖然受限于國家整體工業(yè)實力和發(fā)展水平，印度航天的總體水平還不高，但是印度空間發(fā)展組織從篳路藍(lán)縷開創(chuàng)航天事業(yè)開始，扎扎實實地開展航天工作，在第三世界國家中成績僅次于中國。

印度還在積極推進(jìn)未來深空探測項目，其中的月球探測計劃包括印日合作的月球極地探測任務(wù)。印度正在積極開發(fā)月船4號探測器，這是一種發(fā)射質(zhì)量約6噸，攜帶350公斤級別大型月球車的大型著陸探測器。相比“月船3號”打擦邊球的“著陸南極”概念，“月船4號”將真正著陸在月球南極點附近，通過著陸器的原位鉆探和大型月球車的漫游巡視，搜尋極區(qū)水冰等資源?！霸麓?號”將使用日本H-3火箭發(fā)射，月球車也是日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)研制。

而印度除了合作還計劃研制自己的類似項目，使用國產(chǎn)大型運載火箭發(fā)射大型著陸器，運送大型月球車開展探測。印度還計劃在更遙遠(yuǎn)的未來，開展月球取樣返回探測項目，不過這肯定是2030年以后的事情了。

印度同樣在推進(jìn)火星探測和金星探測項目。曼加里安二號/火星軌道器二號目前還沒有正式立項，據(jù)報道稱，是因為缺乏相關(guān)火星探測的有效載荷，但外界猜測更可能是缺乏預(yù)算。早期報道中曼加里安二號任務(wù)包括著陸器，甚至有繞落巡一次完成的說法，但2021年印度空間研究組織主席接受采訪時表示，該任務(wù)將僅包括一個軌道器，但會使用氣動制動減速，并攜帶高光譜相機(jī)、雷達(dá)和超高分辨率相機(jī)，對火星地形地貌和地殼開展觀測研究。

印度還將深空探測的目標(biāo)轉(zhuǎn)向金星。據(jù)報道，印度正在研制金星軌道器，這個項目可能被命名為“金星船”。這個2.5噸重的金星探測器將使用LVM3大型火箭發(fā)射，最終進(jìn)入近金點500公里、遠(yuǎn)金點6萬公里的橢圓軌道。它攜帶重100公斤的多種有效載荷，主要用于研究金星大氣層的結(jié)構(gòu)成分和動力學(xué)特性，以及金星地表地下的地層學(xué)和再表層化過程。

為了深入研究金星大氣層，它還將釋放氣球開展探測工作。如果金星探測器能在2024年底如期發(fā)射的話，印度有望搶先一步，率先觀測和研究金星大氣層尤其是甲烷的問題，甚至做出獨到的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。（作者：張雪松 圖片來源：ISRO 把關(guān)專家：中國航天科技集團(tuán)科技委副主任 江帆）