按照计划，本周一，日本种子岛宇宙中心吉信发射场原本是要用一枚H-2A型运载火箭发射“月球探测智能着陆器”，但是由于高空风力太大再次推迟发射，前一天也是气象原因推迟发射，该探测器的发射窗口将持续至9月15日，期间的每一天都有发射窗口，但基于火箭发射准备工作考虑，最早发射时间不会早于本周四。
用于“月球探测智能着陆器”发射任务的H-2A火箭
“月球探测智能着陆器”是继4个月前ispace公司的白兔-R着陆器登月失败之后，日本发射的第二个登月探测器。
所不同的是，白兔-R是由商业航天公司整合国际力量研制，“月球探测智能着陆器”则是由日本宇宙航空研究开发机构JAXA主导研制，更能体现日本航天的月球探测实力。
白兔-R着陆器效果图，该探测器已撞月。
日本航天受限于预算规模，无法在载人航天、月球探测、火星探测等领域全面铺开，因此他们历来喜欢剑走偏锋，通过拿下一些其它航天强国尚没有去做的项目去攻关，以期获得差异化竞争优势，比如隼鸟号、隼鸟二号小行星采样返回任务， “月球探测智能着陆器”也是剑走偏锋的典型。
日本JAXA抓总研制的 “月球探测智能着陆器”效果图
“月球探测智能着陆器”的核心任务就是突破“月面定点着陆”，随着人类对月球认识的不断加深，科学家们已经不再满足于登陆某一片区域，而是需要登陆某一片区域中的某一个具体点位进行探测，这就要求着陆器有很高的着陆精度，否则就无法实现探测目标。
比如月球南极区域，既有长周期连续光照的能源优势，又有富集水冰资源的永久阴影区，若想二者兼顾，那么可供遴选的着陆区通常都是小块区域，而且地形更为复杂。
月球南极区域热门登月位置：沙克尔顿陨石坑
进入21世纪以来，嫦娥系列着陆器率先终结了人类无人探测器盲降登月的历史，三次登月三次成功，成功率高达100%，独创光学成像粗避障+激光三维成像精避障的高可靠接力避障登月技术方案。我们的成就是巨大的，但还要认识到，嫦娥系列着陆器至今并未解决定点着陆的问题。
嫦娥系列着陆器截至目前并不具备定点着陆功能，图为嫦娥三号登月避障段实拍画面。
日本航天现在主要是指望月球探测智能着陆器能在世界范围内第一个掌握月面定点着陆技术，就该探测器登月时间计算，如若成功登月，那么就能领先我国嫦娥七号至少两年时间掌握这一技术，但他们没料到的是，这事被印度航天截胡，事实果真如此吗？我们又当如何应对？
所谓定点着陆指的是，探测器未发射前，科研人员在月面指定具体的着陆点（选址着陆点），之后探测器瞄准着陆点精确着陆，着陆位置偏差需要控制在100米左右。
嫦娥系列着陆器所解决的是高可靠高安全的着陆能力，以嫦娥三号为例，在激光三维成像精避障阶段，着陆点偏差是1米，但这里的1米偏差指的是着陆器在距月面100米高度自主选择的安全着陆点与实际着陆点之间的偏差，而嫦娥三号实际着陆点与选址着陆点之间的偏差则是约600米，到了嫦娥五号时期，实际着陆点与选址着陆点之间的偏差进一步放大到2.33公里，这两个偏差数据与定点着陆的需求还有较大的差距。
嫦娥系列着陆器的激光成像精避障解决的是，基于安全着陆点选择的安全着陆问题，尚不足以满足定点着陆需求。
导致实际着陆点与选址着陆点偏差大的原因是什么？
在太空中往往是差之毫厘失之千里，即便是非常微小的轨道偏差也会导致较大的入轨偏差，这还只是轨道偏差，在此基础上实施登月行动过程中，反推发动机还存在推力偏差，也会进一步放大着陆点偏差。
在三次嫦娥系列登月任务中，难度最高的当属嫦娥四号登陆月球背面的复杂崎岖地形，此次任务的预选着陆区面积仅相当于嫦娥三号预选着陆区面积的5%，客观上要求具备一定的定时定点着陆能力，嫦娥三号着陆区地形起伏仅有600多米，嫦娥四号的着陆区地形起伏则达到了6000多米，在轨实践表明，嫦娥四号为规避山脉地形在距离月面五千多米时就转为垂直下降模式，难度极高。
嫦娥四号登陆月球背面复杂崎岖地形示意图
嫦娥四号之所以能够登陆面积小得多的预选着陆区，得益于包括预测制导等新技术方案的应用，从而尽可能缩小了着陆偏差，使得我们具备了根据科学探测需求在全月面任意选择着陆区的能力。
然而即便如此，嫦娥四号也仍未具备定点着陆能力。实际上，作为嫦娥三号的备份探测器，嫦娥四号原本面临3个选择：1.不发射，将探测器束之高阁，专攻当时的嫦娥五号任务；2.将备份探测器降落在嫦娥三号旁边；3.拓荒月球背面探测。
选项2，降落至嫦娥三号旁边，这意味着嫦娥四号在进行任务遴选时曾考虑突破“月面定点着陆”技术，正如探月工程三期副总师李春来披露的那样，当时甚至有人考虑，我们落在嫦娥三号的边上，这也能显示出我们的水平，控制精度很高啊。
嫦娥四号若选择降落在嫦娥三号旁边，也是很激动人心的事。图为玉兔号月球车导航相机拍摄的嫦娥三号着陆器。
在人类以往的登月历史中有没有定点着陆的先例？有的，就是半个世纪前的阿波罗12号任务，当时其登月舱降落在了距离勘测者三号无人着陆器附近约163米的位置，宇航员曾徒步来到勘测者三号旁边拍照，并拆解了部分零部件带回了地球。
阿波罗12号宇航员艾伦·宾爬下无畏号登月舱
与阿波罗12号宇航员合影的探测器就是勘测者三号无人着陆器
之所以选择降落在勘测者三号旁边，也是因为这个无人着陆器有一定的特殊性，其在降落过程中由于测距敏感器失灵，发动机未能及时关闭，导致勘测者三号在月面弹跳了两下，不过好在着陆器后续工作正常，宇航员亲赴着陆现场，带回零件和影像资料，可以进一步研究在非正常着陆情况下的工况表现。
NASA的LRO月球勘测轨道飞行器拍摄
话说，在那个航天事业刚刚起步的年代是如何实现定点着陆的？要知道整个20世纪人类无人月球探测器连障碍识别能力都没有，只能选择大片开阔平台区域进行盲降登月。
阿波罗12号指令舱宇航员拍摄准备登月的无畏号登月舱
因为有了人的参与，阿波罗飞船登月舱在执行登月任务过程中，一大半航程都是自动驾驶控制登月舱，宇航员只需要校对飞行参数，出现错误时再加以修正，定点着陆只需要在着陆末段进行机动，这个时候宇航员会根据月球陨石坑进行方位判别，比如勘测者三号就在一个名为“雪人”的陨石坑中间，宇航员很快就识别了这个大型陨石坑，然后手动控制飞船着陆，从而实现了定点着陆。
在任何时候都不要轻视人的作用，因为即便是21世纪科技相当发达的当下，自动化技术也无法完全替代人类。
神舟九号航天员手控交会对接
通过前文叙述可知，早在至少五六年前，我们就具备攻克月面定点着陆技术的实力，但考虑到如果让嫦娥四号赴嫦娥三号旁边着陆，具备一定的工程技术价值，但科学考察价值并不是最优，因为毕竟嫦娥三号已经在那里，就当时而言，月面定点着陆也并非急需技术，经过一番利弊权衡之后，嫦娥四号最终确定了拓荒月背探测的任务。
简单点说，就是月面定点着陆对于我们而言，不是能不能的问题，而是何时去做的问题。
阿波罗12号登月舱约160米的着陆位置误差是整个20世纪人类登月的最优成绩，也是那一时期人类的能力上限，21世纪的定点着陆需要进一步缩小着陆位置偏差至百米以内，比如日本即将发射的“月球探测智能着陆器”，它又将如何实现这一目标呢？
先来看看月球探测智能着陆器的规格，该着陆器长2.4米，宽2.7米，厚度1.7米，发射重量0.73吨。
月球探测智能着陆器实物照
与之对比，嫦娥三号的发射重量是3.78吨，是日本月球探测智能着陆器的5倍有余。后者重量如此之轻，主要是受限于预算，使得他们不得不想方设法降低重量，同时也意味着可以做的事情是有限的，为了突出工程价值，所以专攻一项课题，就是月面定点软着陆。
月球探测智能着陆器降低发射重量的第一个手段就是采用低能量地月转移轨道，火箭先将探测器发送至远地点1.9万公里、近地点250公里的大椭圆轨道，然后探测器自主机动变轨至一条远地点更高的弹道式轨道，待探测器接近月球时再利用月球引力进行转向，进而被月球引力捕获，实现绕月飞行。
低能量地月转移轨道
所谓低能量转移轨道，顾名思义就是所需燃料消耗相较于直接地月转移要少得多，从而实现了较低的发射重量，也直接降低了发射成本，但是，低能量转移所需时间很长，通常需要五六个月，如果是时间敏感性任务那是肯定不适合低能量转移，比如载人登月。
几经辗转长途跋涉来到环月轨道后，择机开展登月任务。其着陆准备轨道是近月点15公里、远月点100公里。
日本月球探测智能着陆器的登月地点是月球正面南半球酒海西北边缘的大型陨石坑“西里勒斯”内坑底东部的“西奥利”陨石坑边缘，就是要降落在陨石坑边缘的斜坡上，预选着陆区的面积非常小，必须使用定点着陆技术。
红色箭头所指位置就是日本月球探测智能着陆器的选址着陆区
月面定点着陆有两个办法实现，就是无线电信标导航与地形相对导航，无线电信标导航需要提前在着陆点放置无线电信标，显然日本月球探测智能着陆器不具备这样的条件，那么它就只能通过地形相对导航技术实现月面定点着陆。
在开始着陆之前，着陆器需要知道自身精确的空间位置，此时着陆器将使用相机对月球表面拍照，并识别月面陨石坑，这些陨石坑就如同着陆器的航标，将这些陨石坑与着陆器预先存储的月表图像进行比较，从而可以准确测量自身的空间位置。
地形相对导航
根据准确已知的位置，着陆器可以利用机载陀螺仪传感器来测量加速度，利用光学星跟踪器和太阳传感器来了解当前的姿态，并利用微波测距敏感器测量到表面的距离。这使得航天器能够高精度地掌握位置、方向和速度信息，着陆器利用这些信息自动修正其轨迹以到达目标着陆点。
定点着陆可以最大限度缩小着陆点偏差，解决的是轨道偏差问题，当着陆器来到着陆点上空还需要进行障碍识别，如果没有这个环节，即便着陆器能够高精度的瞄准着陆点，也无法识别着陆点下方究竟是深坑还是巨石，同样会导致登月失败，这就要用到类似我国嫦娥系列着陆器应用的基于机器视觉的障碍识别与障碍机动规避功能。
嫦娥系列着陆器虽然暂时没有定点着陆，但我们抓住了登月技术的主要矛盾——基于障碍识别的安全落月技术。
日本月球探测智能着陆器需要在距离月面50米处悬停对着陆区进行快速扫描成像，并识别障碍物进而选定安全着陆点。
50米高度悬停进行月面障碍物检测
与之对比，嫦娥系列着陆器悬停成像的高度是100米，造成二者悬停高度差异的原因是什么？
日本月球探测智能着陆器配置有2台最大推力630N的下降发动机，该型发动机可在630N至330N推力区间变化，变推力范围是52%至100%，因此具备在较低高度进行悬停成像的变推力能力，能在距离月面更近的位置识别障碍，更容易看得清，降低了光学相机的压力。
日本月球探测智能着陆器配置的630N变推力发动机
嫦娥系列着陆器配置的则是大名鼎鼎的7500N变推力发动机，不仅推力远大于前者，而且变推力范围更大，可在16%至110%推力区间实现连续变化，那么为什么我们没有如日本月球探测智能着陆器那样在更低的50米高度悬停成像？
嫦娥四号着陆器底板尾喷管最大的那台就是7500N变推力发动机
50米高度悬停成像固然可以更容易识别月面障碍物，但这是有缺陷的，就是完成障碍物识别后，留给着陆器机动的时间、空间都有限制，不利于选择安全性更高的着陆点。
虽然日本月球探测智能着陆器具备了挑战月面定点着陆的技术能力，但在安全落月领域它仍然落后于嫦娥系列着陆器，前者仅具备末段光学成像障碍识别功能，而嫦娥系列着陆器则是光学成像粗避障+激光三维成像精避障，接力避障使得我们可以更加稳妥安全，这才创造了首次登月即成功，三次登月100%全胜的骄人战绩。
嫦娥四号登月之悬停避障段
日本月球探测智能着陆器在着陆月面之前还将分离两个小型移动载荷，其中一个具备弹跳移动功能，另一个则是球形移动巡视器，主要是试验性质，设计寿命都很短。
该着陆器的登月姿态也颇为独特，距离月面3米时主发动机关机，然后姿控发动机使着陆器以偏向倾倒的姿态触月，接触月球表面时后腿先着地，然后前腿着地，最终以完全倾倒的方式着陆月面，之所以这样设计，还是为了降低重量，它无法使用传统着陆腿登月，因为那样一来重量飙升，其着陆点月面斜度通常在15°左右，以前不久登月失败的月球25号探测器为例，它就是以适应15°月面倾斜度设计的着陆器，发射重量达到1.75吨，是日本月球探测智能着陆器的2倍，假如采用传统着陆腿设计，就无法采用火箭拼车的方式发射，成本将骤然上升。
日本月球探测智能着陆器颇为怪异的落月方式
日本月球探测智能着陆器的着陆缓冲机构布置在侧面，这是采用3D打印技术制造的球形海绵状缓冲机构，通过海绵结构的破裂吸收着陆缓冲能量。
月球探测智能着陆器的下降过程与人类以往的登月任务相比是大同小异，都有动力减速段、姿态调整、垂直下降几个阶段，整个降落过程历时约20分钟，用该项目子系统负责人Kushiki Kenji的话说，就是从减速开始到登陆月球表面预计将是令人屏息、麻木的恐怖20分钟！
由此可见，其任务团队对登月任务的艰难性是有深刻认识的，他们也提前为此次登月任务的成败给出了三个层级的定义：
1.成功登月，但是没有实现100米定点着陆目标，此为最小成功，验证了地形相对导航的月面定点着陆技术，为后续实现定点着陆打下坚实基础；
2.成功登月，并实现100米定点着陆目标，成功掌握基于地形相对导航技术的月面定点着陆能力，此为完全成功；
3.在实现定点落月基础上，探测器搭载的各科学探测载荷工作正常，满足一个月昼的设计寿命，此为在完全成功基础上收获额外的成功。
显而易见，定点着陆就是日本月球探测智能着陆器的核心任务，在他们看来，此项技术一旦成功就是世界第一，但是这事，其实已经被印度月船三号截胡了。
月船三号着陆器配置有LPDC着陆器位置检测相机，在实施登月任务之前该相机曾在距离月面70公里处开机对着陆航迹下方的月面进行成像，并将成像图像与机载预储存图像进行了匹配，从而获得了自身的精确空间位置，同时该相机还可以为着陆器提供30公里高度下降过程中的经纬度详细信息，这就是典型的可以实现定点着陆的地形相对导航技术。
月船三号着陆器LPDC位置检测相机
印度空间研究组织的空间应用中心主任尼勒什·德赛披露，月船三号预选着陆区是一块4公里乘以2.4公里的区域，面积约9.6平方公里，实际上四年前月船二号的着陆区面积更小，只有0.25平方公里，在相同配置下，月船三号着陆区更为保守，但也已经足够高。
与之对比，登陆月球背面的嫦娥四号的预选着陆区是360公里乘以90公里，面积是3.2万平方公里，相当于一个海南岛的面积。
两相对比，这就是定点着陆技术有无的差异，这项技术对于我们而言，正如前文讲的那样，不存在能与不能，而是何时去做的需求问题。
应用了定点着陆技术的月船三号任务，其着陆器与月球车在月面的存活时间仅有14天，应用定点着陆技术的日本月球探测智能着陆器也仅仅是单项工程技术的验证。
月船三号月球车正在加紧进行巡视探测，在一个月昼设计寿命内他们的目标是跑出500米的行驶里程。
我们呢？定点着陆技术将通过嫦娥七号任务开局，而且这个开局任务非常宏大。
嫦娥七号是由轨道器、着陆器、巡视器、飞越探测器，以及多个月面部署载荷组成的旨在对月球全球及月球南极开展大规模详细探测的多器组合的探测器。
除轨道器及支撑机构外，其余组成部分将全部登月，而且我们的登陆点不像月船三号那样，连月球南极的边都没碰到，嫦娥七号是要登陆真正的月球南极，并将派飞跃探测器直接飞入永久阴影区探测水冰资源，正如前文提到的，月球南极既有连续光照又有永久阴影区的着陆区面积非常狭小，这意味着我们对定点着陆技术要求会更高。
组成嫦娥七号探测器各个单元
如果不是对自身掌握的定点着陆技术高度自信，就不会将规模如此庞大的探测器寄托在一项新登月技术上。
基于地形相对导航的月面定点着陆需要两大技术支撑，首先是高分辨率的月面照片，再就是需要高计算效率的专用图像处理算法，以实现精度和处理时间的兼顾。
以嫦娥三号、四号、五号在登月末段的精避障任务为例，激光三维成像敏感器可以在0.25秒内快速扫描着陆区，同时机载计算机可以在1秒钟内选定安全着陆点。与之对比，日本月球探测智能着陆器在进行图像处理时需要至少5秒钟时间。由此可见，在机载计算机性能以及算法上，我们有绝对优势。
嫦娥系列着陆器配置的激光三维成像敏感器
再来看高分辨率的月面照片，嫦娥探月工程发射的环绕月球运行的探测器有嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥五号T1、嫦娥五号轨道器，不同于国外此前发射的配置高分辨率窄视场相机的环月探测器，专职月球遥感探测的嫦娥一号与嫦娥二号聚焦的是全月球大视场成像。
嫦娥一号获取的是分辨率120米的全月球影像图，到了嫦娥二号则获取了分辨率7米的全月球立体影像图，别看分辨率只有7米，我们是月球全球无死角覆盖，所以当年嫦娥二号获取的全月影像图至今也仍然是世界上分辨率最高的全月影像图。
嫦娥二号降轨拍摄月球虹湾局部高分辨率影像
为什么嫦娥一号、嫦娥二号没有聚焦高分辨率成像任务？
因为高分辨率相机的成像幅宽很小，比如NASA的LRO月球勘测轨道飞行器搭载的LROC窄视场高分辨率相机，分辨率有0.5米，不可谓不高，但是成像幅宽则仅有5公里，印度月船二号轨道器也搭载OHRC高分辨率相机，分辨率更高，达到了0.32米，但是成像幅宽却更窄，只有3公里，这意味着成像效率很低，无法在短时间内获取全月图.
NASA的LRO绕月至今已有十四年，但至今仍未完成0.5米分辨率的全月球成像，其搭载的广角相机倒是获取了全月影像图，但分辨率却是100米，分辨率远远落后于嫦娥二号的7米分辨率全月图，我们完成这张世界最高分辨率的全月图成像，嫦娥二号只用了不到半年时间。
探月工程伊始我们就锁定高分辨率全月影像图，既彰显了我们探月工程的战略智慧，也更加突出了自力更生，有了全月图数据，那么无论去月球全球任意地点都不会有求于人。
但是话又说回来，7米分辨率对于定点着陆的导航而言可能还有欠缺，怎么办？
还得说到嫦娥七号真的是浑身是宝，该探测器在进入绕月轨道后会像天问一号探测器入轨火星有先期详查任务一样，嫦娥七号也安排有绕月详查阶段任务，完成此详查任务后再进行登月任务。详查阶段就可以使用推进舱搭载的高分辨率相机对着陆区进行高分成像，该相机的综合性能届时将居于世界领先水平。
嫦娥七号绕月之初有详查遥感探测阶段任务安排（图为老构型图）
根据嫦娥七号择优指标要求披露，该高分相机100公里高度对月面的全色成像分辨率将优于0.5米，这还只是竞标要求，实际胜出的相机指标只会更优，更大的优势是大于18公里的成像幅宽，这一指标是NASA的LROC窄视场相机的3倍以上，是印度OHRC高分相机的6倍。
未来，月球会越来越热闹，可以说是你方唱罢他登场，可无论有再多的表演者，主角只有一人。
明年，我们将发射两个月球任务航天器，鹊桥二号中继卫星与嫦娥六号，前者可以同时为10个月球探测器提供中继通信服务，不论是月球南极，还是月球背面皆可覆盖，嫦娥六号还将实现人类首次月球背面采样返回任务，届时将再次刷新人类对月球的认知水平。
之后的嫦娥七号、嫦娥八号每一个月球探测器都可谓是国之重器，与之并行实施的还有载人登月任务，放眼全球能跟上这些任务的国家用屈指可数这个词来形容都显得不够贴切，虽然可能还有另一个，但就现实来看，可能是一个都没有。
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