2025年1月20日，是小型月球探測器「SLIM」實現日本首次著陸月球表面1週年的日子。SLIM不僅達成了世界首次高精度的「定點著陸」，它還熬過了3次無法發電的夜晚，並多次超出設計性能實現復活，在日本的科學技術史上留下了足跡。日本國立研究開發法人宇宙航空研究開發機構（JAXA）的負責人對完成使命後沉睡在月面的SLIM表達了深切的懷念：「它真的非常努力，通過它取得了巨大成果，非常感謝它。」另外，著陸前一臺主引擎異常停止的原因現在也已查明。SLIM項目團隊已於2025年1月1日宣佈解散。
著陸前分離的小型機器人「LEV-2」拍攝的SLIM。著陸姿態未能實現原計劃，而是側翻靜止狀態，太陽能電池未能朝向上方而是朝向西面（右側）。中央的橫線為圖像噪音（供圖：JAXA、TAKARA Tomy、索尼集團、同志社大學）
實際誤差實現了10米以內
SLIM是為了實現月面高精度著陸及通過小型輕量化機體驗證探測技術兩大目的而開發的。SLIM機體尺寸為高2.4米、長2.7米、寬1.7米，包括燃料在內的總重量約為700公斤，比以往1噸以上乃至數噸級的傳統著陸器要輕得多。其名稱「SLIM」為「Smart Lander for Investigating Moon（探測月球的智慧著陸器）」的首字母縮寫。
SLIM於2023年9月搭載大型火箭「H2A」從地球發射升空。2024年1月20日，它在月球低緯度平原「神酒之海」上靠近隕石坑的斜坡地帶著陸。雖然著陸點比原定目標向東偏移了約60米，但仍成功實現了誤差在100米以內的定點著陸目標。據介紹，如果排除自動避讓月面岩石等障礙物以及引擎異常停止的影響，實際誤差可控制在10米以內，這可以看作是實質誤差。
在下降過程中，SLIM用攝像機拍攝了月面，並與過去印度繞月飛行器拍攝的月面圖像進行比對，即時掌握機體的位置和高度，從而瞄準了著陸地點。這種「圖像比對導航」的原理與數字相機的面部識別功能相同，隻不過它不是以人臉，而是以月面的隕石坑等地形特徵作為標誌的。
在記者會上的坂井真一郎（2024年12月26日，攝於東京都千代田區）
在距離月面約50米高度時，兩臺主引擎中的一臺發生異常停止了工作。受此影響，SLIM未能按計劃平穩著陸，而是以側翻的姿態落在了月面上，太陽能電池板未能朝向正上方，而是朝向了西面。由於電池板照不到陽光，機體不久後便停止了工作。然而，隨著日照方向的變化，SLIM重新開始發電，並於2024年1月28日首次復活。它成功完成了光譜相機的科學觀測任務，在空中分離的小型機器人也成功活動。此後，每當月面的夜晚來臨，SLIM都會停止工作，但它在2024年的2月25日、3月27日和4月23日又三次復活。5月下旬之後SLIM便再無響應，最終於8月23日結束了任務。
在團隊解散前的2024年12月26日，JAXA宇宙科學研究所的坂井真一郎教授（時任SLIM項目經理）在記者會上感慨地說道：「SLIM真的非常努力。」他說：「它飛越了38萬公里，在著陸下降時，我們已經完全無法人工干預，只能在地面上默默守望。然而，SLIM自己做出了許多判斷。即使主引擎發生故障，它也能自己察覺到發生了異常，並切換了模式。它為我們帶來了巨大的成果。」
科學與開發應用，在矚目中迎來的成功
通過SLIM項目，日本成為繼前蘇聯（俄羅斯）、美國、中國、印度之後第五個實現月面著陸的國家。雖然前蘇聯於1966年首次成功，印度也於2023年8月搶先一步完成月面著陸，但日本此次的成就絕非簡單的追趕。其最大的亮點在於，以低成本機體實現了對未來月球及行星探測至關重要的定點著陸技術。該項目的開發總費用約為149億日元（包含部分發射費用和初期運營成本，約7.15億元人民幣）。
隨著月球研究的深入，科學家對探測地點的精準性提出了更高要求。過去的探測器考慮到數公里至十餘公里的誤差，只能選擇廣闊的平原作為降落地點，而未來的探測器需要具備能夠在預定目標地點精準著陸的能力。此外，有觀點認為，月球極區隕石坑陰影區等無陽光照射的區域可能蘊藏大量水冰。這些水冰未來或可作為宇航員的飲用水或太空船燃料來源（當然也有觀點認為其蘊藏量未必達到可利用的規模）。若需開發此類資源，探測器必須在靠近水冰且能接收陽光發電的有限區域內精準著陸。
在科學與資源利用雙重需求高漲的背景下，SLIM成功實現了定點著陸，可以說是從「能降落的地方升級到了想降落的地方」。該技術在未來也有望應用於火星等行星及其衛星的探測中。
燃料滯留導致點火時衝擊過大
關於其中1臺主引擎異常停止的過程，調查結果如下。首先，（1）主引擎點火啟動時，與12臺姿態控制輔助引擎的噴射動作恰好重疊。這導致2臺主引擎的燃料供給壓力下降，其中1臺因未能點火導致未燃燒的燃料在引擎內堆積；（2）約1秒後，隨著輔助引擎同時停止噴射，主引擎燃料供給壓力恢復；（3）此時，此前停止的主引擎終於點火成功。但由於堆積的燃料瞬間被引燃，導致點火衝擊力過大。巨大衝擊使主引擎噴嘴破損，推力大幅下降。SLIM的導航攝像頭後來在月面上發現了脫落的噴嘴。
主引擎和輔助推進器的配置圖。發生異常的是標註為「-X」的主引擎（示意圖，由JAXA提供）
此外，多數探測器採用通過設備維持燃料供給壓力的「電壓控制法」，而SLIM為減輕重量採用了燃料消耗後壓力自然下降的「洩壓方式」。異常發生於著陸前98%的噴射階段，此時壓力下降可能影響了正常點火。在此之前引擎性能完全達標，且開發階段的燃燒試驗也未出現故障。調查排除了製造缺陷的可能性。
SLIM原計劃的著陸姿態：太陽能電池板朝上，以便高效接收陽光（供圖：JAXA，示意圖）
在記者會上，坂井教授坦言：「我一直在反思是否可以預見此次故障。由於試驗階段一切正常，確實存在考慮不周之處。為了實現輕量化，我們採用了較為大膽的設計，雖然98%的階段都運轉正常，但最後出現了這樣的意外。這次經驗為未來應用洩壓式設計提供了重要參考。」
由於引擎故障，SLIM未能完成原定的「兩階段著陸」的驗證。該技術設想先用一根主支架接觸月面，隨後使用其餘四根支架在斜坡上調整姿態完成著陸。坂井教授表示：「由於故障發生前的飛行均嚴格按照計劃進行，若無意外情況，兩階段著陸本應成功實現。」
小型機器人拍攝的照片「任何人都能看出這是月面」
SLIM所搭載的電子設備並未針對月面夜間零下170度的極寒環境進行特別設計。但結果，它成功熬過了3次月夜，並實現了4次復活。在這一過程中獲取了機體各部溫度變化的數據，這在技術上是一大收穫。坂井教授表示：「每次熬過夜晚後溫度都稍有升高。如果對這一變化進行深入研究，或許能找到SLIM最終停止工作的線索，並為未來的月球及行星探測提供重要參考。我希望能繼續研究下去。」
SLIM機體各部位（用不同顏色的點表示）溫度隨時間的變化趨勢。每次「復活」後溫度都會逐漸上升。（供圖：JAXA）
在原本應產生電力的2024年6月下旬未能與SLIM實現通信，團隊曾考慮可能是5月發生的「太陽耀斑」（太陽表面大規模爆炸現象）導致機載程序異常。儘管地面多次嘗試發送正確程序以恢復通信，但均未奏效。雖然難以斷定，但目前認為問題並非由太陽耀斑引起的。
SLIM搭載的小型機器人共有兩臺，分別為「LEV-1」和「LEV-2」。它們在距離月面約5米的高度從SLIM分離後，在月面展開活動。由中央大學等開發的LEV-1通過豎鍛方式在月面上移動，並成功實現了與地球的通信；而由Takara Tomy等開發的LEV-2則通過變形移動，成功拍攝到了月面上SLIM的影像。原本LEV-1也計劃拍攝，但因軟體問題未能如願。
LEV-2是史上最小、最輕量的月面探測機器人，暱稱為「SORA-Q」。JAXA受日本國立研究開發法人科學技術振興機構（JST）的「創新樞紐構建支援項目（通過開拓太陽系前緣以擴大人類生存圈及活動領域的開放式創新樞紐）」的委託，與Takara Tomy簽訂了關於小型機器人技術與控制技術的合作協議，開發出了這臺機器人。正是這臺機器人在月面上捕捉到了SLIM的影像，JAXA理事、宇宙科學研究所國中均所長表示：「看到那張照片的人都能明白SLIM在月面上。能獲得這個成果真是太好了。」
小型機器人。左側的「LEV-1」通過豎鍛移動（供圖：JAXA、中央大學、東京農工大學，示意圖）。右側的「LEV-2」可變形為兩輪行駛模式，圖中為兩臺，但本次任務僅使用了一臺（照片為驗證機，供圖：JAXA、TAKARA Tomy、索尼集團、同志社大學）
月面著陸：從「未竟之夢」到「夙願以嘗」
日本的探月曆程充滿曲折：2007～2009年繞月飛行探測器「月亮女神（SELENE (Kaguya)）」最初曾計劃搭載著陸器，但因優先觀測設備而擱置；2000年前後提出的著陸器「輝夜姬-B（SELENE-B）」構想歷經波折，最終演變為SLIM項目，實現了日本的登月夙願。
具有獨特外形的SLIM。拍攝時主發動機朝上，與降落至月球表面時的狀態相反（2023年1月於位於神奈川縣鎌倉市的三菱電機鎌倉製作所拍攝，供圖：JAXA）
另外，JAXA在2022年曾嘗試包裹大小的超小型著陸器「好客號月球探測器（OMOTENASHI）」登月，但未能成功。但即便成功，該探測器也不屬於常見的緩慢降落的軟著陸，而是屬於保留一定速度的「半硬著陸」。
SLIM的登月帶來了多項科學成果，在工程領域已提交約20篇學術論文。理學方面，通過光譜相機分析了在隕石坑附近發現的裸露的「橄欖石」的組成，「橄欖石」源自月幔，是由冷卻凝固的岩漿形成的火成岩，通過與地球上同類岩石進行比較，或將有助於深化對月球起源及歷史的理解。相關論文正在投稿中，讓我們期待精準著陸帶來的發現。
ispace公司於1月15日發射的月球登陸器（2024年9月拍攝於茨城縣筑波市）
此外，SLIM的表面還搭載了由美國航空太空局（NASA）提供的反射鏡。雖然SLIM本身已結束其使命，但未來繞月探測器還能利用該反射鏡進行測距等作業。
另一方面，日本的航太初創企業ispace於2025年1月15日在美國發射了其自主研發的第2臺月面著陸器。2023年4月，該公司第1臺月面著陸器由於在著陸前對高度產生了誤判，猛烈撞擊到月面，以失敗告終。2025年5月末計劃再次進行嘗試。SLIM項目的坂井教授表示：「作為同樣挑戰月面著陸的團隊，我們深知其中的艱難。作為民間企業有著不同的意義，我相信成功之後必將開啟更為廣闊的發展。希望他們這次能夠成功，並繼續挑戰下去。」
成果是「面向未來的寶貴財富」
國中均所長在記者會上（2025年1月26日，東京都千代田區）
以嚴厲評價著稱的國中所長被要求為SLIM的表現打分時笑著說：「著陸部分60分。LEV-1、LEV-2以及光譜相機取得了良好成果，各加1分，經歷了3個夜晚，再加3分。此外，陶瓷推進器（主引擎）的停止基本可以解釋出原因，還有著陸後機體溫度等數據，都是將來值得參考的重要知識。這些都是面向未來的寶貴財富，所以我再加3分，總共打69分。」他微笑著補充道：「如果是你們，會打多少分呢？」
在發佈會接近尾聲時，被問及SLIM的意義，國中所長將其與太陽系探索的歷程和展望相結合，作出瞭如下回答：「在（通過國際合作進行月球探測的）阿爾忒彌斯計劃中，以月球為跳板前往火星是重要課題。（在小行星探測器）隼鳥號與隼鳥2號的任務中，我們成功抵達了微小天體，而這次，我們踏入了月球這個擁有地球六分之一重力的全新領域。只要不斷打磨這些技術、知識和經驗，我們不僅能在月球上自由探索，未來甚至可以逐步實現登陸火星本體（而非其衛星）並進行活動。SLIM就是這一進程的先驅。」
坂井教授則表示：「我們取得了很多成果，但如果一定要選出最重要的一項，那就是人才。」他指出：「從實物製造、管理，到發射、運行以及在月球登陸，整個過程讓多名中堅力量和年輕人都積累了寶貴經驗。我非常期待他們在未來的各種挑戰中大展身手。」
或許正是凝望月亮淬鍊出的感性運動，成就了SLIM的誕生
自古以來，日本人便以賞月來滋養想像力，淬鍊出了細膩的感知力。「我並非此國之人，乃來自月之都城」——從被譽為日本最古老傳說的《竹取物語》開始，月亮便不斷出現在日本文學作品中。日本的傳說中，月亮上有兔子在搗年糕。雖然不知真假，傳說夏目漱石將「I love you」譯作「月色真美」。如今，日本在令和時代實現了需要極致精密的定點著陸，或許正是這份凝望月亮積澱的細膩感性運動與技術在某處悄然連接的體現。未來回望歷史，SLIM的成功將被視為以科技之力推動「月亮與日本人」關係深化的里程碑事件。
原文：草下健夫／JST Science Portal 編輯部
翻譯：JST客觀日本編輯部
【相關鏈結】
JAXA宇宙科學研究所「SLIM PROJECT」
