按照計劃，本周一，日本種子島宇宙中心吉信發射場原本是要用一枚H-2A型運載火箭發射「月球探測智能着陸器」，但是由於高空風力太大再次推遲發射，前一天也是氣象原因推遲發射，該探測器的發射窗口將持續至9月15日，期間的每一天都有發射窗口，但基於火箭發射準備工作考慮，最早發射時間不會早於本周四。
用於「月球探測智能着陸器」發射任務的H-2A火箭
「月球探測智能着陸器」是繼4個月前ispace公司的白兔-R着陸器登月失敗之後，日本發射的第二個登月探測器。
所不同的是，白兔-R是由商業航天公司整合國際力量研製，「月球探測智能着陸器」則是由日本宇宙航空研究開發機構JAXA主導研製，更能體現日本航天的月球探測實力。
白兔-R着陸器效果圖，該探測器已撞月。
日本航天受限於預算規模，無法在載人航天、月球探測、火星探測等領域全面鋪開，因此他們歷來喜歡劍走偏鋒，通過拿下一些其它航天強國尚沒有去做的項目去攻關，以期獲得差異化競爭優勢，比如隼鳥號、隼鳥二號小行星採樣返回任務， 「月球探測智能着陸器」也是劍走偏鋒的典型。
日本JAXA抓總研製的 「月球探測智能着陸器」效果圖
「月球探測智能着陸器」的核心任務就是突破「月面定點着陸」，隨着人類對月球認識的不斷加深，科學家們已經不再滿足於登陸某一片區域，而是需要登陸某一片區域中的某一個具體點位進行探測，這就要求着陸器有很高的着陸精度，否則就無法實現探測目標。
比如月球南極區域，既有長周期連續光照的能源優勢，又有富集水冰資源的永久陰影區，若想二者兼顧，那麼可供遴選的着陸區通常都是小塊區域，而且地形更為複雜。
月球南極區域熱門登月位置：沙克爾頓隕石坑
進入21世紀以來，嫦娥系列着陸器率先終結了人類無人探測器盲降登月的歷史，三次登月三次成功，成功率高達100%，獨創光學成像粗避障+激光三維成像精避障的高可靠接力避障登月技術方案。我們的成就是巨大的，但還要認識到，嫦娥系列着陸器至今並未解決定點着陸的問題。
嫦娥系列着陸器截至目前並不具備定點着陸功能，圖為嫦娥三號登月避障段實拍畫面。
日本航天現在主要是指望月球探測智能着陸器能在世界範圍內第一個掌握月面定點着陸技術，就該探測器登月時間計算，如若成功登月，那麼就能領先我國嫦娥七號至少兩年時間掌握這一技術，但他們沒料到的是，這事被印度航天截胡，事實果真如此嗎？我們又當如何應對？
所謂定點着陸指的是，探測器未發射前，科研人員在月面指定具體的着陸點（選址着陸點），之後探測器瞄準着陸點精確着陸，着陸位置偏差需要控制在100米左右。
嫦娥系列着陸器所解決的是高可靠高安全的着陸能力，以嫦娥三號為例，在激光三維成像精避障階段，着陸點偏差是1米，但這裡的1米偏差指的是着陸器在距月面100米高度自主選擇的安全着陸點與實際着陸點之間的偏差，而嫦娥三號實際着陸點與選址着陸點之間的偏差則是約600米，到了嫦娥五號時期，實際着陸點與選址着陸點之間的偏差進一步放大到2.33公里，這兩個偏差數據與定點着陸的需求還有較大的差距。
嫦娥系列着陸器的激光成像精避障解決的是，基於安全着陸點選擇的安全着陸問題，尚不足以滿足定點着陸需求。
導致實際着陸點與選址着陸點偏差大的原因是什麼？
在太空中往往是差之毫厘失之千里，即便是非常微小的軌道偏差也會導致較大的入軌偏差，這還只是軌道偏差，在此基礎上實施登月行動過程中，反推發動機還存在推力偏差，也會進一步放大着陸點偏差。
在三次嫦娥系列登月任務中，難度最高的當屬嫦娥四號登陸月球背面的複雜崎嶇地形，此次任務的預選着陸區面積僅相當於嫦娥三號預選着陸區面積的5%，客觀上要求具備一定的定時定點着陸能力，嫦娥三號着陸區地形起伏僅有600多米，嫦娥四號的着陸區地形起伏則達到了6000多米，在軌實踐表明，嫦娥四號為規避山脈地形在距離月面五千多米時就轉為垂直下降模式，難度極高。
嫦娥四號登陸月球背面複雜崎嶇地形示意圖
嫦娥四號之所以能夠登陸面積小得多的預選着陸區，得益於包括預測制導等新技術方案的應用，從而儘可能縮小了着陸偏差，使得我們具備了根據科學探測需求在全月面任意選擇着陸區的能力。
然而即便如此，嫦娥四號也仍未具備定點着陸能力。實際上，作為嫦娥三號的備份探測器，嫦娥四號原本面臨3個選擇：1.不發射，將探測器束之高閣，專攻當時的嫦娥五號任務；2.將備份探測器降落在嫦娥三號旁邊；3.拓荒月球背面探測。
選項2，降落至嫦娥三號旁邊，這意味着嫦娥四號在進行任務遴選時曾考慮突破「月面定點着陸」技術，正如探月工程三期副總師李春來披露的那樣，當時甚至有人考慮，我們落在嫦娥三號的邊上，這也能顯示出我們的水平，控制精度很高啊。
嫦娥四號若選擇降落在嫦娥三號旁邊，也是很激動人心的事。圖為玉兔號月球車導航相機拍攝的嫦娥三號着陸器。
在人類以往的登月歷史中有沒有定點着陸的先例？有的，就是半個世紀前的阿波羅12號任務，當時其登月艙降落在了距離勘測者三號無人着陸器附近約163米的位置，宇航員曾徒步來到勘測者三號旁邊拍照，並拆解了部分零部件帶回了地球。
阿波羅12號宇航員艾倫·賓爬下無畏號登月艙
與阿波羅12號宇航員合影的探測器就是勘測者三號無人着陸器
之所以選擇降落在勘測者三號旁邊，也是因為這個無人着陸器有一定的特殊性，其在降落過程中由於測距敏感器失靈，發動機未能及時關閉，導致勘測者三號在月面彈跳了兩下，不過好在着陸器後續工作正常，宇航員親赴着陸現場，帶回零件和影像資料，可以進一步研究在非正常着陸情況下的工況表現。
NASA的LRO月球勘測軌道飛行器拍攝
話說，在那個航天事業剛剛起步的年代是如何實現定點着陸的？要知道整個20世紀人類無人月球探測器連障礙識別能力都沒有，只能選擇大片開闊平台區域進行盲降登月。
阿波羅12號指令艙宇航員拍攝準備登月的無畏號登月艙
因為有了人的參與，阿波羅飛船登月艙在執行登月任務過程中，一大半航程都是自動駕駛控制登月艙，宇航員只需要校對飛行參數，出現錯誤時再加以修正，定點着陸只需要在着陸末段進行機動，這個時候宇航員會根據月球隕石坑進行方位判別，比如勘測者三號就在一個名為「雪人」的隕石坑中間，宇航員很快就識別了這個大型隕石坑，然後手動控制飛船着陸，從而實現了定點着陸。
在任何時候都不要輕視人的作用，因為即便是21世紀科技相當發達的當下，自動化技術也無法完全替代人類。
神舟九號航天員手控交會對接
通過前文敘述可知，早在至少五六年前，我們就具備攻克月面定點着陸技術的實力，但考慮到如果讓嫦娥四號赴嫦娥三號旁邊着陸，具備一定的工程技術價值，但科學考察價值並不是最優，因為畢竟嫦娥三號已經在那裡，就當時而言，月面定點着陸也並非急需技術，經過一番利弊權衡之後，嫦娥四號最終確定了拓荒月背探測的任務。
簡單點說，就是月面定點着陸對於我們而言，不是能不能的問題，而是何時去做的問題。
阿波羅12號登月艙約160米的着陸位置誤差是整個20世紀人類登月的最優成績，也是那一時期人類的能力上限，21世紀的定點着陸需要進一步縮小着陸位置偏差至百米以內，比如日本即將發射的「月球探測智能着陸器」，它又將如何實現這一目標呢？
先來看看月球探測智能着陸器的規格，該着陸器長2.4米，寬2.7米，厚度1.7米，發射重量0.73噸。
月球探測智能着陸器實物照
與之對比，嫦娥三號的發射重量是3.78噸，是日本月球探測智能着陸器的5倍有餘。後者重量如此之輕，主要是受限於預算，使得他們不得不想方設法降低重量，同時也意味着可以做的事情是有限的，為了突出工程價值，所以專攻一項課題，就是月面定點軟着陸。
月球探測智能着陸器降低發射重量的第一個手段就是採用低能量地月轉移軌道，火箭先將探測器發送至遠地點1.9萬公里、近地點250公里的大橢圓軌道，然後探測器自主機動變軌至一條遠地點更高的彈道式軌道，待探測器接近月球時再利用月球引力進行轉向，進而被月球引力捕獲，實現繞月飛行。
低能量地月轉移軌道
所謂低能量轉移軌道，顧名思義就是所需燃料消耗相較於直接地月轉移要少得多，從而實現了較低的發射重量，也直接降低了發射成本，但是，低能量轉移所需時間很長，通常需要五六個月，如果是時間敏感性任務那是肯定不適合低能量轉移，比如載人登月。
幾經輾轉長途跋涉來到環月軌道後，擇機開展登月任務。其着陸準備軌道是近月點15公里、遠月點100公里。
日本月球探測智能着陸器的登月地點是月球正面南半球酒海西北邊緣的大型隕石坑「西里勒斯」內坑底東部的「西奧利」隕石坑邊緣，就是要降落在隕石坑邊緣的斜坡上，預選着陸區的面積非常小，必須使用定點着陸技術。
紅色箭頭所指位置就是日本月球探測智能着陸器的選址着陸區
月面定點着陸有兩個辦法實現，就是無線電信標導航與地形相對導航，無線電信標導航需要提前在着陸點放置無線電信標，顯然日本月球探測智能着陸器不具備這樣的條件，那麼它就只能通過地形相對導航技術實現月面定點着陸。
在開始着陸之前，着陸器需要知道自身精確的空間位置，此時着陸器將使用相機對月球表面拍照，並識別月面隕石坑，這些隕石坑就如同着陸器的航標，將這些隕石坑與着陸器預先存儲的月表圖像進行比較，從而可以準確測量自身的空間位置。
地形相對導航
根據準確已知的位置，着陸器可以利用機載陀螺儀傳感器來測量加速度，利用光學星跟蹤器和太陽傳感器來了解當前的姿態，並利用微波測距敏感器測量到表面的距離。這使得航天器能夠高精度地掌握位置、方向和速度信息，着陸器利用這些信息自動修正其軌跡以到達目標着陸點。
定點着陸可以最大限度縮小着陸點偏差，解決的是軌道偏差問題，當著陸器來到着陸點上空還需要進行障礙識別，如果沒有這個環節，即便着陸器能夠高精度的瞄準着陸點，也無法識別著陸點下方究竟是深坑還是巨石，同樣會導致登月失敗，這就要用到類似我國嫦娥系列着陸器應用的基於機器視覺的障礙識別與障礙機動規避功能。
嫦娥系列着陸器雖然暫時沒有定點着陸，但我們抓住了登月技術的主要矛盾——基於障礙識別的安全落月技術。
日本月球探測智能着陸器需要在距離月面50米處懸停對着陸區進行快速掃描成像，並識別障礙物進而選定安全着陸點。
50米高度懸停進行月面障礙物檢測
與之對比，嫦娥系列着陸器懸停成像的高度是100米，造成二者懸停高度差異的原因是什麼？
日本月球探測智能着陸器配置有2台最大推力630N的下降發動機，該型發動機可在630N至330N推力區間變化，變推力範圍是52%至100%，因此具備在較低高度進行懸停成像的變推力能力，能在距離月面更近的位置識別障礙，更容易看得清，降低了光學相機的壓力。
日本月球探測智能着陸器配置的630N變推力發動機
嫦娥系列着陸器配置的則是大名鼎鼎的7500N變推力發動機，不僅推力遠大於前者，而且變推力範圍更大，可在16%至110%推力區間實現連續變化，那麼為什麼我們沒有如日本月球探測智能着陸器那樣在更低的50米高度懸停成像？
嫦娥四號着陸器底板尾噴管最大的那台就是7500N變推力發動機
50米高度懸停成像固然可以更容易識別月面障礙物，但這是有缺陷的，就是完成障礙物識別後，留給着陸器機動的時間、空間都有限制，不利於選擇安全性更高的着陸點。
雖然日本月球探測智能着陸器具備了挑戰月面定點着陸的技術能力，但在安全落月領域它仍然落後於嫦娥系列着陸器，前者僅具備末段光學成像障礙識別功能，而嫦娥系列着陸器則是光學成像粗避障+激光三維成像精避障，接力避障使得我們可以更加穩妥安全，這才創造了首次登月即成功，三次登月100%全勝的驕人戰績。
嫦娥四號登月之懸停避障段
日本月球探測智能着陸器在着陸月面之前還將分離兩個小型移動載荷，其中一個具備彈跳移動功能，另一個則是球形移動巡視器，主要是試驗性質，設計壽命都很短。
該着陸器的登月姿態也頗為獨特，距離月面3米時主發動機關機，然後姿控發動機使着陸器以偏向傾倒的姿態觸月，接觸月球表面時後腿先着地，然後前腿着地，最終以完全傾倒的方式着陸月面，之所以這樣設計，還是為了降低重量，它無法使用傳統着陸腿登月，因為那樣一來重量飆升，其着陸點月面斜度通常在15°左右，以前不久登月失敗的月球25號探測器為例，它就是以適應15°月面傾斜度設計的着陸器，發射重量達到1.75噸，是日本月球探測智能着陸器的2倍，假如採用傳統着陸腿設計，就無法採用火箭拼車的方式發射，成本將驟然上升。
日本月球探測智能着陸器頗為怪異的落月方式
日本月球探測智能着陸器的着陸緩衝機構布置在側面，這是採用3D打印技術製造的球形海綿狀緩衝機構，通過海綿結構的破裂吸收着陸緩衝能量。
月球探測智能着陸器的下降過程與人類以往的登月任務相比是大同小異，都有動力減速段、姿態調整、垂直下降幾個階段，整個降落過程歷時約20分鐘，用該項目子系統負責人Kushiki Kenji的話說，就是從減速開始到登陸月球表面預計將是令人屏息、麻木的恐怖20分鐘！
由此可見，其任務團隊對登月任務的艱難性是有深刻認識的，他們也提前為此次登月任務的成敗給出了三個層級的定義：
1.成功登月，但是沒有實現100米定點着陸目標，此為最小成功，驗證了地形相對導航的月面定點着陸技術，為後續實現定點着陸打下堅實基礎；
2.成功登月，並實現100米定點着陸目標，成功掌握基於地形相對導航技術的月面定點着陸能力，此為完全成功；
3.在實現定點落月基礎上，探測器搭載的各科學探測載荷工作正常，滿足一個月晝的設計壽命，此為在完全成功基礎上收穫額外的成功。
顯而易見，定點着陸就是日本月球探測智能着陸器的核心任務，在他們看來，此項技術一旦成功就是世界第一，但是這事，其實已經被印度月船三號截胡了。
月船三號着陸器配置有LPDC着陸器位置檢測相機，在實施登月任務之前該相機曾在距離月面70公里處開機對着陸航跡下方的月面進行成像，並將成像圖像與機載預儲存圖像進行了匹配，從而獲得了自身的精確空間位置，同時該相機還可以為著陸器提供30公里高度下降過程中的經緯度詳細信息，這就是典型的可以實現定點着陸的地形相對導航技術。
月船三號着陸器LPDC位置檢測相機
印度空間研究組織的空間應用中心主任尼勒什·德賽披露，月船三號預選着陸區是一塊4公里乘以2.4公里的區域，面積約9.6平方公里，實際上四年前月船二號的着陸區面積更小，只有0.25平方公里，在相同配置下，月船三號着陸區更為保守，但也已經足夠高。
與之對比，登陸月球背面的嫦娥四號的預選着陸區是360公里乘以90公里，面積是3.2萬平方公里，相當於一個海南島的面積。
兩相對比，這就是定點着陸技術有無的差異，這項技術對於我們而言，正如前文講的那樣，不存在能與不能，而是何時去做的需求問題。
應用了定點着陸技術的月船三號任務，其着陸器與月球車在月面的存活時間僅有14天，應用定點着陸技術的日本月球探測智能着陸器也僅僅是單項工程技術的驗證。
月船三號月球車正在加緊進行巡視探測，在一個月晝設計壽命內他們的目標是跑出500米的行駛里程。
我們呢？定點着陸技術將通過嫦娥七號任務開局，而且這個開局任務非常宏大。
嫦娥七號是由軌道器、着陸器、巡視器、飛越探測器，以及多個月面部署載荷組成的旨在對月球全球及月球南極開展大規模詳細探測的多器組合的探測器。
除軌道器及支撐機構外，其餘組成部分將全部登月，而且我們的登陸點不像月船三號那樣，連月球南極的邊都沒碰到，嫦娥七號是要登陸真正的月球南極，並將派飛躍探測器直接飛入永久陰影區探測水冰資源，正如前文提到的，月球南極既有連續光照又有永久陰影區的着陸區面積非常狹小，這意味着我們對定點着陸技術要求會更高。
組成嫦娥七號探測器各個單元
如果不是對自身掌握的定點着陸技術高度自信，就不會將規模如此龐大的探測器寄托在一項新登月技術上。
基於地形相對導航的月面定點着陸需要兩大技術支撐，首先是高分辨率的月面照片，再就是需要高計算效率的專用圖像處理算法，以實現精度和處理時間的兼顧。
以嫦娥三號、四號、五號在登月末段的精避障任務為例，激光三維成像敏感器可以在0.25秒內快速掃描着陸區，同時機載計算機可以在1秒鐘內選定安全着陸點。與之對比，日本月球探測智能着陸器在進行圖像處理時需要至少5秒鐘時間。由此可見，在機載計算機性能以及算法上，我們有絕對優勢。
嫦娥系列着陸器配置的激光三維成像敏感器
再來看高分辨率的月面照片，嫦娥探月工程發射的環繞月球運行的探測器有嫦娥一號、嫦娥二號、嫦娥五號T1、嫦娥五號軌道器，不同於國外此前發射的配置高分辨率窄視場相機的環月探測器，專職月球遙感探測的嫦娥一號與嫦娥二號聚焦的是全月球大視場成像。
嫦娥一號獲取的是分辨率120米的全月球影像圖，到了嫦娥二號則獲取了分辨率7米的全月球立體影像圖，別看分辨率只有7米，我們是月球全球無死角覆蓋，所以當年嫦娥二號獲取的全月影像圖至今也仍然是世界上分辨率最高的全月影像圖。
嫦娥二號降軌拍攝月球虹灣局部高分辨率影像
為什麼嫦娥一號、嫦娥二號沒有聚焦高分辨率成像任務？
因為高分辨率相機的成像幅寬很小，比如NASA的LRO月球勘測軌道飛行器搭載的LROC窄視場高分辨率相機，分辨率有0.5米，不可謂不高，但是成像幅寬則僅有5公里，印度月船二號軌道器也搭載OHRC高分辨率相機，分辨率更高，達到了0.32米，但是成像幅寬卻更窄，只有3公里，這意味着成像效率很低，無法在短時間內獲取全月圖.
NASA的LRO繞月至今已有十四年，但至今仍未完成0.5米分辨率的全月球成像，其搭載的廣角相機倒是獲取了全月影像圖，但分辨率卻是100米，分辨率遠遠落後於嫦娥二號的7米分辨率全月圖，我們完成這張世界最高分辨率的全月圖成像，嫦娥二號只用了不到半年時間。
探月工程伊始我們就鎖定高分辨率全月影像圖，既彰顯了我們探月工程的戰略智慧，也更加突出了自力更生，有了全月圖數據，那麼無論去月球全球任意地點都不會有求於人。
但是話又說回來，7米分辨率對於定點着陸的導航而言可能還有欠缺，怎麼辦？
還得說到嫦娥七號真的是渾身是寶，該探測器在進入繞月軌道後會像天問一號探測器入軌火星有先期詳查任務一樣，嫦娥七號也安排有繞月詳查階段任務，完成此詳查任務後再進行登月任務。詳查階段就可以使用推進艙搭載的高分辨率相機對着陸區進行高分成像，該相機的綜合性能屆時將居於世界領先水平。
嫦娥七號繞月之初有詳查遙感探測階段任務安排（圖為老構型圖）
根據嫦娥七號擇優指標要求披露，該高分相機100公里高度對月面的全色成像分辨率將優於0.5米，這還只是競標要求，實際勝出的相機指標只會更優，更大的優勢是大於18公里的成像幅寬，這一指標是NASA的LROC窄視場相機的3倍以上，是印度OHRC高分相機的6倍。
未來，月球會越來越熱鬧，可以說是你方唱罷他登場，可無論有再多的表演者，主角只有一人。
明年，我們將發射兩個月球任務航天器，鵲橋二號中繼衛星與嫦娥六號，前者可以同時為10個月球探測器提供中繼通信服務，不論是月球南極，還是月球背面皆可覆蓋，嫦娥六號還將實現人類首次月球背面採樣返回任務，屆時將再次刷新人類對月球的認知水平。
之後的嫦娥七號、嫦娥八號每一個月球探測器都可謂是國之重器，與之並行實施的還有載人登月任務，放眼全球能跟上這些任務的國家用屈指可數這個詞來形容都顯得不夠貼切，雖然可能還有另一個，但就現實來看，可能是一個都沒有。
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-