好消息,我國正在論證載人登月方案,最早有望在2030年讓航天員踏上月球!載人登月到底有多難?我國還有哪些技術(shù)需要突破?
眾所周知,1969年的時(shí)候,美國的阿波羅11號首次將人類送上月球。到了1972年,阿波羅17號最后一次將人類宇航員送上月球,到今天已經(jīng)整整50年了,人類至今無法重現(xiàn)載人登月的壯舉。
早在2011年的時(shí)候,我國就開展了多輪載人月球探測論證工作,可以說我們早就雄心勃勃,要“上九天攬?jiān)隆绷?。前?a class="external" href="http://d9002.com/tag/%e5%ab%a6%e5%a8%a5" title="查看與 嫦娥 相關(guān)的文章" target="_blank">嫦娥一號到嫦娥五號的任務(wù),除了對月球本身的探測之外,也是對載人登月的技術(shù)的驗(yàn)證。
想要實(shí)現(xiàn)載人登月,首先就要有足夠強(qiáng)大的火箭。目前,世界上沒有任何火箭能夠達(dá)到載人登月的運(yùn)載能力,但世界各國都在競相研制最新的重型運(yùn)載火箭,比如美國的太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)、俄羅斯的葉尼塞號。而我國正在研發(fā)的,就是長征九號重型運(yùn)載火箭。
長征九號在2016年6月被正式立項(xiàng)批復(fù),是我國十四五期間重點(diǎn)項(xiàng)目之一。它的長度約為100米,起飛質(zhì)量可達(dá)3000~4000噸,近地軌道運(yùn)載能力50~140噸,地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力也有15~50噸,足以勝任載人登月的任務(wù)。
不過,根據(jù)此前的時(shí)間表來看,長征九號可能要等到2028年才能迎來首飛。這款運(yùn)載火箭絕對可以說是“時(shí)間緊,任務(wù)重”,預(yù)計(jì)在2030年前后,長征九號有4~5次的發(fā)射需求,2030-2035年也有10次左右。長征九號早日研制成功,對于我國載人登月計(jì)劃來說至關(guān)重要。
不僅我國,甚至俄羅斯那邊,也在翹首以盼,期待著長征九號早日問世。我們知道,在未來幾年,我國和俄羅斯在太空方面的合作會越來越多。俄羅斯同樣希望能夠利用長征九號實(shí)現(xiàn)載人登月;另外,為了加強(qiáng)合作,我國也可能會利用俄羅斯的重型火箭發(fā)射載人登月飛船。
那么,載人登月非得需要長征九號不可嗎?我們是否還有別的方案呢?
進(jìn)入到21世紀(jì)后,有很多國家都提出了和阿波羅計(jì)劃不同的登月模式,那就是非一次發(fā)射直接登月模式,也就是所謂的人貨分運(yùn)模式。
我們知道,美國宇航局的阿波羅計(jì)劃是利用一枚火箭將載人飛船和登月艙同時(shí)發(fā)射升空,這對火箭的要求實(shí)在太大了,雖然程序相對簡單,但火箭的運(yùn)載能力要達(dá)到近地軌道100噸以上的水平。別說是別的國家,就連今天的美國,也還在嘗試再現(xiàn)這樣的技術(shù),目前也只是在測試中。
相比之下,如果將登月任務(wù)拆解開,多次執(zhí)行,難度就要小得多。有的國家設(shè)想,人類可以先發(fā)射圍繞月球公轉(zhuǎn)的空間站,然后以月球空間站為中轉(zhuǎn)站,進(jìn)行載人登月的任務(wù)。不過大家也看得出來,光是建設(shè)月球空間站,難度就已經(jīng)不小了。
我們也可以不用月球空間站,那就是直接連續(xù)發(fā)射兩枚火箭,分別將載人飛船和登月艙發(fā)射到近地停泊軌道。二者在近地停泊軌道進(jìn)行交會對接,然后利用貨運(yùn)火箭的末級助推器加速,進(jìn)入奔月軌道,從而實(shí)現(xiàn)載人登月的任務(wù)。
在這種情況下,火箭的近地軌道運(yùn)載能力只需要超過25噸即可。也就是說,我們的長征五號大體上就可以滿足需求,不需要等待長征九號了。
當(dāng)然,我們不是說長征五號會執(zhí)行登月任務(wù)。除了長征九號之外,我國還在研發(fā)其他的新型火箭。據(jù)官方媒體報(bào)道,新一代載人火箭總體雛形箭長約 87 米,起飛重量約 2200 噸,起飛推力接近 2700 噸,地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力不低于 25 噸。
凡事有利就有弊,人貨分運(yùn)的登月模式確實(shí)不需要重型運(yùn)載火箭,但其他方面的難度也是很多的。
從任務(wù)時(shí)間上來說,人貨分運(yùn)就要比人貨合運(yùn)模式要多花4天來進(jìn)行近地軌道對接;
從發(fā)射窗口來講,先發(fā)射的飛船會面臨軌道衰減的問題,所以兩枚火箭必須在4天內(nèi)連續(xù)發(fā)射;
從任務(wù)可靠性上來講,人貨合運(yùn)模式也要比人貨分運(yùn)模式更安全一些。
總而言之,人貨分運(yùn)模式就是把研制重型火箭這一個(gè)巨大的難題分?jǐn)偝闪嗽S多小的難題,我們目前的登月計(jì)劃就是采用這種人貨分運(yùn)的模式。隨著重型火箭逐漸問世,或許人類最終還要回歸最初的載人登月模式。
除了火箭之外,我國想要實(shí)現(xiàn)載人登月,還需要研制新的載人飛船。
新一代多用途飛船的直徑達(dá)4.5米,長度為7.23米,質(zhì)量為14噸。和目前神舟載人飛船的三段式結(jié)構(gòu)不同,新一代飛船只有兩個(gè)艙,甚至還能當(dāng)貨運(yùn)飛船用,停靠空間站的壽命也可以達(dá)到2~3年,遠(yuǎn)超神舟飛船的6個(gè)月。
根據(jù)目前的計(jì)劃,我國有望在2030年左右實(shí)施載人登月任務(wù),距離這個(gè)目標(biāo)只剩下8年的時(shí)間。
當(dāng)然了,在此期間,咱們的航天人也不會閑著,目前嫦娥六號、嫦娥七號和嫦娥八號都在有條不紊地籌備中。其中嫦娥六號是嫦娥五號的備份,進(jìn)度會比較快,同時(shí)還會與其他國家合作,為國際合作伙伴提供10千克的載荷,再次展現(xiàn)我國在航天領(lǐng)域?qū)ν忾_放的態(tài)度。
在實(shí)現(xiàn)載人登月之后,我國還有更加宏偉的計(jì)劃,那就是建造國際月球科研站,也就是俗稱的月球基地。既然是“國際”,自然也是要和其他國家合作的。去年3月份,我國和俄羅斯正式簽署了合作備忘錄,聯(lián)手建造月球基地。目前來看,月球南極將是建造月球基地的最佳選址。
只有建造了月球基地,人類才有望獲得月球上最重要的資源氦-3,如果利用它進(jìn)行可控核聚變,其能源足夠人類用1萬年以上!而且,月球表面的重力只有地球的1/6,未來在這里發(fā)射火箭,我們的航天器將會飛得更遠(yuǎn)!
當(dāng)然了,建設(shè)月球基地的難度更大,需要解決水源、輻射、月夜等等技術(shù)難題,相信我國科學(xué)家能夠一一攻克這些難關(guān)。在月球基地建設(shè)計(jì)劃方面,我國的進(jìn)度可謂是世界領(lǐng)先,也期待著我國最先“占領(lǐng)”月球的那一天早日到來。