新雷达指路登月点

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新的传感技术将帮助宇航员登月时从容地选择最佳着陆地点。重要的是，这一次不会再像四十年前那样，计算机临时算不过来，让宇航员几乎靠“猜崩”来做决定了。

兰利研究中心隶属于NASA，那儿的专家现在热衷于谈论阿波罗时代的飞船，让你知道那时候飞船着陆有多危险，因为这可以体现ALHAT的重要性。ALHAT，自动登陆与避免危险技术工程的缩写，这是一个正在加紧研究的项目。简单来说，它可以利用传感技术帮助下一代登月飞船找一个安全的地方着陆，甚至避免像过去那样，到了月球表面才知道绕远了。

不合格的成功

1969年7月16日，阿姆斯特朗、奥尔德林和柯林斯随同阿波罗11号从卡纳维拉尔角起飞。

阿波罗11号的登陆点在静海南部，之所以选择在静海登录，原因是它比较平整。这一信息的提供者是流浪者8号、勘察员5号以及月球轨道器。他们是阿波罗计划的先遣部队。它们用传感器找到月球并使照相机对准适当的方向，然后用自动相机拍照，传回地球。其中，勘察员5号为NASA贡献了19,049 张高分辩率月面图片，并登陆月面，证明月面足以支撑飞行器，不会发生塌陷的情况。NASA从众多月面图片中，相中了相对平整的静海。原以为静海平整的月面不会给降落和舱外活动制造太多困难，但事实是，静海月面没有预料的那么平整，而且月尘也给后来的登陆添了不少乱。

登月舱下降时由船载计算机控制。在高度大约为34000英尺（约10千米）的地方，阿姆斯特朗曾听到主报警器发出过刺耳的警报声，计算机显示出过载的信号。当时的计算机十分原始，还比不上现在的一个智能手机。而着陆雷达提供的信息远远超过了飞船计算机的承受能力。因此，呼号为“鹰”的登月舱在下降弹道中多飞了4秒，也就是说飞过了最佳的登月点。而且这一差就是数千米远。在经过阿姆斯特朗的手动修复，并由休斯顿把一些计算任务转发给距飞船25万英里（约40万千米）外的地面计算机之后，在休斯顿的约翰逊太空中心，飞行控制指挥官史蒂夫•贝尔斯仍然面临着一个关键的、一刹那间的抉择――终止登月计划，或者命令宇航员按照计划行动，不要理会计算机出现的问题。贝尔斯后来承认，他是“凭直觉”允许阿姆斯特朗尝试登月的。

在中心的命令下，“鹰”冲向一个直径几百英尺的大坑，所剩燃料仅够用30秒钟。火箭的排气吹起月面的尘埃，尘土高达30～50米，一股脑地扑向登月舱，雾蒙蒙混沌一片，彻底挡住了阿姆斯特朗的视线。“吹起的尘埃越来越浓，”他后来说。“像在快速移动的浓雾中着陆。”他透过模糊不清的视线盯着仍然能看清的大石块，最终硬生生地落在月面。在登月舱里，阿姆斯特朗和奥尔德林把手伸过仪表盘，默默地握了一下。

登月过程中的程序警报是“执行溢出”，意味着导航计算机无法在规定时间内完成预定任务。后来发现，溢出的原因是登月舱的对接雷达在降落时没有关闭，使计算机仍然监视并不在使用的雷达。由于在紧急关头的一句“继续”，史蒂夫•贝尔斯后来获得了一枚总统自由勋章。

第一次登月，计算机过载影响了导航的精确度，而月尘影响了能见度，接下来，阿波罗12、阿波罗15号和阿波罗16号也遇到过同样的问题。

美国宇航局约翰逊航天中心，同时也是ALHAT项目的负责人，艾普（Chirold Epp）相信今后不用再担心这样的问题。“阿波罗号着陆的任务是次不合格的成功。尽管成功着陆，宇航员也顺利出仓并出色地完成了任务，但这并不意味没有险情。2020年，美国人重返月球，阿波罗11号的情况不会再现，因为我们有ALHAT。它将极大提高宇航员着陆时的安全性。”艾普说。

新面孔，新挑战

无论是为了重返月球，或是登陆火星，新技术的开发实验已经被纳入到了被艾普称为ALHAT的新计划中。

在兰利研究中心的实验室里，一架正在组装中的球形雷达系统成了研究人员重点保护的对象。这个雷达系统内包含了多种镜头，乍看就像科幻小说中的秘密武器，其实它包含了两种新型传感技术。其中一种新型技术是使用三维互动成像技术来探测登陆区域的地形，在取得精确三维地形图像后，能自动识别特定登陆点是否具有潜在危险。其中，三维成像是利用距离传感器获取目标表面的距离图像，实现对目标表面几何形状的测量，获取目标表面的三维坐标。

日前，兰利研究中心的科研人员已经在加利福尼亚罗杰斯干湖上空进行了飞行试验。同时，还进行了飞行器的速度测定，以及飞行器指定地点精确降落的测试。NASA喷气推进实验室专门为这两项技术度身定做了一套数据运算法则，作为这两种技术的后期数据处理方式。

NASA的火星科学实验室的科技人员认为，ALHAT中的正在开发的雷达系统将比现在凤凰号火星探测器上所使用的整套雷达系统，在速度控制的精确度和数据更新速度上快10倍。

据艾普介绍，与阿波罗登月一样，未来的登月计划同样将面对有限的燃料供应和短暂的着陆时间。在ALHAT的帮助下，航天器可以多次、安全、快速、准确地定位登月着陆地点。“这是非常重要的一点，因为未来我们的探索将面对更加危险的环境，地形和照明条件也将更具挑战性。”

作为未来登月备选着陆点之一的是月球南极附近的区域，在一个将近12英里宽， 7.5英里深的所谓沙克尔顿环形山的边沿。在那里，宇航员最想看到的月面特征会隐藏在阳光斜射产生的阴影里。不难想象，巨石、陨石坑和倾斜的山坡都会给航天器登月造成很大困挠，它们会使飞船处在一个不稳定的角度，甚至使它四脚朝天翻倒在地。还有前面所说的火箭排气所扬起的致盲性粉尘，它也会遮挡宇航员的视线，让他们看不清巨石，斜坡或陨石坑。

“ALHAT能应对这些挑战。着陆地点的光照不够？我们会带上自己的灯。月球上的尘埃阻止我们看清地表和斜坡？我们能从足够远的有利角度找出地表所有重要的细微差别，灰尘将不再是问题。”位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的NASA喷气推进实验室的ALHAT项目经理约翰逊（Andrew Johnson）说。

那么，ALHAT是如何做到这一切的？

飞向沙克尔顿基地

“激光就是ALHAT能够运行的原因，就像黑暗中的光线”， 约翰逊说，“当我们用激光投射地表，激光被反射回来，接收器能够读取反射回来的激光信号，把这一信息通过特别设计的计算机进行运算处理，就能得出三维立体的月球表面图像。这个过程在一秒钟内重复三十次。”

这样，山脉、火山口、丘陵和巨石，这些你无法从窗外看到的都将出现在飞行器的屏幕上。 ALHAT会通过储存在记忆体中的三维月球地图自动对这些地表特征进行比较。

“这就是所谓的地形相对导航”， 约翰逊说。“对于处于降落阶段的宇航员来说，尽早确认自己处于正确的轨道是非常重要的。如果宇航员比计划的运行轨道略微偏左和偏低，ALHAT会发出快速调整降落角度和速度，使其尽快回到正确的轨道。距离月表的高度越低，ALHAT显示的地表细节就越多。”

在预设的着陆时间前两分钟，飞行器离地表高度5000英尺（约1500米），离着陆点距离1英里（约1600米），进入着陆的最后阶段。 ALHAT开始通过激光和脉冲性的引擎推进定位预先选定的着陆区域，与此同时，着陆区域的三维地图会显示在屏幕上。

“当接近着陆区域， ALHAT进入一个称为危险探测和回避的模式”，艾普说，“它将检测着陆地点附近所有的火山口、岩石和危险的斜坡，并提供一个最佳着陆方案。我们有信心，在登月器离着陆点四分之三英里的地方，ALHAT就可以提供一个包括每一个火山口、石头和斜坡的地图，并定位一个面积在十六分之一平方英里以内，大约32个足球场那么大的理想的着陆区域。”

“当宇航员将ALHAT提供的信息与他们从窗外所看到的进行比较，就是所谓的人机交互间隔” 艾普说，“他们会利用所掌握的一切信息，决定是否继续选择最初设定的着陆点，或转移到一个新的着陆点，亦或彻底放弃着陆计划。”

当然，飞行器垂直降落，火箭发动机产生的气流依旧会扬起滚滚尘埃，宇航员无法看见着陆地点的地表。但2020年重返月球，计算机不会再过载，而屏幕上会清楚地显示ALHAT所看到的一切。