【CASE特報】印度「月球3號」成功軟著陸登月！
「登陸月球」近年來再次成為太空科技發展的重要目標，而試圖減緩撞擊力道的「軟著陸」比起直接砸在地上的「硬著陸」，有著更多的技術門檻要克服。2023年8月24日，印度的「月船3號 (Chandrayaan-3)」成功以軟著陸的方式登陸在月球的南極，讓印度成為第四個有能力派遣無人探測器軟著陸月球的國家／組織！「月船3號」同時也是人類史上第一個成功登陸在月球南極的探測器——而幾天前才有人挑戰失敗而已……
撰文｜許世穎
月球是離地球最近的天體，隨著太空探索熱潮又一次的到來，「登陸月球」再次成為太空科技發展的重要目標。1969年，美國執行的「阿波羅11號」計畫是人類首次踏上月球的土地，由於人類要登陸月球實在要背負太多風險，因此在1972年的「阿波羅17號」之後，再也沒有人類踏上月球的土地。
初期的無人器登陸月球：用力撞下去
不過，就跟海洋深處一樣，人類要造訪、研究這些地方不一定要親自「侵門踏戶」，也可以派遣探測器過去。發射無人探測器登陸月球的難度顯然比派人類上去小很多。1959年，蘇聯的「月球2號（Luna–2）」是人類史上第一次成功將物品放到月球上。月球2號是一顆插了幾根天線的球體（圖1），主要的目的是探測月球上的電磁輻射環境，為接下來的登陸月球任務做準備。概念有點像是往海洋深處投入一個量測水壓、水溫的探測器，為未來深入探測所用。「月球2號」在發射升空、滿足條件以後，直接飛向月球，以時速一萬公里撞在月球上，成功完成了任務。
美國是下一個將人造物放上月球的國家／組織。1962年的「遊騎兵4號 (Ranger 4)」太空船計畫在降落月球的過程當中，先是用相機拍攝一系列照片傳回地球，並把一個裝了地震儀的登陸器丟到月球的土地上。然而，由於儀器故障，遊騎兵4號直接撞在了月球的表面。雖然聽起來不怎麼圓滿，但確實也是成功地將人造物運送到了月球上。
硬著陸與軟著陸
這種「直接砸在地上」的著陸稱為「硬著陸 (hard landing)」。舉例來說，1990年發射升空的「飛天號（ひてん）」本身並沒有登陸月球進行探測的的規劃，在繞轉月球9圈後，依照計畫直接撞毀於月球表面，成為日本第一個登陸月球的人造物。類似的案例還有歐洲太空總署的「智能1號 (SMART-1)」、印度的「月船1號 (Chandrayaan-1)」、中國大陸的「嫦娥1號」等，都是在繞轉月球數圈、完成科學觀測任務以後，依照計畫撞擊月球「硬著陸」的案例。
從這些任務的命名（都是1號）來看就知道，「硬著陸」基本上都只是探月計畫初期的目標。畢竟「直接砸上去」這種簡單、粗暴的做法雖然簡化了設計，但緩衝的效果極為有限，因此不太能放上什麼好的科學儀器到月球上。講難聽一點，把一包垃圾丟到月球，也能算是成功硬著陸月球。雖然要做到這一點也還是非常困難，但這樣的行為太浪費錢了（而且還汙染月球環境，非常沒有公德心），好不容易有能力把東西運到月球上，當然要想辦法提升緩衝效果，放一些具有科研功用的器材上去。
如果要提升緩衝效果，則必須選擇「軟著陸 (soft landing)」的方式，也就是在降落的過程當中，設法降低撞擊的力道。降落傘就是一個經典的軟著陸方法，只不過月球上幾乎沒有空氣，降落傘幫助並不大。更常見的方法是仰賴一個反向的噴射裝置，就像電影《鋼鐵人》中，鋼鐵人在落地以前，都會朝地面噴射氣流一樣。
當然，要軟著陸就代表需要更複雜的設計、更繁瑣的操作。換言之，有著更多的技術門檻必須克服。截至目前為止，成功軟著陸月球的也只有美國、蘇聯、中國大陸而已。
月船3號
如今好消息來了！就在2023年8月24日，印度的「月船3號 (Chandrayaan-3)」成功以軟著陸的方式登陸在月球的南極，讓印度成為第四個有能力派遣無人探測器軟著陸月球的國家／組織！
月船3號主要包含了三個部分：推進模組、登陸器，以及在登陸器裡面的探測車（圖2）。推進模組會帶著整艘太空船到月球軌道，幾天後會與登陸器自動分離，並持續在月球軌道繞轉。而登陸器則會帶著探測車繞行月球一陣子後，開始下降到月球表面。太空船原先以每小時6000公里的速度在30公里的高空水平飛行，在經歷15分鐘的反向噴射降速以及自我校正平衡後，最終穩穩地垂直降落在月球的土地上。
「月船3號」同時也是人類史上第一個成功軟著陸在月球南極的探測器——而幾天前才有人挑戰失敗而已！苦主就是俄羅斯的「月球25號 (Luna-25)」。俄羅斯上一次軟著陸月球已經是1976年的事情了，當時蘇聯甚至還沒解體。俄羅斯曾在2007年與印度合作探月的計畫，不過雙方在2015年終止合作。俄羅斯改為獨立發展「月球25號」，在今 (2023) 年發射升空，想要搶在印度「月船3號」登陸的前5日（19日）先行軟著陸在月球南極，只不過任務失敗了，變成了「硬著陸」——直接砸在月球土地上……。
而印度在與俄羅斯的合作終止後，改為獨立發展接下來的「月船2號」以及後續的「月船3號」，最終有了今日的成功。有些媒體認為，這可能改變了國際間太空科技實力的排名，還可能影響往後合作的策略。
如今，月船3號的探測車已經在月球上打開太陽能板，開始研究月球上的電離層以及月表的地震活動，甚至還會在土地上插入一根探針量測溫度（圖3）。就讓我們期待這為期十多天的探測計畫中，所能帶來的科學成果吧！
參考文獻
📖 延伸閱讀：想看看臺灣在準備探月的團隊，請見《【CASE特報】月球，我們來了！2024年臺灣探月——專訪中央大學太空科學與科技研究中心 張起維 副主任》