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嫦娥揽月|嫦娥五号任务圆满成功,中国离载人登月还有多远?

澎湃新闻特约撰稿 唐军
2020-12-17 14:21
来源:澎湃新闻
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17日,嫦娥五号探测器的返回器携带月壤样品成果在内蒙古四子王旗着陆场着陆,嫦娥五号任务获得圆满成功。

此次嫦娥五号探测任务实现了多个首次,其中多个首次还为载人登月技术发展积累了相关工程经验和技术基础,比如首次上升器月面起飞、上升器与轨返组合体月球轨道首次对接。

国家航天局探月与航天工程中心主管刘然接受媒体采访时表示,这次对接,包括之前的着陆起飞,后续的降落返回,都是基本勾勒载人登月的主要环节,也是为后续的深空探测和载人登月奠定了技术基础。

吴伟仁院士,现任中国探月工程总设计师在嫦娥五号发射后也透露,“如果只是为了完成采样返回任务,嫦娥五号的系统可以做得简单很多。但考虑到未来的载人登月需求,我们确定了目前的方案,目的在于进行更多的技术验证。”

随着嫦娥五号任务的圆满成功,随着载人登月论证工作的推进和相关技术的积累,中国离实现载人登月的目标越来越近。

登月模式有多种,选择适合国情的模式非常重要。

载人登月不会太遥远

载人登月是大国地位的象征,是一个国家综合国力的体现,载人登月的实施将极大促进材料、通信、遥测、系统工程和生命工程等诸多技术的发展,不仅可以进一步深化人类对月球的认识,还可全面带动一国经济、社会和文化的发展。

美国从1969年“阿波罗”11号首次成功载人登月到1972年,共成功进行6次载人登月任务,先后有12人次踏上月球表面。对于美国来说,“阿波罗”登月计划的成功不仅有巨大的科学意义,还有重大的经济和社会意义。

虽然“阿波罗”计划耗资巨大,其直接科学成果与花费相比要少,但是考虑到各种间接效益,阿波罗计划取得的收益是巨大的。宏观经济学研究表明,“阿波罗”计划技术研发的花费对估定产出(经济效益)的影响是:投入产出比从过去的1:7变为1:14。在“阿波罗”计划结束后的20年内,“阿波罗”计划仍然对经济发展有推动作用,估计产出比是1:9。

美国蔡司公司提交的报告指出,阿波罗计划使美国经济增长率提高了2%,物价指数下降了2%,创造了80万个就业指标。蔡司报告还认为,美国1958年的国民收入为4062亿美元,1968年则达到8640亿美元,1970年又增至9046亿美元,10年间翻了一番,这也是“阿波罗”计划刺激的结果。“阿波罗”计划获得的新技术广泛应用于社会,结果使美国国民收入到1978年又翻了一番,达到19414美元。

在嫦娥五号之前,中国已经成功发射嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号和嫦娥四号,不仅对月球进行了环绕探测,还对月球正面和背面进行软着陆探测,本次嫦娥五号成功采样返回,将大幅提升中国对月球的认识,而且还可以为未来实施载人登月奠定了一些技术基础和积累不少工程经验。因此,嫦娥五号任务成功后可以考虑适时正式立项载人登月项目,早日实现中国人的登月梦。

珠海航展上展示的新一代载人运载火箭。

在登月模式中,“阿波罗”计划一次发射将载人飞船和登月舱送入轨道是程序相对简单的模式,但这种直接登月模式需要有近地轨道100吨以上的重型运载火箭。进入新世纪,不少国家提出了非一次发射直接登月模式,一般是分别发射载人飞船和登月舱,有些还借助空间站,在太空对接后进行登月。这种模式对火箭运载能力要求相对较低,近地轨道运载能力25吨以上也可以满足需求。由于不需要研制重型运载火箭,其所需研发的难度相对较小,最大化利用了现有技术与资源,但同时,发射次数的增加使得此方案可靠性也随之降低。

根据相关资料,从2011年开始,按工程可实现、科学上有贡献、经济上能承受、体现国家水平、经得起历史检验的原则,我国开展了多轮载人月球探测论证工作,逐步形成了共识。目前,正持续开展载人月球探测方案深化论证。目前,新一代载人运载火箭环月轨道对接飞行模式已经受到青睐,运载火箭和飞行器包括新一代载人运载火箭、新一代载人飞船和月面着陆器。相对于依靠长征九号重型运载火箭,新的模式可以让载人登月更快实现,技术难度也相对小些。

新一代载人运载火箭此前在2018年珠海航展上首次公开亮相。据官方报道,新一代载人火箭总体雏形箭长约87米,起飞重量约2200吨,起飞推力接近2700吨,地月转移轨道运载能力不低于25吨。2019年10月,中国航天科技集团有限公司一院“5米直径模块新一代载人火箭总体技术与工程应用”项目,顺利通过中国载人航天工程办公室组织的验收评审。评审专家一致认为,该预先研究项目的成果可用于中国新一代载人运载火箭工程研制。

在可运用于深空探测的新一代载人飞船研制方面,今年5月,新一代载人飞船试验船发射成功,在轨飞行2天19小时后,着陆舱成功再入返回地球,试验取得圆满成功。航天五院新一代载人飞船试验船技术负责人杨雷向媒体,相比于神舟系列飞船,新一代载人飞船的体积更大,内部空间更加充裕,堪称“太空巴士”,可以用于近地轨道运输,支撑我国空间站建设,还将肩负起载人登月等更遥远的深空探测重任。

通过嫦娥探月工程、921载人航天工程,我国在进入空间与返回地球、高效轨道转移、地外星体着陆与上升等核心方面实现重大突破和跨越,这些都为未来载人登月奠定了技术基础。新一代载人火箭基于现有的YF-100液氧煤油发动机和5米直径火箭模块,技术跨度比长征九号小,在2025年实现首飞的可能性很大,比长征九号预计的2030年提前约5年。这样载人登月在2028年前后实施的可能性也很大,但具体时间如何规划,有待深化论证完成之后才知道,但可以比较确定的是,会比原先规划的2035年提前不少。

新一代载人飞船返回舱。

值得期待的嫦娥六号、七号和八号

根据官方信息,嫦娥五号探测器之后我国还将发射多颗无人月球探测器。11月25日,为期3天的2020文昌国际航空航天论坛在海口进行。中国国家航天局秘书长许洪亮在论坛上表示,后续中国将陆续实施嫦娥六号、七号、八号等任务,同时还规划建设国际月球科研站。

不出意外,嫦娥五号任务结束后将发射其备份探测器——嫦娥六号。就像嫦娥三号备份探测器嫦娥四号一样,它的任务也不会简单重复嫦娥三号的任务。中国探月工程嫦娥六号任务的主要任务目标是实现无人自动采样返回。据报道,嫦娥六号计划在月球南极进行采样返回,但具体在月背还是正面,要根据嫦娥五号的采样情况确定。

嫦娥六号探测器由轨道器、返回器、着陆器和上升器四部分组成。轨道器完成地月转移、环月飞行和月地转移,着陆器和上升器从环月轨道降落至月面并完成样品采集,上升器携带采集到的样品从月面送至环月轨道并转移至返回器,返回器随轨道器负责将采集到的月壤样品带回地球。

为什么选择月球南极,这是因为在月球的南极地区的月坑中,存在大量的水冰物质。在月球上开发水冰物质,既可以解决饮用水的问题,还能通过分解水得到氧气和氢气,作为燃料,对这一区域加强探测,可深化这一区域资源的认识。目前,印度、俄罗斯、美国都规划了月球南极探测。印度2019年发射的“月船二号”探测器计划着陆月球南极进行探测,但最后未获成功。美国提出2024年载人登月的“阿尔忒弥斯”计划的登陆地点也是选择月球南极。俄罗斯计划明年发射的“月球”-25着陆地点也是选择月球南极。

嫦娥五号之后,中国后续将陆续实施嫦娥六号、七号、八号等任务。

嫦娥六号还计划展开国际合作。去年4月,中国国家航天局发布了嫦娥六号任务国际载荷搭载合作机遇公告,将在嫦娥六号的轨道器和着陆器上为国际合作伙伴提供10千克的载荷。在嫦娥四号任务的顺利实施凝聚着诸多参与国的贡献。除探测器上的德国和瑞典载荷外,中继星上配置了荷兰低频射电探测仪;俄罗斯合作的同位素热源将保障嫦娥四号安全度过月夜;中国在南美建设的阿根廷深空站参加测控任务,也发挥了重要作用;欧洲空间局测控站也将发挥支持保障作用;美国国家航空航天局月球勘探轨道器-LRO团队与嫦娥四号团队也进行了沟通合作。

嫦娥六号之后应该是嫦娥七号。规划中的嫦娥七号任务是准备开展月球南极着陆与巡视探测,具体的探测计划细节还并未公布。目前掌握的信息是嫦娥七号重约8吨,整个探测器由轨道器、着陆器、巡视器、中继卫星、飞跃探测器组成,也是一个非常复杂的航天器。紧随其后的“嫦娥八号”,除了和“嫦娥六号”和“嫦娥七号”一样进行科学探测之外,还会进行一些关键技术的月面实验,比如测试3D打印技术,月球科研实验室建设等等。

随着嫦娥五号任务的圆满成功,嫦娥探月工程之后还会有工程四期逐渐出现在我们的视野,会有越来越多的惊喜等着我们,因为我们的征途是星辰大海。

    责任编辑:谢瑞强
    校对:张亮亮
    澎湃新闻报料:021-962866
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