月船2号维克拉姆着陆器落月操作序列

2019年9月1日,月船2号组合体成功进入119×127km的绕月轨道,第二天,着陆器与环绕器成功分离,随后着陆器经过两次点火进入30×100km轨道。着陆器计划着陆于以月球70.90267°S 22.78110°E为中心,32×11km的矩形区域。
着陆器上配备了①着陆器位置测定相机②着陆器水平速度测定相机③着陆器危险探测与规避相机④KA波段测高计1号⑤KA波段测高计2号⑥激光测高计⑦LIRAP惯性测量单元(包括4台ILG激光陀螺仪用以测量姿态变化和4台CSA加速度计以测量速度变化,全程开启)同时配备5台800N液体发动机,其中4台位于着陆器外围(关于这4台发动机,主持人在登月直播中明确提到它们是throttleable,也就是可节流的)1台位于着陆器中央(明确不可节流)
着陆器落月可分为四个阶段:⒈粗略制动段⒉绝对导航段(直译)⒊精细制动段⒋垂直下降段(此时探测器已无水平速度)
2019年9月7日,在距离月表30km,着陆点615km处,速度1683m/s时,着陆器点燃4台外围发动机,开始了15分钟的动力下降。在第一阶段也就是粗略制动段,着陆器将减速至146m/s,下降到7.4km高度,这一阶段持续10分20秒。
随后着陆器开启①着陆器位置测定相机③KA波段测高计1号⑤激光测高计进入下一阶段,该阶段只持续38s,减速至92m/s,下降到5km左右。
该阶段结束后,着陆器进入精细制动段,此时着陆器只需要①着陆器位置测定相机和⑤激光测高计,同时把①着陆器位置测定相机拍摄的图像与几天前月船2号绘制并上传给着陆器的图像进行比对以确定自己的位置。精细制动段持续89s,将着陆器的水平速度减为零,定位到着陆点正上方并下降到400m。
接下来是着陆过程中最困难的阶段,着陆器将开启②着陆器水平速度测定相机④KA波段测高计2号⑤激光测高计,同时关闭对角线上的两台发动机以减少加速度。着陆器先在400m处悬停12s使相机有足够时间拍照分析,再花费66s下降到100m高度并悬停22s供③着陆器危险探测与规避相机拍照并评估地形是否适合着陆。是,则直接花65s下降至10m。否,则最多可以消耗40s的燃料下降到60m,水平最多位移1.6km,然后用25s下降到10m高度。这时着陆器将关闭剩余的两台发动机并启动中央发动机13s完成最后着陆。(月船2号最初设计中并没有这台中央发动机,但考虑到四角上的发动机吹起月尘可能包裹住探测器导致重要仪器损坏,而中央的发动机只会把月尘吹向四周,所以添加此项设计。但印媒透露称月船3号将取消中央发动机)
然而现实中,着陆器在2.7km处姿态失控,335m时失去信号,速度定格在水平48m/s,垂直59m/s。三哥登月梦碎……

故障分析
①从粗略减速段向绝对导航段过渡时,着陆器需要调整姿态使各种定位相机有足够好的视角以确定姿态、速度及高度来修正粗略减速段中较大的误差。在这期间,着陆器可能用力过猛导致姿态偏差过大,控制系统无法修正。
②在上述时间段中,4台外围发动机也需要不断改变推力以实现姿态的改变,但这是印度第一次使用变推力技术,其中一台发动机可能推力陡然增大或减小,导致姿态失稳,控制系统崩溃。
③从绝对导航段到精细制动段,着陆器的速度下降太快(从落月直播确实可以看出),着陆器调转姿态以减小加速度,最后导致着陆器整个翻转(这……)
④在上述时间段中,程序不合理,导致过渡失败。
⑤热控制系统或通信系统故障,只是单纯失去信号。

最后,这篇专栏是我反复看完90分钟长的咖喱味登月直播中筛选出的有用信息合集,听完后感觉脑子也被装满了咖喱糊糊,所以难免会有错误和不专业的地方,还请各位伙伴指正