公布中国登月计划,计划在2030年前实现载人登月!

2023-07-19

2023 年 7 月 12 日本,中国发布消息,计划在 2030 年前实现载人登月。


目前最初的计划是用两个火箭将飞船和月球登陆器发射到月球轨道上,在月球轨道上进行交会对接,宇航员从飞船钻入登陆器,然后分开登陆器登陆。登月任务完成后,登陆器再次从月球上起飞,回到月球轨道,再次与等待的飞船进行交会对接。宇航员回到飞船上,然后乘坐飞船飞回。


如果你熟悉阿波罗的登月计划,你会发现有相似之处,也有不同之处。主要区别在于,阿波罗计划用火箭将飞船和着陆器同时发射到月球轨道上,这相当于节省了我们月球轨道的第一步交会对接。有人不得不说,不是因为我们没有土星五号大火箭,所以我们不能同时打飞船和着陆器。这不完全正确。正确的部分是,我们暂时还不完善,但错误的部分是,我们使用这样的计划不是因为火箭不够大,而是因为我们没有使用这样的计划。但现在我们有了这种技术能力,即使不使用这种大火箭也能实现登月。


图片来自图虫网


起初,阿波罗计划并不是没有想过打更多的火箭,然后在太空组装。然而,在计划设置期间,航天器在太空中组装,即轨道交会对接技术并不完善。即使在阿波罗计划实施后,自动轨道交会对接技术仍然不成熟。阿波罗的任务中有两个对接。第一次是阿波罗飞船刚发射后需要和后面的火箭分开,然后原地掉头,再回来,和火箭里面的登月舱对接,然后把登月舱拉回来。这个对接呢,基本上是只有对接,不需要交会,因为本身就是一块,需要调整的部分很小。


第二次稍微困难一点,就是登月舱从月球上起飞后,飞船靠近轨道,然后两次交会对接。众所周知,月球上没有空气,扰动相对较小,轨道高度相对较低,交会对接相对容易。找到合适的机会发射后,两个航天器基本靠近,航天员的眼睛都能看到。而且这两个对接的最终关键部分,都是由美国航天员手工操作的,这两个动作都是整个任务的难点之一,需要大量的训练。


所以你看,在这种情况下,如果他们有两个火箭,一个先飞到月球,另一个再飞到月球,两个火箭能否在一起,他们心里没有底,所以他们不敢决定这个计划。现在不一样了。自动控制和遥测技术发展得如此之好。无论是我们的中国太空站还是国际空间站,前面是对的,后面是对的,上面是对的,下面是对的,手动是对的,自动是对的。起初,阿波罗飞船的计算机不如现在的计算器。控制指令都是通过计算路面告知宇航员,然后宇航员手动输入控制系统。现在,飞船本身的所有计算机都可以自己计算。智能化控制,算一条路轨自动调整再自动交会对接不成问题,所以你别看火箭没有以前那么大了,技术实力也不比以前低。而且不仅仅是我们,美国的新一代登月计划,还要用这个太空搭积木的方案,大家都学会了使劲儿。


所以,为了能登月,我们还需要什么新技术,从哪些老技术延续下来?第一个是火箭,虽然我们的登月计划不需要土星五号那么大的火箭,但是我们现有的火箭运力也不够,要有新的火箭,长征十号。事实上,我去年十月讲过这个火箭,那时也叫长征。 5 号码改变,或者长征五号 DY。之后官方宣布,型号叫长征十号。之所以之前叫长征五号改革,是因为他和长征五号关系密切,三个五米直径火箭并联。五米只是长征五号的核心直径,可以参考结构和整体设计。另外,长征10号的一级是 21 台 YF100K 液氧煤油发动机,二级为两台。 YF100M,YF100M 可视为适合真空的喷嘴放大。 YF100K,三级使用三台。 YF-75E 氢氧发动机。无论是 YF100 还是 YF75,都是在长征五号上大量验证过的完美发动机,主要推动一个稳定性。


除了火箭,我们还应该更换飞船,新飞船应该更大。在此之前,我们的神舟系列只有八吨多。如果我们想飞回月球,新飞船会得到它。 26 吨。还有着陆器和登月车,都需要重新设计。还有一个值得一提的关键技术,就是大规模可变推力。 7500 牛火箭发动机,虽然推力不大,但只要你想在其他星球着陆,没有它就做不到。因为着陆器在着陆过程中,发动机一直在工作,燃料消耗缓慢,重量不断变化。那么推力一定要不断精确调整,才能稳定柔和地落地,所以一定要有大范围的可变推力发动机。这种发动机是我们第一次在嫦娥三号和四号任务中使用的。后来嫦娥五号和天问一号任务也使用了这一系列发动机,每次性能都很好,主要是推动一个稳定性。


可以看出,我们的载人登月计划也是在目前技术实力和能力的基础上设计的一个又快又经济的方案,不仅可以让我们实现登月梦,而且技术难度和风险也不会太高。所以 2030 多年前登上月球,我充满信心,很想看到中国人踩在月球上的那一天。


作家:苟胜老师


批准:刘勇(中国科学院国家空间科学中心 研究员)


生产:中国科协科普部


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