“这对一个人来说是一小步,但对人类来说却是一大步。”宇航员阿姆斯特朗在半个世纪前踏上月球表面后发表了充满激情的演讲,这是人类向多星球物种进化的里程碑。那一刻,距离人类发射第一颗人造地球卫星只有12年了。阿波罗11号登月飞船发射时,我们的东方红一号人造卫星还没有上天。
阿波罗-11号飞船由土星五号火箭发射升空阿波罗11号宇宙飞船由土星五号火箭发射空
纵观整个阿波罗载人登月工程,有6艘宇宙飞船将12名宇航员送上了月球表面。为什么美国航天能在极短的时间内取得如此惊人的成绩?神舟载人飞船总工程师张柏楠说:当时阿波罗飞船使用的很多技术风险很大。如果现在客观评价,据说可靠性达不到50%,风险很大。很多结构系数很低,包括我们团队现在正在做的载人登月演示。以目前的技术,包括美国重返月球,为阿波罗登月设计登月舱是非常困难的。
神舟载人飞船总师张柏楠神舟载人飞船总工程师张柏楠
这是四年前张柏楠大师在第一个太空日的采访记录。这四年间,中国航天不再走在前列,而是退到了网里。为载人登月工程服务的新一代载人飞船试验船将在一个多月后由长征五号乙远程运载火箭在海南文昌航天发射场发射。它是由返回舱和推进舱组成的两舱结构航天器,发射质量为21.6吨,相当于阿波罗载人登月飞船的指挥舱和服务舱大小,但技术指标比后者更先进,最多可搭载6名宇航员,而阿波罗飞船有3名。新一代载人飞船只能保证宇航员被送入绕月轨道,需要一个“载人月球着陆器”来完成从绕月轨道到月球表面的转移。
新一代载人飞船新一代载人飞船
重型运载火箭,高轨道空交会对接,长飞行时间空飞行,接近第二宇宙速度重返大气层等。,载人登月有许多技术难点需要克服,而载人登月器是项目成败的核心要素。阿波罗飞船月球着陆器采用两舱结构,由下降级和上升级组成。下降阶段负责减速刹车进入登月路线和软着陆缓冲。主要动力是44.4 kN可变推力发动机。
阿波罗11号登月器阿波罗11号登月舱
上层升级是宇航员乘坐的封闭舱。登上月球表面后,上层升级舱的舱门打开,宇航员爬上舷梯在月球表面工作。完成月球表面工作后,宇航员返回上层升级,然后上层升级15.6 kN发动机点火起飞进入绕月轨道与绕月飞船对接。宇航员进入返回舱返回地球,而下降阶段留在月球表面,成为登月遗骸。阿波罗登月舱的安全冗余配置很少,造成很大的安全隐患。如果阿波罗11号没有及时反应,登月舱将直接撞击月球表面。
上升级与下降级分离上升,尔后对接返回舱上层和下层分离上升,然后对接返回舱
近半个世纪后,海洋的另一边正在推动阿尔特弥斯载人重返月球。然而,现在他们再也不能使用阿波罗的冒险计划登陆月球了。此外,近半个世纪以来,他们没有实施过任何软着陆,这使得重返月球极其困难。载人登月一直是中国航天技术发展的伟大目标之一。通过载人航天工程的实施,我们先后掌握了载人往返天地、多人多日、出站行走、空交会对接、航天员中期居住等一系列完整的载人航天技术;通过嫦娥探月工程,我们掌握了地月转移轨道飞行、月球轨道飞行、月球软着陆、月球转移轨道以接近第二宇宙速度重返地球、复杂月球地形软着陆等一系列完整的登月技术。
天宫二号空间实验室天宫二号空实验室
目前,两大项目都已进入攻坚阶段。空站的核心模块天河将于明年发射进入轨道,代表最先进的登月控制技术的嫦娥五号月球采样飞船也将于今年10月前往月球。两个航天项目会师月球越来越近,会师的结果无疑是载人登月。随着新一代载人飞船试验船的出现,没有人怀疑我们是否在推进载人登月工程,因为我们已经带着锤子着陆了。嫦娥探月工程总工程师吴去年年初就明确表示,中国人的足迹将在未来10年左右踏上月球表面。
嫦娥四号着陆月球背面嫦娥4号降落在月球背面
中国载人登月有更突出的技术优势。众所周知,嫦娥四号是第一艘在月球背面着陆的飞船,但它的实际意义并不仅限于此。探测器着陆区的地形极其复杂,这意味着我们已经掌握了复杂月球地形的着陆能力,为最终实现到达整个月球表面的任务能力奠定了坚实的基础。在复杂月球表面软着陆的原因是基于导航惯性测量单元、激光测距、微波测距、光学成像、激光三维成像等传感器的机器视觉系统。这个系统也使我国月球表面软着陆的控制能力达到世界领先水平,这一切必将为后续载人登月工程服务。
嫦娥四号落月前影像嫦娥四号登月前的影像
中国启动载人月球着陆器项目的时间远远早于大洋彼岸的阿尔特弥斯项目。早在2018年,载人航天办公室就向全社会科研单位公开征集了载人登月器的设计方案。作为载人航天工程的研发中心,航天科工集团技术研究院空自然尽职尽责。在方案征集年,该研究所申请了载人月球着陆器方案的专利。通过观察这种新型载人月球着陆器的设计,我们可以感受到中国宇航员的大脑正在打开并迎头赶上。空间技术研究院登月器设计方案空理工学院月球着陆器设计方案
与阿波罗飞船相比,月球上一次的人数翻了一番,从2人增加到4人。可重复使用的登月是一项重大的工程创新。新型登月舱由阿波罗飞船的第二级升级为第三级(减速级、着陆级和上层升级)。减速制动进入登月轨道后,减速阶段被扔掉,然后上层升级提供动力继续减速登月。完成登月任务后,宇航员随着陆阶段返回月球轨道。
“敞篷车”式登月登月敞篷车
更让人惊讶的是,新登月舱的升级并不是密封舱,宇航员只需要依靠舱外航天服和脐带来维持,就像乘坐敞篷车登陆月球一样。优点是月球着陆器重量大大减轻,月球上宇航员人数增加一倍,着陆阶段只提供支撑月球着陆和起飞携带工作设备的功能。新的月球着陆器之所以被设计成一种“可转换”的配置,是因为它的功能和用途的精确定位。月球着陆器只负责在几个小时内完成月球表面和绕月轨道之间的往返。它只是一种交通工具,在月球表面停留时间较长时,可以发射部署月球研究生活舱或月球基地。
921新一代重型载人火箭921新一代重型载人火箭
复用功能大大降低了运营投入。别看一个登月舱重25吨,但要知道背后是生产发射新一代921重型载人火箭的成本,十几亿。再利用也是登月的一种,与阿波罗计划完全不同,是一种长期的可持续发展模式。着眼于整个地月空,中国将通过人机合作的方式探索和开发月球。嫦娥五号和嫦娥六号将进一步验证登月技术。嫦娥七号是大型探月机器人的组合拳。飞船由中继星、飞跃探测器、巡天器、着陆器和轨道器五部分组成,将在月球上构建一个天地一体的探测网络。其次是嫦娥八号,还将验证月壤3D打印的搭建技术,为航天员留在月球打下基础。
嫦娥七号嫦娥七号
载人登月工程将与嫦娥七号、嫦娥八号甚至后续的机器人探月工程同时实施。21世纪发展和建设月球的宏伟蓝图已经呈现在我们面前,前景光明,我们正在前进。上述新型载人登月器只是众多设计方案之一。一窥全豹勤劳智慧的中华文明,必将为人类在宇宙中开辟更多新的战斗道路。
统筹地月空间总体规划月空
有人说,既然阿波罗计划是第一个登上月球的人,我们为什么要去月球?我们必须知道,只有12名宇航员的访问才能完成对巨大月球的探索。要真正探索和开发月球,需要人类几百年甚至几千年的不断努力,这个千年计划也是我们的强项。你看不到2000多年前修建的横跨亚洲大陆的长城,也看不到已经使用了2000多年的京杭大运河和都江堰。人类文明是浩瀚宇宙中的一粒尘埃。如果你想让这粒尘埃发光,走向更为无尽的未来,中华文明的贡献将至关重要。
太空天眼Tai 空眼
东风东风
神舟2号神舟二号
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