今年是美國(guó)探月大年，卡納維拉爾角LC-39B發(fā)射臺(tái)現(xiàn)在正矗立著一枚SLS重型運(yùn)載火箭，它將聯(lián)手獵戶座飛船執(zhí)行阿爾忒彌斯一號(hào)無(wú)人環(huán)月任務(wù)，雖然目前這枚火箭仍然在發(fā)射臺(tái)上“掙扎”，但還是祝它好運(yùn)。

執(zhí)行阿爾忒彌斯一號(hào)任務(wù)的SLS重型火箭

除此之外，按照年初計(jì)劃，今年下半年還將有兩次無(wú)人登月任務(wù)，分別是宇宙機(jī)器人公司的“游隼任務(wù)一”與機(jī)器視覺(jué)公司的“直覺(jué)機(jī)器任務(wù)一”。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，嫦娥探月工程先后實(shí)施了包括嫦娥一號(hào)、嫦娥二號(hào)、嫦娥三號(hào)、嫦娥五號(hào)T1、鵲橋中繼星、嫦娥四號(hào)、嫦娥五號(hào)總計(jì)7次服務(wù)月球任務(wù)的探測(cè)器（還有一顆哈工大的龍江二號(hào)繞月小衛(wèi)星），包括三次登月與一次月球采樣返回，載人航天工程與探月工程在月球表面的大會(huì)師也將是未來(lái)8年內(nèi)我們要做的事情，種種事實(shí)表明我們已經(jīng)成為引領(lǐng)人類21世紀(jì)探月的先鋒力量。

嫦娥三號(hào)著陸器

嫦娥四號(hào)著陸器

嫦娥五號(hào)月面采樣作業(yè)

讓我們引領(lǐng)人類，這是大洋彼岸無(wú)論如何也難以接受的，因此NASA推出了阿爾忒彌斯載人重返月球計(jì)劃，在此計(jì)劃內(nèi)還有商業(yè)月球有效載荷服務(wù)計(jì)劃，該計(jì)劃包括一系列無(wú)人月球探測(cè)器，游隼任務(wù)一與直覺(jué)機(jī)器任務(wù)一就屬此列，旨在為載人重返月球探路。

游隼任務(wù)一著陸器

游隼任務(wù)一受限于火神半人馬座火箭的不確定性，發(fā)射延期的可能性很大，因此“直覺(jué)機(jī)器任務(wù)一”將肩負(fù)起“美國(guó)時(shí)隔半個(gè)世紀(jì)后重新恢復(fù)登月能力”的歷史重任。

執(zhí)行直覺(jué)機(jī)器任務(wù)一的“新星-C著陸器”將山寨嫦娥三號(hào)系列著陸器使用的激光三維成像敏感器技術(shù)，嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)、嫦娥五號(hào)三次任務(wù)創(chuàng)造的100%登月成功率的實(shí)踐表明，該技術(shù)是新世紀(jì)月球探測(cè)領(lǐng)域的核心技術(shù)。

執(zhí)行“直覺(jué)機(jī)器任務(wù)一”的“新星-C著陸器”

一個(gè)鮮少有人注意到的情況是，美國(guó)至今尚未真正掌握探測(cè)器自主安全著陸月球的能力，半個(gè)世紀(jì)前他們?cè)鴮?shí)施過(guò)兩大登月計(jì)劃，分別是勘測(cè)者計(jì)劃與阿波羅登月計(jì)劃，前者是無(wú)人登月，后者是有人登月，兩個(gè)計(jì)劃均未應(yīng)用自主避障技術(shù)。

沒(méi)有自主避障技術(shù)，怎么登月？人類早期無(wú)人探測(cè)器登月均需選擇大片開(kāi)闊平坦的月面著陸，這些探測(cè)器進(jìn)入下降程序后，所能做的就是根據(jù)高度、速度等信息修正彈道，然后沿著既定彈道一頭扎下去，能不能成功全憑運(yùn)氣，大片平坦開(kāi)闊的月面則一定程度提高了“登月成功的概率”，以勘測(cè)者計(jì)劃為例，總計(jì)實(shí)施了7次登月任務(wù)，其中有2次失敗，成功率約70%。

在阿波羅載人登月計(jì)劃之前實(shí)施的“勘測(cè)者計(jì)劃”，圖為勘測(cè)者著陸器模型。

阿波羅計(jì)劃作為載人登月計(jì)劃，對(duì)安全性的要求更高，如果沿用勘測(cè)者系列著陸器的控制技術(shù)后果是不堪設(shè)想的，然而那一時(shí)期人類并沒(méi)有掌握自主避障技術(shù)，怎么辦？這時(shí)候就要發(fā)揮“人”的作用。

“人工智能”是時(shí)下很熱門的一個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，聽(tīng)起來(lái)很高大上，但它其實(shí)是自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)分支，目前人工智能只能在極個(gè)別領(lǐng)域超越人類，但其綜合能力距離“人”的智能仍有很大差距，“人”的作用與價(jià)值在任何時(shí)候都不能被忽視，這也正是阿波羅計(jì)劃得以成功的關(guān)鍵所在。

阿波羅登月飛船會(huì)在下降彈道中由宇航員根據(jù)月球地貌確認(rèn)導(dǎo)航點(diǎn)，從而確保飛行彈道的正確，在著陸末段宇航員具備手控飛船能力，可對(duì)障礙物進(jìn)行人工干預(yù)條件下的規(guī)避。

比如執(zhí)行首次登月任務(wù)的阿波羅11號(hào)鷹號(hào)登月艙，在距離月面不到1分鐘航程的時(shí)候，宇航員發(fā)現(xiàn)著陸點(diǎn)是一個(gè)環(huán)形坑，如果不接入手控程序，結(jié)局就是撞向環(huán)形山。

阿波羅11號(hào)登月艙差點(diǎn)撞到的環(huán)形山

再比如，阿波羅12號(hào)直接降落在了距離勘測(cè)者3號(hào)無(wú)人探測(cè)器僅163米處位置，實(shí)現(xiàn)了定點(diǎn)著陸。

宇航員現(xiàn)地拍攝的勘測(cè)者3號(hào)無(wú)人探測(cè)器，遠(yuǎn)處是阿波羅12號(hào)登月艙。

還有阿波羅13號(hào)奇跡般的天地大營(yíng)救行動(dòng)，如果這是一艘無(wú)人飛船，以當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平而言，是無(wú)法有太多作為的，上述種種皆因發(fā)揮了“人”的作用。

當(dāng)代航天發(fā)揮“人”的作用的案例也比比皆是，比如載人空間站正是發(fā)揮了航天員的在軌照料作用，人類才得以在宇宙空間每年開(kāi)展數(shù)以千計(jì)的大規(guī)?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)工作；為了確保飛船成功對(duì)接空間站，不論是載人飛船還是無(wú)人的貨運(yùn)飛船，它們都有自動(dòng)交會(huì)對(duì)接功能，但都必須同時(shí)具備手控交會(huì)對(duì)接功能，后者是確保安全的托底手段。

航天員劉旺操控神舟九號(hào)與天宮一號(hào)對(duì)接，目的在于驗(yàn)證手控交會(huì)對(duì)接技術(shù)。

然而，科學(xué)技術(shù)始終是向前發(fā)展的，發(fā)展的目的就是提高效率，在重視“人”的同時(shí)也必然要增強(qiáng)自動(dòng)化能力。

在漫長(zhǎng)的月球探測(cè)史中，除載人登月外的所有無(wú)人登月探測(cè)器皆為“盲降”，直到8年多前嫦娥三號(hào)徹底終結(jié)了“盲降”歷史。

嫦娥三號(hào)在著陸下降過(guò)程中，一系列測(cè)距與測(cè)速敏感器實(shí)時(shí)獲取速度、距離信息，進(jìn)而生成控制指令，控制變推力發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整航向，整個(gè)降落過(guò)程可分為主減速段、快速調(diào)整段、避障段三大階段。

嫦娥三號(hào)在主減速段拍攝的影像

“主減速段”啟動(dòng)7500N軌控發(fā)動(dòng)機(jī)消減探測(cè)器飛行速度，“快速調(diào)整段”用于銜接主減速段與避障段，在此階段軌控發(fā)動(dòng)機(jī)降低推力，并快速進(jìn)行姿態(tài)機(jī)動(dòng)，趨近于垂直，“避障段”采取接力避障模式，細(xì)分為接近段、懸停段、避障段、緩速下降段。

嫦娥三號(hào)登月之“快速調(diào)整段”

進(jìn)入接近段，探測(cè)器對(duì)主著陸區(qū)成像，識(shí)別大型障礙物進(jìn)行粗避障。當(dāng)探測(cè)器來(lái)到距離月面100米左右高度時(shí)進(jìn)行懸停成像，并自主快速選定安全著陸點(diǎn)，之后探測(cè)器進(jìn)入到避障段，該階段被稱為“精避障”，當(dāng)探測(cè)器來(lái)到著陸點(diǎn)上空30米高度進(jìn)入緩速下降段，當(dāng)探測(cè)器距離月面約2至4米高度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，探測(cè)器最后的著陸能量由著陸腿吸收。

嫦娥三號(hào)懸停段降落相機(jī)成像

其中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用就在懸停成像段，此階段探測(cè)器啟用“激光三維成像敏感器”對(duì)著陸區(qū)進(jìn)行三維精確成像，并基于“安全半徑螺旋搜索算法”實(shí)現(xiàn)快速遴選著陸點(diǎn)，有效解決了登月安全性的問(wèn)題，這就是美國(guó)直覺(jué)機(jī)器公司的“新星-C著陸器”要山寨的技術(shù)。

激光三維成像

繼承嫦娥探月衣缽的天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器更是憑借激光三維成像技術(shù)成功登陸火星，讓一步實(shí)現(xiàn)火星繞落巡的夢(mèng)想得以實(shí)現(xiàn)，這在世界上是首次。就在前不久，國(guó)際宇航聯(lián)合會(huì)將今年的世界航天獎(jiǎng)?lì)C給了天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)團(tuán)隊(duì)。

天問(wèn)一號(hào)登陸火星“激光三維成像”

美國(guó)“新星-C著陸器”在登月末段也有“激光三維成像”環(huán)節(jié)

以前都說(shuō)我們是“山寨大國(guó)”，而如今又進(jìn)入到了一個(gè)“反向山寨”的新階段。近年來(lái)，大洋彼岸山寨我們的案例可以說(shuō)是越來(lái)越多，在航天領(lǐng)域之外，還有其新一代大型驅(qū)逐艦“DDG（X）”山寨055萬(wàn)噸大驅(qū)。

上圖：055萬(wàn)噸大驅(qū)；下圖：DDG（X）。

山寨的實(shí)質(zhì)是引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新過(guò)程中的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，關(guān)鍵在于最終是否掌握核心技術(shù)。

核心技術(shù)要不來(lái)、買不來(lái)、討不來(lái)，掌握核心技術(shù)是把握未來(lái)的關(guān)鍵，而能孕育核心技術(shù)的沃土更是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。曾經(jīng)大洋彼岸有過(guò)這樣一片沃土，現(xiàn)在他們那片沃土的養(yǎng)分正伴隨著“產(chǎn)業(yè)空心化問(wèn)題”日漸枯竭，如今雖不乏有SpaceX這樣的新星，但馬斯克的一己之力終歸是有限。