印度月船三號探測器自發射以來已經過去了一個星期，該探測器入軌的初始軌道是近地點138公里、遠地點36306公里，設計的預定軌道是近地點170公里、遠地點36500公里，近地點偏差32公里，遠地點偏差194公里。針對這一偏差，我國互聯網開啟了嘲笑模式，但其實真沒必要。

航天發射出現軌道偏差是大概率事件，如今我國航天發射的入軌偏差通常能保證在千米量級范圍內，有時甚至能控制在十幾米乃至幾米量級，比如天舟一號入軌高度偏差僅14米，后來載人飛船入軌偏差更是只在10米以內，這已經屬于極高的精度，然而這種高精度不是一蹴而就，也是有一個發展的過程，在這個過程中也曾有挫折。

比如，距今僅有6年時間的中星9A通信衛星發射任務，這顆衛星的預定初始遠地點高度是41991公里，但由于當時火箭末級工作異常，導致衛星實際遠地點高度僅有16420公里，遠地點高度低了2.5萬多公里，這一偏差量級幾乎是月船三號的129倍，據當時負責軌道控制任務的一線工程師孫守明介紹，如此大的偏差量，在國際同步衛星發射歷史上都屬罕見。

最終中星9A是在16天時間里通過10次點火變軌才進入到預定軌道，這些變軌都是通過消耗衛星自身攜帶的燃料完成，雖然最終成功入軌，但大量燃料的消耗勢必大幅縮短衛星的在軌服役壽命，最終中星9A在服役僅4年后就正式離軌，結束了自己的使命，而原設計壽命是15年。

中星9A通過自救盡最大可能降低了損失，但就在中星9A發射的次年，我國航天又險些遭遇一次重大挫折，這就是：嫦娥四號任務。

如今的嫦娥四號任務有很多光環，它是人類航天史迄今為止唯一的月球背面軟著陸探測任務，該探測器由著陸器與巡視器組成，其中巡視器“玉兔二號”也是人類部署月球表面開展巡視探測時間最長的月球車，這輛月球車在月球上的每分每秒都在刷新著人類紀錄。

然而，光環的背后也有曲折。那一年，承載著嫦娥四號探測器的CZ-3B改Ⅲ型遙30火箭順利地完成了發射階段任務，探測器也成功進入預定軌道，當我們看到器箭分離的夢幻畫面時，想必也會認為此去月球必是一片坦途。

但是……器箭分離不久，嫦娥四號就遭遇了燃料泄漏，用葉培建院士的話說，就是“把我們嚇得夠嗆”。

器箭分離后嫦娥四號在執行某個動作之后沒多久，忽然發現與發動機關聯的兩個閥門突然打開了，這是不該開的，雖然后來閥門及時關閉，但這一開一關之間有二十秒時間，不要小看這二十秒，就這段時間嫦娥四號向太空釋放了將近二十公斤燃料。

燃料泄漏很快就牽扯出三個致命問題：

1.嫦娥四號有4個燃料貯箱，泄漏的是其中1個貯箱，這就產生了探測器姿態平衡問題，嫦娥四號沒有帶動量輪，姿態控制完全依靠姿控發動機，探測器姿態一旦失衡，姿控發動機就會工作，就會持續消耗燃料；

2.與發動機關聯的這兩個閥門是在不受控制的情況下開啟，在后續動作中，它還能受控開啟或關閉嗎？如果不能，怎么辦？

3.嫦娥四號是在器箭分離不久就遭遇燃料泄漏，而且基于問題1的燃料消耗問題，在后續奔月與登月階段的燃料還夠用嗎？

憑借CZ-3B改Ⅲ型火箭強大的深空軌道運力，我們可以將三四噸重的探測器直接打入地月轉移軌道，這是與印度月船二號、月船三號這種需要繞地球轉圈加速切入環月軌道不同，我們火箭能力更強的同時，也要面對更為復雜的探測器設計問題。

嫦娥四號相較于月船三號，前者是一體式設計，著陸器既是地月轉移飛行的推進艙，也是登月階段的著陸器，月船三號則不同，地月轉移飛行是推進艙的任務，登月階段則是著陸器的任務。

顯然嫦娥四號的能力更強，但欲戴皇冠必承其重，在發射入軌的初始階段就泄露了20公斤燃料，后面怎么辦？一體式設計的嫦娥四號的每一個動作都是一榮俱榮一損俱損，泄露的燃料勢必會影響后續登月任務。這與月船三號的分體式設計不同，即便推進艙燃料消耗過多，只要能到月球環繞軌道，就不會影響著陸器登月。

嫦娥四號器箭分離后，后續還有近月制動、環月變軌，以及動力減速等動作，每個動作燃料消耗量都很大，比如近月制動階段，發動機要持續點火將近6分鐘，到登月階段哪怕少1公斤燃料，都必然導致登月失敗，如果登月失敗，也就意味著嫦娥四號任務的整體失敗。

嫦娥四號原本是嫦娥三號的備份探測器，作用是在于如果嫦娥三號失敗，就用嫦娥四號在短時間內頂替嫦娥三號，以實現月面軟著陸任務的突破。

嫦娥三號如期完成了登月任務，而且成功釋放玉兔號巡視器至月球表面，又實現了月面巡視技術的突破。

但是，玉兔號月球車在完成與著陸器的兩器互拍任務后沒多久，就遭遇了霍爾器件供電回路短路故障，導致電源電壓降低，月球車無法正常行駛。最終這輛月球車的月面行駛里程定格在了114.8米。

根據葉培建院士披露，原計劃嫦娥四號不準備再帶月球車，因為要為成功登陸月背這個主要任務預留更多的資源，比如為著陸器增加重量、供電等資源，重量資源顯然是為了帶更多的燃料。

嫦娥四號的預選著陸區是月球背面南極-艾特肯盆地的馮·卡門撞擊坑，要登陸這里就要翻越四千米的高山地形，再加上盆地的深度，整個高差有將近萬米，比地球上的珠穆朗瑪峰還要高，這就要求著陸器在數千米高空就要呈垂直下降姿態，燃料消耗要比嫦娥三號多得多。

基于上述任務要求，不帶月球車也是合乎邏輯的。

但是，遭遇玉兔號月球車挫折的參研人員都很不甘心，都想在嫦娥四號登月任務中再展拳腳，最終經過他們的努力爭取，任務總體同意了他們的要求，著陸器更多的燃料用量需求則通過提高7500N變推力發動機的比沖，以及各器件縮減重量來實現。

承載著眾多期望的嫦娥四號發射入軌伊始就遭遇悠關生死的重大挫折，任務團隊的壓力是可想而知的，筆者當時記得，嫦娥四號入軌后整個媒體圈都沉默了，找不到后續進展報道，直到成功進入繞月軌道后才有了任務進展報道，當時外界并不知道嫦娥四號發生了什么事，如此安排也是為了降低任務團隊的心理壓力。

嫦娥四號是如何克服困難最終抵達月球，后來又成功登月的呢？

20公斤的燃料泄漏量相較于探測器的全部燃料加注量，看上去也不是很多，但是經過任務團隊計算，這一泄漏量已經遠超設計可承受的余量，意味著如果按部就班地執行后續動作，將無法保證嫦娥四號安全落月。怎么辦？

當時有人提出了一個拆東墻補西墻的辦法，就是從著陸任務中省出10公斤燃料，用于地月轉移飛行。這個辦法很快就被否定，原因就是前文表述的此次登月任務燃料需求大，登月成敗事關任務全局，容不得半點閃失。

就在燃料泄漏故障通報不到2小時的時間，軌道組很快就拿出了基于聯合優化控制技術的軌道重構方案，取消地月轉移途中的推力標定，以節省燃料。

航天器推力標定在通常情況下是不可或缺的關鍵步驟，每臺發動機都有地面數據與在軌數據的差異，沒有在軌推力標定，就無法保證軌道精度，對于嫦娥四號而言則存在撞擊月球的風險。

由于沒有推力標定，7500N變推力發動機的在軌實際推力數據就無法掌握，只能基于地面數據設計近月制動的點火時機與點火時間，這就必然存在偏差，為了避免撞擊月球，設計人員將繞月初始軌道由原先的近月點100公里、遠月點100公里調整為近月點100公里、遠月點430公里，這樣就為推力偏差留出了足夠的安全距離。

在這套方案的保障下，嫦娥四號最終成功進入繞月軌道，且在完成登月任務后，著陸器還剩余3公斤燃料。

一方面說明，我們嫦娥四號強大的冗余能力準備，另一方面也說明，在遭遇故障后，否定從登月階段拿出10公斤燃料這一決策的正確性。

如果按照拆東墻補西墻的辦法，那么在登月階段我們將至少有7公斤的燃料缺口，甚至更多，因為沒有軌道重構，地月轉移途中的燃料用量將更大，登月階段的燃料缺口自然也更大，其結果可想而知。

再回到月船三號，該探測器雖然入軌存在較大偏差，但相較于嫦娥四號曾經遭遇的燃料泄漏故障，顯然要輕得多。

另外，關于月船三號有必要澄清以下幾點：

月船三號初始軌道近地點比設計軌道低了32公里，僅有138公里，距離卡門線也只有38公里，很多人說，如果不盡快抬升軌道，就會在短時間內再入地球大氣層？

非也，月船三號的初始軌道是大橢圓軌道，遠地點雖然也有偏差，但也有3.63萬公里。橢圓軌道通常是“遠慢近快”，意思是近地點速度更大，軌道高度并不容易衰減，這是與近地圓軌道航天器較高的高度衰減速率完全不同。

月船三號每一次變軌都是為了抬升軌道，然后逐步接近月球，為何第二次變軌，遠地點高度不升反降，第一次變軌后的遠地點高度是41762公里，第二次變軌后的遠地點高度則是41603公里，降低了159公里，這是為什么？

因為此次變軌主要是為了抬升月船三號近地點高度，第一次變軌后的近地點高度是173公里，第二次變軌后的近地點高度是226公里，近地點抬升了53公里，這正是第二次變軌的主要目的。

根據軌道力學原理，航天器遠地點動力開機，近地點抬升，航天器近地點動力開機，遠地點抬升。

正常情況下，月船三號應當是近地點開機，以抬升遠地點高度，從而進入地月轉移軌道，但由于入軌初始軌道近地點高度較低，不能滿足地月轉移需求，所以第二次變軌應該是遠地點開機，旨在抬升近地點高度，至于遠地點高度降低，則可能是推力偏差所致，但仍屬正常情況。

接下來月船三號會不會增加額外的變軌次數？這并不一定，有兩種可能，一種是增加變軌次數，畢竟第二次變軌屬于額外任務，遠地點并沒有抬升。另一種可能是，增加后續每次變軌的高度抬升量，這樣一來就不用增加額外的變軌次數。

無論采取哪種辦法，都要圍繞著如何節省燃料這點展開。

月船三號變軌任務量的增加，勢必導致更多的燃料消耗，這會不會導致月船三號登月燃料緊張？

并不會，因為地月轉移飛行消耗的是推進艙燃料，用于登月的著陸器并不消耗燃料。

關于推進艙超預期燃料消耗這件事，印度的任務團隊也早有預見。月船三號是月船二號的復制改進版本，月船二號的推進艙既是地月轉移飛行的主控艙段，同時也是一顆高價值的繞月探測衛星，它搭載了比NASA的LRO月球軌道勘測飛行器更高分辨率的高分辨率相機。

月船二號雖然登月失敗了，但是推進艙作為一顆高價值繞月衛星則是成功的，目前仍在軌運行，還拍攝了阿波羅計劃的登月遺址，分辨率比NASA的還要高。

既然月船二號繞月探測器仍在正常工作，所以月船三號推進艙在設計伊始就決定不再攜帶大量的科學探測載荷，多出來的重量資源就可以讓推進艙攜帶更多的燃料。

據披露，月船三號多帶的燃料，可以增加二至三次變軌，由此來看，即便遭遇了初始軌道偏差較大的問題，保障后續地月轉移飛行并沒有不可逾越的障礙。

嫦娥四號、月船三號，對于兩國航天事業而言，都有著里程碑意義，雙方的努力與付出都值得尊敬。

回顧我國嫦娥四號任務，在完成登月任務后飛控大廳里曾有這樣一幕畫面：

葉培建院士拍了拍嫦娥四號探測器項目執行總監張熇，張熇眼淚立刻就下來了，就是因為發射的那天遭遇的燃料泄漏這件事，這是苦難輝煌過后的壓力釋放。

“嚴肅認真，周到細致，穩妥可靠，萬無一失”，我國航天的16字方針生動詮釋了航天任務的高風險，這種高風險是貫穿始終的，不到最后一刻都不能斷言勝敗，這也正是航天探索的魅力所在。

我們在關注國外航天任務時也需要多一些理性，他們的成功經驗我們可以借鑒，他們的失敗教訓我們也要吸取，比如國外航天任務失敗，國內任務團隊也會歸零自檢、舉一反三……

為什么近年來我國航天探月登火幾乎總是攻無不克戰無不勝？原因正是我們有更加嚴謹的態勢，并以海納百川的心態汲取人類航天的養分，唯有如此才能行穩致遠，才能不斷地從勝利走向新的勝利。