我国载人登月任务全面启动还有多少宇宙奥秘留待探索？

发布者：绝对征服 2023-9-19 23:01

潮新闻客户端记者黄慧仙通讯员江虹萱

视觉中国图

头顶，是蔚蓝色的地球低悬于漆黑的天空；脚下，是一片广阔的月海，经历几十亿年风化而来的月尘成了海中“波浪”。

几名宇航员缓步走下着陆器，在月面上踩下清晰的脚印。透过扬起的灰白色月尘，插在月面的那面五星红旗，在刺眼的阳光下显得格外醒目……

这样的画面，有望在2030年前实现。

近日，据中国载人航天工程办公室披露，我国载人月球探测工程登月阶段任务已全面启动实施，各项研制建设工作正在加紧推进。根据计划，我国将在2030年前实现中国人首次登陆月球，开展月球科学考察及相关技术试验等。

圜则九重，孰营度之？从“国家队”到民营航天，从载人登月到深空探索，寰宇之间，还有多少奥秘留待探索？

高性价比的登月工程

中国载人登月拢共分几步？

首先，发射月面着陆器，月面着陆器在环月轨道停泊等待，然后再发射新一代载人飞船，飞船与着陆器在环月轨道交会对接。航天员从飞船进入着陆器，着陆器与飞船分离后下降到月面，航天员开展月面活动。之后，航天员乘坐着陆器起飞上升与飞船对接，航天员进入飞船。飞船与着陆器登月舱分离后，返回地球。

在国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光看来，“高性价比”是我国载人登月方案的一大特色。

可以看到，在我国的载人登月计划里，月面着陆器和载人飞船是通过两枚运载火箭分别送上地月转移轨道的。杨宇光认为，分两次发射执行，是对于力求任务成功与降低潜在风险的权衡。

1971年7月30日，月球表面，阿波罗15号的着陆区。视觉中国图

截至目前，“阿波罗计划”是唯一成功的载人登月计划，由1枚土星5号重型火箭发射载人飞船和登月舱。同时代，苏联研制了N1重型火箭，计划发射7K-LOK月轨模块和LK登月舱，同样选择了由重型火箭一次性发射的方案。但一次性把月面着陆器和飞船这两件“庞然大物”送上天，便需要运力惊人的重型火箭。

“目前我国推力最大的的火箭是长征五号运载火箭。它可以将8吨多的物体送入地月转移轨道；但相比上世纪60年代美国的土星5号火箭，其运载能力则超45吨，相当于长征五号的五六倍之多，两者差距还是较为明显的。”杨宇光说。

倘若用直线思维来考虑，要提升运力便需研发比长征五号“胖”得多、“力气”大得多的重型火箭。但火箭直径决定了工艺规格等多重指标，重型火箭研发就意味着很多已有的研制条件需要改变，所投入的综合成本必然是巨大的。

因此，研发新一代重型火箭需要更长的周期，而充分利用长征五号的已有技术基础则有可能尽早实现载人登月。同时，我国的航天器交会对接技术已非常成熟可靠，这也为两次发射后的环月轨道成功交会对接提供了良好的条件。

2月25日，在载人航天工程三十周年成就展上，展出的长征十号火箭模型，是我国未来载人登月和深空探测任务的主力火箭。视觉中国图

从已有资料来看，目前正在研制的长征十号火箭，身材高挑，但“腰围”和长征五号一样，均为5米。这意味着，过去在长征五号运载火箭中所使用的各种基础设施、基础工艺设备等都可以继承沿用，保证了技术的成熟性。另外，其捆绑的助推级直径也是5米。因此，长征十号实际上有三个“胖五”的粗细。

“通过模块化组合，长征十号运载火箭的奔月轨道运载能力可达27吨。这一指标与美国现役SLS重型火箭初期型相当，足以发射大型载人飞船和登月舱，为执行两次发射的载人登月方案奠定了坚实基础。”杨宇光说，同时，长征五号、六号、七号、八号使用的是120吨级的煤油液氧发动机——YF-100系列，长征十号仅在其基础上作适度改进，形成了YF-100K和YF-100S，在“泵后摆”技术上取得突破，大大缩小了发动机体积。因此在同样5米直径的火箭模块中，长征十号就可以装下7台发动机，实现用“巧劲”提升火箭推力。

出色的高性价比才能更好地可持续。杨宇光说，未来，维持低成本月球科考，是保持月球探索活动可持续的一个重要条件。除了发射方案，像月球水资源等月面资源原位利用等也是需要重点关注的问题。

“给力”的民营航天

当我们将目光从载人登月计划投射向更广域范围时会发现，这一宏伟计划有序推进背后，映射出的正是中国航天蓬勃的生命力。

无论是发动机生产工艺创新，还是火箭助推剂差异化技术路线选择等，在业内人士看来，民营航天与“国家队”在火箭谱系的差异化竞争，既是航天事业降本增效的重要途径，也为未来的深空探索奠定厚实基础。

蓝箭的嘉兴火箭制造基地，火箭总装现场。蓝箭航天供图

日前，走入蓝箭航天嘉兴火箭制造基地可以看到，朱雀二号遥三火箭的总装工作正有条不紊地进行中，该火箭预计今年10月完成并进场，四季度择机发射。而就在不久前，由蓝箭自主研制的朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭从我国酒泉卫星发射中心升空，顺利进入预定轨道，成为全球首款成功入轨飞行的液氧甲烷火箭。

其实，从美国的SpaceX开启私营航天新时代以来，中国民营航天也在以强势姿态向太空发起冲刺，带来诸多惊喜。

2014年，国家从政策层面明确提出，支持民间资本参与国家民用空间基础设施建设。次年，国家发改委、财政部、国防科工局联合印发《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）》，明确传递了对民营火箭、卫星事业的支持。中国由此迎来了民营航天的“政策破冰”。许多火箭企业、卫星企业如雨后春笋般成长起来。

而今，在历经了一个从爆火到冷静的周期后，蓝箭航天、星际荣耀、星河动力、长光卫星、微纳星空等头部企业陆续突围、崭露头角，中国民营航天也迎来收获期。

正如SpaceX、蓝色起源这样的公司是站在美国科技工业的阶梯上探索一样，中国商业航天企业的创新与突围，则离不开中国航天事业数十年的积累沉淀。

一方面，目前民营航天企业的研发骨干力量基本来自体制内的“技术流”，“国家队”的人才输送和项目孵化作用显而易见。

另一方面，研制运载火箭是一件庞大而复杂的系统工程，一枚火箭零部件数量有时候多达十几万个，不可能由一家公司包揽完成。民营航天企业之所以能快速研制出高精尖的火箭产品，正得益于身后庞大的传统航天产业链的支撑。

底子不错，但“上天”没有捷径。“试错与追赶”，一直是中国民营航天的主旋律。

去年12月14日，蓝箭航天研发的朱雀二号遥一火箭执行首飞试验，由于二级游机异常关机故障，导致任务失利。

事后，蓝箭航天成立了故障归零专项工作组，针对故障采取改进措施，通过仿真、地面试验和发动机试车验证了改进措施的有效性，并于今年3月18日通过了故障归零专家评审。

朱雀二号运载火箭型号总指挥杜方平表示，朱雀二号遥一火箭飞行失利，表面上看因为推进剂输送管路存在设计余度不足，根本原因则是团队技术管理上的问题。

“通过归零工作，蓝箭完善了设计，消除了产品的薄弱环节，并进行了充分的地面试车验证。验证通过后将措施落实在了遥二产品的生产过程中。”杜方平说。

朱雀二号遥二火箭发射。蓝箭航天供图

“商业航天‘从0到1’的过程必然伴随着不同的认知、观点、路线，在优胜劣汰的过程中，也会催生出很多真正的创新型的企业，实现工艺、设计方法甚至产品构型上的创新，实现行业的迭代。”蓝箭航天CEO张昌武说，如果能尽快完成火箭的前期方案验证，成功向市场批量化交付，形成商业化的回报，那么下一步就能围绕火箭的可重复使用来作更多探索。

深空中有更远大的目标

载人航天有句经典的论述：造船为建站，建站为应用。同理，载人登月任务绝非“到此一游”“插旗就是胜利”。

“美国阿波罗登月的是以政治目标为驱动的，任务完成了，项目因为巨大的投入就难以为继。但数十年过去，随着航天技术的不断发展，我们在星辰大海的征途上有着更为远大的目标。”杨宇光说。

除了在2030年前完成中国载人登月任务以外，已经步入四期的嫦娥探月工程也在同步推进，将对月球南极展开综合探测，为此后多国一同建立月球科研基地验证部分技术。

在此基础之上，中国将牵头打造国际月球科研站。目前，俄罗斯、巴基斯坦、阿联酋和亚太空间合作组织等已签约加入国际月球科研站，还有十余个国家和组织正在协议谈判中。

载人登月只是中国载人深空探索的开始。

载人登月任务将推动中国的载人航天技术实现由近地走向深空的跨越式发展。杨宇光认为，未来还有可能看到长期有人驻留的月球科考基地,展开长期载人月球探测，并验证载人火星探测任务的技术和能力，为未来的火星探测任务作好准备。

9月4日，首次火星探测任务地面应用系统公开发布天问一号探测器上搭载的高分辨率相机等3个科学载荷在2023年1月至3月获取的科学数据。上海天文台相关专家告诉记者，未来，天问二号的小行星采样返回、天问三号的火星采样返回、天问四号的木星系和太阳系边际探测，以及嫦娥六号月球背面采样返回、嫦娥七号和八号月球南极探测等，都是非常值得期待的深空探测工程。

“在科学探测方面，未来主要是中国科学院国家空间科学中心等单位以科学目标为牵引，推进多种科学探测项目，如月球轨道低频射电望远镜阵列、引力波探测的太极计划、面向未来时域天文学和高能天体物理的爱因斯坦探针、增强型X射线时变与偏振空间天文台eXTP等。”该专家说。

东有启明，西有长庚。有捄天毕，载施之行。当我们向着更深的宇宙进发，胸壑之间便有了更广阔的天地和更漫长岁月里的沧海桑田之想。

在专家看来，过去只在科幻电影与科幻小说中出现的太空旅游等情节，已不再那么遥不可及。随着民营企业在航天生产领域的加入，未来火箭发射成本的降低，地球与火星廉价航线的开通，或将不再是天马行空的想象。