中国两名航天员将登月
10月31日官方首次把载人登月的完整方案摆到了台面上:2030年前实施,3人乘组,2人登陆月面。 两名中国人登陆月球,意味着中国载人登月将以更真实、全面、甚至更体系化深入考察月球的姿态改变人类登月历史。
根据环球时报报道,我国计划在2030年前实现中国人登陆月球,首次载人月球探测计划采用环月轨道对接飞行模式,通过“两次发射,一次登月”的方式实现载人登月。 这种模式将采用两枚长征十号运载火箭,先将着陆器送往月球轨道,然后再发射载人飞船与着陆器实现交会对接,航天员进入着陆器并与载人飞船分离着陆月面,开展有关科学探测活动。 登月流程拆解分析 载人登月不是比火箭粗细,是比整条技术链路的可靠性、可持续性,以及背后的工业体系能不能撑住长期的深空探索。 我们把整个任务拆解开,其实就是“两发、一对接、一落一回”,每一步目标都非常明确。 第一枚长征十号先发射,把揽月着陆器送到地月转移轨道,着陆器自己刹车进入环月轨道,在天上待命。这一发不载人,只送硬件,风险独立,就算出问题,也不涉及航天员安全。
第二枚火箭再发射梦舟载人飞船,搭载3名航天员走同样的地月轨道,进入环月后和提前等在那里的着陆器完成交会对接。 对接完成后,2名航天员从飞船转移到着陆器,着陆器分离下降,靠发动机反推减速、悬停避障,最终软着陆在月球预选区域。
剩下1名航天员留在环月轨道的飞船里,值守待命。 月面任务期间,两名航天员出舱开展科学探测、采集样品、布设试验装置,完成任务后回到着陆器的上升段,发动机点火从月面起飞,再次回到环月轨道,和飞船对接,人和样品转移回飞船。 最后着陆器上升段废弃,飞船带着3名航天员点火离开环月轨道,以第二宇宙速度返回地球,再入大气层降落。
这是笔者以自己的理解查找相关资料拆解出来的流程,在技术细节层面或有不尽完善之处。 但对比就会发现,整个流程的核心逻辑,和阿波罗计划是同源的:都是留一艘飞船在环月轨道当“摆渡船”,登月舱单独负责下降和上升,不用把整艘飞船都降到月面,节省燃料和结构重量。 区别只在于,阿波罗用土星五号一次性把飞船+登月舱全打上去,我们分成两次打。 为什么阿波罗是一次,我们是分两次? 原因是,当年土星五号单发登月,是冷战背景下不计成本的政治冲刺——为了赶十年之约,美国硬生生堆出了一款推力空前的火箭,一发就能把近50吨载荷送到环月轨道,视觉冲击力拉满,但代价也同样拉满。
土星五号研发制造成本高到离谱,生产线只为阿波罗计划服务,冷战红利吃完直接拆了生产线,连技术团队都散了。 这本质是一款“为单次壮举量身定做的奢侈品”,没法复用,没法拓展,性价比极低。
我们选两发方案,恰恰是跳出了“比推力”的误区,算的是综合账。 首先是风险拆分,载人与载货分开,着陆器先打上去验证状态,没问题再送航天员,可靠性天生更高。 其次是设计解耦,火箭不用硬憋超重型构型,着陆器和飞船也不用互相迁就尺寸和重量,各自按最优方案优化,研发难度和成本都更可控。
最重要的是扩展性,这种“多发对接+轨道待命”的模式,未来建月球科研站、运送物资舱段、轮换航天员都可以直接复用,是奔着常态化深空运输去的,不是为了一次登月就用完作废。 单论运力,长征十号单次地月转移运力27吨,两发合计54吨,并不比土星五号的环月运力差。 更大的单发火箭我们也能造,但工程选择从来不是看谁更震撼,是看谁更适合长期发展。 成熟技术的背后 能拿出这套成熟的方案,也是过去二十年嫦娥工程一步一步踩出来的。 2030年载人登月的目标,源于前面每一步无人探测,都是在给载人登月验证核心技术。 2007年嫦娥一号绕月,搞定了三十八万公里的轨道设计和深空测控,解决了“能不能到”的问题。 2013年嫦娥三号软着陆,把动力减速、悬停避障的技术跑通了,解决了“能不能落”的问题。
2019年嫦娥四号登陆月背,靠鹊桥中继星打通了月球背面的通信盲区,把深空测控的边界又推了一步。 最关键的一步是2020年嫦娥五号采样返回,月面起飞、环月轨道交会对接、第二宇宙速度再入返回,这三项恰恰是载人登月返程的核心环节。
相当于我们用无人探测器,把载人登月从发射到返回的全链条技术全部提前验证了一遍,拿到了真实的飞行数据。 到2024年嫦娥六号完成人类首次月背采样返回,连最复杂的月背上升、对接都走通了。等于说,除了“载人”这一项,其他所有环节我们都已经实际飞过、验证过,这才是敢定下2030年节点的底气。
美国过去能登月,现在为啥不行了 今天美国搞的是阿尔忒弥斯,SLS火箭送猎户座飞船到月球轨道,猎户座不落月,要等SpaceX的星舰着陆器从另一边过来对接。 而星舰要去月球,必须在近地轨道上反复加注低温推进剂,加满了才有力气飞向月球。 问题就出在这个“在轨加注”上。人类航天史上从没做过这么大规模、高频次的太空燃料补加。 NASA安全小组的估算是最多可能需要22次补给发射才能加满,但至今没有一次真实的在轨加注验证。 任何一发油罐船发射失败、对接错位或者燃料泄漏,整条链子就停在那里。 美国过去能登月,因为当年阿波罗是举全国之力攒出的一套临时的超级工程体系,共调动了2万多家企业、约30万名科学家、工程师、技术人员参与其中,不计成本、不计伤亡地赶进度。 特别是当时二战结束后,美国在德国俘获的火箭专家给了NASA巨大的支持。
冷战结束后,这套体系立刻失去了存在的意义,产业链散了,资深工程师退休的退休、转行的转行,连土星五号的完整生产图纸都没能完好留存下来。
现在搞阿尔忒弥斯计划重返月球,相当于重新搭一遍班子,SLS火箭次次超支延期,星舰着陆器屡炸屡败,半个世纪的断档,不是靠砸钱就能立刻补上的。
美国已没法再用当年那种不计成本的模式登月,而新的、可持续的登月体系,它还没跑通。
NASA局长反复说“中国抢先登月我就得被撤职”,他焦虑的是在新一轮深空竞赛里,自己的节奏已经乱了。
当然,现在说我们稳操胜券还为时过早,从方案公开到真正载人落月,还有好几场硬仗要打。 首先可靠性验证,载人航天对火箭可靠性要求远高于普通发射,需要多次无人飞行成功,才能执行载人任务。 其次是环月交会对接的精度,三十八万公里外,两个几吨重的飞行器要实现厘米级对接,对测控精度、导航算法要求极高,虽然无人任务验证过,但载人状态下的冗余度、应急方案还要进一步打磨。 还有月面生存的全套系统,登月服的生命保障、月面能源供应、极端温差下的设备可靠性、月尘防护,每一项都要在模拟月面环境里反复测试,容不得半点差错。 最后是第二宇宙速度再入返回,嫦娥五号验证了无人返回的热防护和控制技术,但载人状态下对过载、热流的控制要求更严苛,还要考虑航天员的耐受极限,这些都需要持续优化。
载人登月这件事,不是为了跟半个世纪前的阿波罗争先后。当年的阿波罗是冷战的产物,赢了面子,却没留下可持续的体系。 我们今天讲究稳打稳扎,没有单发超重型火箭的视觉冲击力,但每一步都踩在实处,每一项技术都在为后续的月球科研站、深空探测铺路。 2030年前后这一步,是人类载人登月能力,第一次从单次政治壮举变成可持续的产业能力与深空探索的体系优势,而这套体系的主导权,由我们自己掌握,这是比历史名次重要得多的事情。


