張揚(yáng)眉 （北京空間科技信息研究所）

2022年12月28日，韓國(guó)首個(gè)月球探測(cè)器——“達(dá)努里”（Danuri）在成功抵達(dá)月球之后，拍攝了令人驚嘆的“地出”（Earthrise）照片，顯示出月球的坑洼表面以及位于遠(yuǎn)處的地球。自此，韓國(guó)成為全球第七個(gè)成功實(shí)施月球探測(cè)任務(wù)的國(guó)家或地區(qū)，也是第四個(gè)成功實(shí)施月球任務(wù)的亞洲國(guó)家。

1 任務(wù)背景

2014年7月，韓國(guó)航空航天研究所（KARI）與美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）聯(lián)合開(kāi)展了有關(guān)月球軌道器任務(wù)的可行性研究。2016年12月，韓美雙方簽署合作協(xié)議，將由NASA 為韓國(guó)的月球軌道器任務(wù)提供一臺(tái)科學(xué)有效載荷，并支持任務(wù)的方案設(shè)計(jì)、通信和導(dǎo)航。

“韓國(guó)月球探測(cè)計(jì)劃”（KLEP）分為兩個(gè)階段，第一階段發(fā)射和運(yùn)行“韓國(guó)探路者月球軌道器”（KPLO），旨在提升韓國(guó)空間探測(cè)技術(shù)能力，并在軌繪制月球自然資源分布圖；第二階段采用韓國(guó)世界號(hào)（Nuri）國(guó)產(chǎn)運(yùn)載火箭從羅老航天中心發(fā)射一個(gè)月球軌道器、一個(gè)月球著陸器以及一輛20kg 的月球車(chē)。2022年11月，韓國(guó)總統(tǒng)尹錫悅公布《未來(lái)航天經(jīng)濟(jì)路線(xiàn)圖》，指出韓國(guó)將在5年內(nèi)開(kāi)發(fā)用于月球任務(wù)的運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，并于2032年將探測(cè)器發(fā)射到月球表面，進(jìn)行月球礦產(chǎn)資源利用，之后在2045年實(shí)現(xiàn)無(wú)人火星著陸。

2022年初，韓國(guó)為其月球探測(cè)器任務(wù)在全國(guó)范圍內(nèi)征集到共62719 個(gè)候選命名，該數(shù)值是之前2018年韓國(guó)首枚國(guó)產(chǎn)試驗(yàn)火箭——世界號(hào)命名活動(dòng)征集數(shù)量的6 倍多。2022年5月23日，韓國(guó)科學(xué)、信息與通信技術(shù)部（Ministry of Science and ICT）將該任務(wù)正式命名為“達(dá)努里”，該命名在韓語(yǔ)中意為“月亮”（dal）和“喜悅”（nurida），表達(dá)了韓國(guó)對(duì)其首次探月任務(wù)取得成功的一種期盼：“成功發(fā)射探測(cè)器，并享受月球給韓國(guó)帶來(lái)的喜悅”。

2 任務(wù)基本情況

任務(wù)目標(biāo)

任務(wù)的工程目標(biāo)為驗(yàn)證韓國(guó)月球探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)，演示驗(yàn)證“空間互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”?？茖W(xué)目標(biāo)為探測(cè)月球環(huán)境，繪制月球地形圖，支持韓國(guó)未來(lái)的月球著陸任務(wù)選擇著陸地點(diǎn)，開(kāi)展月球資源調(diào)查，探測(cè)月球輻射環(huán)境和表面環(huán)境等。此外，探測(cè)器獲取的科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)也將支持NASA 未來(lái)“阿爾忒彌斯”（Artemis）任務(wù)。

系統(tǒng)組成和有效載荷

探測(cè)器的性能和參數(shù)如表1 所示。探測(cè)器共攜帶6 臺(tái)科學(xué)儀器，其中5 臺(tái)由韓國(guó)制造，1 臺(tái)由美國(guó)NASA 提供，有效載荷功能和參數(shù)如表2 所示。

表1 探測(cè)器性能和參數(shù)

表2 “達(dá)努里”攜帶的有效載荷

本次任務(wù)將在地面段、軌道器之間，驗(yàn)證延遲容忍網(wǎng)絡(luò)（DTN），并將進(jìn)一步把網(wǎng)絡(luò)拓展至韓國(guó)下一次月球任務(wù)的著陸器和月球車(chē)上，將移動(dòng)/衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于月球網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的演示驗(yàn)證。

“達(dá)努里”月球探測(cè)器構(gòu)型圖

任務(wù)過(guò)程

探測(cè)器于2022年8月5日從卡納維拉爾角搭乘獵鷹-9 運(yùn)載火箭發(fā)射，首先進(jìn)入300km 的地球停泊軌道。隨后，運(yùn)載火箭第二級(jí)再次點(diǎn)火，將探測(cè)器送入彈道月球轉(zhuǎn)移（BLT）軌道。2022年12月15日，探測(cè)器進(jìn)行月球軌道插入，之后通過(guò)多次機(jī)動(dòng)進(jìn)入100km 的月球極軌道，開(kāi)始執(zhí)行為期一年的科學(xué)

韓國(guó)與NASA 項(xiàng)目合作情況示意圖

探測(cè)任務(wù)。如果探測(cè)器后續(xù)執(zhí)行擴(kuò)展任務(wù)，將下降到70km 甚至更低的軌道運(yùn)行。

項(xiàng)目合作情況

“韓國(guó)探路者月球軌道器”項(xiàng)目由韓國(guó)和美國(guó)NASA 合作，除為探測(cè)器提供陰影相機(jī)外，2021年3月，NASA 篩選了來(lái)自馬歇爾航天飛行中心（Marshall Space Flight Center）、加州大學(xué)圣克魯斯分校（University of California，Santa Cruz）、約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室（Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory）、加州大學(xué)洛杉磯分校（University of California，Los Angeles）、空間科學(xué)研究所（Space Science Institute）等大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的9 位科學(xué)家加入該項(xiàng)目，協(xié)助加強(qiáng)任務(wù)的科學(xué)產(chǎn)出。此外，NASA 還在任務(wù)設(shè)計(jì)、深空通信、導(dǎo)航技術(shù)等方面為韓國(guó)提供了技術(shù)支持，并將利用探測(cè)器與韓國(guó)聯(lián)合測(cè)試“空間互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”。

3 任務(wù)特點(diǎn)分析

考慮政治意圖的同時(shí)，也期望實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值

截至目前，全球共實(shí)施120 余次月球探測(cè)任務(wù)，成功（含部分成功）實(shí)施無(wú)人探月的國(guó)家和地區(qū)只有美國(guó)、蘇聯(lián)/俄羅斯、歐洲、中國(guó)、日本和印度，以色列成功發(fā)射了月球探測(cè)器并實(shí)現(xiàn)月球環(huán)繞，但最終任務(wù)著陸失敗。韓國(guó)實(shí)施其首次月球探測(cè)任務(wù)，帶有一定的政治考量，期盼借助此次探月任務(wù)實(shí)現(xiàn)其空間探測(cè)領(lǐng)域零的突破，從此躋身世界空間探測(cè)舞臺(tái)，助推提升其航天國(guó)家地位、國(guó)際影響力。

除政治意圖外，韓國(guó)也期望本次任務(wù)為其帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益，為今后利用水、氦-3、鈾和稀土元素等月球資源奠定技術(shù)基礎(chǔ)。韓國(guó)航空航天研究所指出，“72%的韓國(guó)人表示對(duì)月球活動(dòng)感興趣并持支持態(tài)度。據(jù)估計(jì)，月球探測(cè)將為韓國(guó)創(chuàng)造約3.8 萬(wàn)億韓元（約合28.32 億美元）的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，這將是韓國(guó)所投入相應(yīng)資源價(jià)值的5 倍?！?/p>

與美國(guó)合作緊密，意欲加強(qiáng)盟友關(guān)系

作為美國(guó)在東亞的盟友及其主要非北約盟友之一，多年來(lái)，韓國(guó)與美國(guó)在軍事、經(jīng)濟(jì)、文化各個(gè)方面都合作緊密。2021年，韓國(guó)與美國(guó)簽署《阿爾忒彌斯協(xié)定》，成為加入該協(xié)定的第十個(gè)國(guó)家，意在加強(qiáng)與美國(guó)的合作，繼續(xù)構(gòu)建“小圈子”。目前該協(xié)定已有22 個(gè)國(guó)家加入，成員國(guó)均為美國(guó)盟友或“伙伴”。韓國(guó)的此次探月任務(wù)，在任務(wù)設(shè)計(jì)、儀器研制、技術(shù)支持、發(fā)射服務(wù)、深空通信和導(dǎo)航等多個(gè)層面與美國(guó)深度合作，并將支持美國(guó)主導(dǎo)的“阿爾忒彌斯”計(jì)劃。隨著新任韓國(guó)總統(tǒng)尹錫悅的上任，韓國(guó)也首次直接提及將加入由美國(guó)總統(tǒng)拜登于2021年10月提出、2022年5月正式啟動(dòng)的“印太經(jīng)濟(jì)框架”（IPEF）的可能性，凸顯出韓國(guó)在未來(lái)對(duì)于進(jìn)一步深化韓美合作戰(zhàn)略的積極態(tài)度。

以發(fā)展本土制造能力為核心，推動(dòng)深空探測(cè)能力提升

多年來(lái)，韓國(guó)一直將塑造本土航天制造能力為核心，大力推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。2022年6月，韓國(guó)全程自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)運(yùn)載火箭——世界號(hào)成功發(fā)射。除運(yùn)載領(lǐng)域外，韓國(guó)也在包括空間探測(cè)、遙感等領(lǐng)域大力發(fā)展國(guó)產(chǎn)技術(shù)，此次的月球探測(cè)器上配備的30N 推進(jìn)器就實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。此外，韓國(guó)航空航天研究所采用輕量化設(shè)計(jì)，在此次任務(wù)中實(shí)現(xiàn)了包括星載計(jì)算機(jī)、電源控制器、電源分配器、數(shù)據(jù)處理器等的減重，從80kg 降低到50kg 左右，并開(kāi)發(fā)了一種用于與月球通信的大型天線(xiàn)系統(tǒng)（35m），包括深空通信高功率轉(zhuǎn)發(fā)器、高增益天線(xiàn)、低噪音接收器等。根據(jù)“韓國(guó)月球探測(cè)計(jì)劃”，該計(jì)劃的第二階段任務(wù)將采用韓國(guó)自主研發(fā)的運(yùn)載火箭發(fā)射，并由韓國(guó)自主研發(fā)著陸器、月球車(chē)和核電源等組件，以及完成深空互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議設(shè)計(jì)等。