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不同于阿波罗计划,为何我国的载人登月要发射两艘火箭?

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jameswangchip|  楼主 | 2024-3-3 20:51 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
  2023年 7月12日,中国载人航天工程办公室公开了我国载人航天的初步登月方案。而伴随着对方案的解读越来越多,其中一点信息也是引起了很多航天爱好者的好奇:不同于当年的阿波罗11号,为何我国的载人登月要发射两艘火箭呢?

关于登月方案

为了要搞懂这一点,我们要先来看看世界上有哪几种登月方案:

(一) 直飞、直返

也就是通过在地球上直接发射一艘航天器降落到月球上、最省时省力的发射方式。

不过,在这种方案里的航天器全程没有与其他航天器接触的机会,而这意味着发射时的全部质量都需要一并降落到月球并返回地球,这种技术对人类还为时尚早~

(二)地球轨道交会对接(EOR)

将航天器分成几个部分,分别发射送入低地球轨道LEO,并在那里组装,再转向月球航线。

这种方案相较于第一种明显考虑了火箭的运载能力,但这样整个周期过长,地球与月球之间往返的推进剂需求巨大,效率差,因此也不适合。

(三)月球轨道交会对接(LOR)

将航天器送至月球轨道,然后将包含着陆器等在内的部分降落到月球上,完成科研任务后其上升部分再返回轨道与主航天器会合并返回地球。周期短,消耗小,因此这也是目前主流的登
月方案。

除了目前这三种方案之外,NASA还提出了一种“未来方案”,也就是阿尔忒弥斯计划中的“月球门户”。

“月球门户”指的是建造一个在月球轨道运行的空间站,而NASA通过“猎户座”飞船先将航天员送至空间站,再换乘“星舰”登月舱登陆月球。毫无疑问,依托于空间站来登陆,不论是安全性、稳定性,亦或是便捷性都将大大加强,这也是世界航天未来的重要研究方向之一。


当然,这种“未来方案”也是我国正在建设的国际月球科研站重要的目标之一。

(全在我们的计划之内哦~)

关于我国登月方案

那么既然已经搞明白了三种登月方案,那么我们就再来看看我国登月方案吧。

其实从嫦娥五号采样返回开始,我国一直延续采用的都是第三种月球轨道交会对接(LOR)方案。而我国这次公布的登月初步方案,正是基于第三种方案的优化版。

通过采用两艘运载火箭分别将载人飞船和登月舱送入月球轨道,这将意味着火箭运载能力可以成倍提升,而相较于重新研发运力更大的新型火箭所需要考虑的成本、难度、效率,无疑这是目前最省时省力的方案。

之前的阿波罗计划,使用的也是第三种方案,不过它并非采用两艘运载火箭而只是一艘土星五号,这也正是这次方案公布引起大家关心的地方。

可以说,我国这次选取的方案,其实是比阿波罗计划更加复杂、但更加保险且利于科研任务展开的方案。

而像美国目前的阿尔忒弥斯三号方案,其实也采取了和我国类似的采用两艘火箭的方式,这样的登月方案更加合理也易于实施已经成为了目前的共识。

关于方案实施

为了保障我国登月的顺利进行,新一代载人运载火箭“**十号”目前也正在研制中,并为了更好适应任务需求进行了有助推和无助推两种构型的设计。

而考虑到未来要首先进行的无人飞行验证,预计**十号将在2027年将具备真正的载人首飞能力。

除了载人运载火箭的设计开发之外,新一代的载人飞船、月面着陆器、载人月球车等均在研制中。更令人振奋的是,我国还计划发射一个具备大范围移动、可在月面长期无人自主活动、
支持航天员短期驻留的月面移动实验室。

伴随着越来越多的商业航天公司入场,我国航天事业的社会参与度积极提升、成果转化更加流畅顺利,国家队+商业航天的模式,正在帮助着航天事业走向新的高点。

相信在2030年之前,我们一定可以看到中国人自己的航天员在月面上高举五星红旗!
近日,中国载人航天工程办公室公布了中国载人登月初步方案,计划2030年前实现登月开展科学探索。从嫦娥一号拍摄全月球影像图,到嫦娥五号带着珍贵月壤返回地球,中国在月球探测
中不断取得重大进展,承载着人类的太空探索之梦。

两次发射 实现登月梦

根据中国载人月球探测工程登月阶段任务方案,中国计划在2030年前实现载人登陆月球,开展月球科学考察及相关技术试验,突破掌握载人地月往返、月面短期驻留、人机联合探测等关键
技术,完成“登、巡、采、研、回”等多重任务,形成独立自主的载人月球探测能力。

其后,中国将探索建造月球科研试验站,开展系统、连续的月球探测和相关技术试验验证,推动载人航天技术由近地走向深空的跨越式发展,深化人类对月球和太阳系起源与演化的认识,
为月球科学的发展贡献中国智慧。

历史上,美国阿波罗计划通过土星5号运载火箭一次发射完成登月。与此不同的是,中国载人登月将通过两次发射来完成,即采用两枚运载火箭,分别将月面着陆器和载人飞船送至地月转
移轨道,飞船和着陆器在环月轨道交会对接,航天员从飞船进入月面着陆器。

随后,月面着陆器将下降着陆于月面预定区域,航天员登上月球开展科学考察与样品采集。完成既定任务后,航天员将乘坐着陆器上升至环月轨道与飞船交会对接,并携带样品乘坐飞船返
回地球。

国际月球科研站将成为月球表面和月球轨道长期自主运行、短期有人参与,可扩展、可维护的综合性科学实验设施。科研站的建设将按照3个阶段分步实施——计划2028年前建成基本型,
开展月球环境探测和资源利用试验验证;2040年前建成完善型,开展日地月空间环境探测及科学试验,并建成鹊桥通导遥综合星座,服务载人登月和火星、金星等深空探测;之后建设应用
型月球科研站,由科研型试验站逐步升级到实用型、多功能的月球基地。

探月四期 建成科研站

自2007年发射嫦娥一号月球探测卫星以来,中国的探月之路书写了人类文明发展历程中的惊鸿之笔。2010年发射的嫦娥二号首次实现对小行星的飞跃探测;2013年升空的嫦娥三号携带
着“玉兔号”月球车,实现了落月梦想;2018年发射的嫦娥四号首次实现人类月球背面软着陆……

2020年,嫦娥五号探测器把1731克月球样品带回地球,持续创造丰硕的研究成果。2022年9月,中国科学家首次发现月球上的新矿物并命名为“嫦娥石”,这也让中国成为世界上第三个
发现月球上新矿物的国家。

在载人登月之前,中国还将全面推进探月工程四期,包括嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号任务。

中国探月工程总设计师吴伟仁介绍,嫦娥六号将于2024年前后发射,实施首次月背采样返回任务;嫦娥七号将于2026年前后发射,开展月球南极的环境与资源详查,争取能够在月球南极找
到水;嫦娥八号将于2028年前后发射,开展月球资源利用试验验证,构建月球科研站基本型。

吴伟仁说,嫦娥八号将与嫦娥七号月面探测器组成月球科研站基本型,包括月球轨道器、着陆器、月球车、飞跃器以及若干科学探测仪器。中国计划以月球为主要基地,建立集数据中继、
导航、遥感于一体的月球互联网,对月球上的一些资源和探测器实行有效管理。

未来,国际月球科研站或将作为飞向更远深空的探测中转站。

值得一提的是,探月探测领域的国际交流与合作也将持续进行。例如嫦娥六号任务和小行星探测任务将提供搭载平台和载荷资源的机会。而国际月球科研站将由中国联合多国共同建设。今
年4月,中国国家航天局与亚太空间合作组织签署了关于国际月球科研站合作联合声明,双方将在国际月球科研站论证、工程实施、运营和应用方面开展广泛而深入的合作。

运载火箭 满足新需求

火箭的运载能力有多大,航天的舞台就有多大。目前正在太空中运行的中国空间站,处于距离地球约400公里的近地轨道上。与之相比,地球和月球之间的平均距离可达38.44万公里。要实
现把人送上月球的目标,需要更大推力的运载火箭。

针对载人登月的目标,中国新一代载人飞船和火箭的研发工作已全面启动,包括研制新一代载人运载火箭(**十号)、新一代载人飞船、月面着陆器、登月服等飞行产品,新建发射场相关
测试发射设施设备等。

根据中国载人航天工程发展规划,为发射我国新一代载人飞船和月面着陆器而全新研制的载人运载火箭,预计在2027年首飞。

中国工程院院士、航天科技集团一院**系列运载火箭总师顾问龙乐豪说,新一代载人运载火箭的近地轨道的运载能力可达70吨左右,地月转移轨道的运载能力约27吨,火箭的箭体直径与**五号运载火箭相当,通过将已经成熟的火箭技术进行综合运用,满足载人登月的任务需求。

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