嫦娥六號(hào)發(fā)射成功了! 大家是不是也開始期待中國的載人登月了呢?2030年前如果要實(shí)現(xiàn)的話,我們還需要哪些裝備?載人登月還不是終點(diǎn),只是一個(gè)新的開始,這后面的計(jì)劃可太科幻了!
載人登月的初衷
咱先從最后一個(gè)問題說,我們的載人登月是為了和平利用太空資源,為了全人類長期穩(wěn)定的開發(fā)利用月球資源,后續(xù)我們還將建立國際月球科研站,實(shí)現(xiàn)長期有人無人的月面駐留探測。想要實(shí)現(xiàn)需要做好前期的準(zhǔn)備工作。“到此一游”可不是我們的初衷。
按照計(jì)劃我國在2030年前實(shí)現(xiàn)載人登月,開展月球科學(xué)考察及相關(guān)技術(shù)試驗(yàn),突破掌握載人地月往返、月面短期駐留、人機(jī)聯(lián)合探測等關(guān)鍵技術(shù),這個(gè)過程中我們要完成“登、巡、采、研、回”等多重任務(wù),形成獨(dú)立自主的載人月球探測能力。
這么多層次的研究發(fā)展任務(wù),就需要強(qiáng)大的各類裝備和技術(shù)來支持,火箭的運(yùn)載能力有多大,航天的舞臺(tái)就有多大。登陸月球,咱先看地球和月球之間的平均距離可是高達(dá)38.44萬公里。這得繞地球赤道跑將近10圈了!
要實(shí)現(xiàn)把人送上月球的目標(biāo),首先就需要更大推力的運(yùn)載火箭。前面說了,我們可不搞“到此一游”的象征性工程。既然去就要帶來實(shí)際的價(jià)值。我國首次的載人登月既要驗(yàn)證并實(shí)現(xiàn)地月往返運(yùn)輸系統(tǒng)的可靠性,驗(yàn)證整個(gè)任務(wù)過程中的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),又要帶回來點(diǎn)月球“土特產(chǎn)”,還要利用科學(xué)載荷實(shí)現(xiàn)科學(xué)研究,為后續(xù)的月球科研站的建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
我國航天任務(wù)向來是勤儉持家的,不會(huì)僅僅實(shí)現(xiàn)象征意義的登月,一定也會(huì)有眾多科學(xué)方面的產(chǎn)出。那么想要完美的實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo),就需要厚積薄發(fā),造出可靠性強(qiáng)的大推力火箭以及登月相關(guān)的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作!
還需要突破什么技術(shù)環(huán)節(jié)?需要什么裝備呢?
細(xì)說中國載人登月“裝備”
首先我們需要一枚大推力的運(yùn)載火箭, 長征十號(hào)應(yīng)運(yùn)而生,計(jì)劃2027年前后實(shí)施首飛,目前海南文昌發(fā)射場給它建造的總裝測試廠房和發(fā)射塔架等相關(guān)基礎(chǔ)建設(shè)正在進(jìn)行當(dāng)中。 我這次去也看到了,進(jìn)度還是很快的。
想要登月我們需要一艘全新的飛船,但針對后續(xù)我們空間站的擴(kuò)建以及地球月球航班化的規(guī)劃,一艘可重復(fù)使用的大型載人飛船是必須要滿足的硬性條件。夢舟新一代載人飛船應(yīng)運(yùn)而生,它具有兩個(gè)版本,可以搭載3~7名航天員,分近地軌道版和登月版。 登月版負(fù)責(zé)將3名航天員運(yùn)送到環(huán)月軌道并安全返回地球。
想要著陸月球還需要攬?jiān)轮懫鳎?fù)責(zé)將航天員從環(huán)月軌道安全護(hù)送到月球表面,并且再攜帶一些月球樣本和航天員一起月面起飛,再護(hù)送回夢舟飛船。攬?jiān)轮懫髦饕ǖ窃屡摵屯七M(jìn)艙兩個(gè)部分。推進(jìn)艙負(fù)責(zé)為月面著陸器近月制動(dòng)、著陸月球初始階段減速下降提供動(dòng)力,在完成初始階段減速下降后將被分離拋棄。
月球車是載人登月的必備裝備,可以長距離的幫助航天員進(jìn)行月面探測以及運(yùn)載月球樣本。目前來看會(huì)折疊搭載在攬?jiān)轮懫魃希嚓P(guān)設(shè)計(jì)方案正公開面向社會(huì)征集,進(jìn)行競爭擇優(yōu)選擇。按當(dāng)前任務(wù)設(shè)計(jì),載人月球車需要具備載人駕乘、月面移動(dòng)、定位支持、安全輔助等功能,看起來有點(diǎn)像咱們的新能源汽車哈。L2輔助駕駛是不是也得用上,可為航天員提供移動(dòng)、通信、探測輔助等保障,可以幫助航天員在著陸地點(diǎn)10公里的范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)探測。
與此同時(shí),隨著智能化的發(fā)展,我們的載人登月探測不會(huì)是完全靠航天員,而是人機(jī)協(xié)同進(jìn)行探測,這就需要月面輔助機(jī)器人,其相關(guān)研究都在穩(wěn)步進(jìn)行中。
而人想要在月面行走工作探測,登月服必不可少,相比目前我們空間站正在使用的“飛天”艙外航天服還是有比較大區(qū)別。 首先腿部、肩部和手部的操控性需要更加靈活,腳部由于接觸月面,需要特殊材料設(shè)計(jì)。月塵是極其鋒利的細(xì)小顆粒,登月服還要具備非常強(qiáng)的耐磨性。我國正在研制的登月服采用半硬式構(gòu)型,單次工作時(shí)間不少于8小時(shí),具備支持航天員月面出艙活動(dòng)所需的作業(yè)、行走、攀爬、下蹲、駕車、人機(jī)協(xié)同等工作能力。 根據(jù)2024年4月的消息,我國的登月服已完成方案研制工作,正在全面開展初樣產(chǎn)品生產(chǎn)和各項(xiàng)試驗(yàn)。
那么簡單來說,想要實(shí)現(xiàn)我們可持續(xù)發(fā)展的載人登月,需要的裝備是長征十號(hào)火箭,夢舟新一代載人飛船,攬?jiān)轮懫?,載人月球車,月面輔助機(jī)器人,登月服,鵲橋中繼星嫦娥七號(hào)、嫦娥八號(hào)月面探測器,以及相關(guān)的深空探測和地球上地面的配套設(shè)施。從簡單來說都是一項(xiàng)非常龐大的綜合系統(tǒng)。
這還沒包括,地面的航天員月面模擬訓(xùn)練系統(tǒng),各種航天器的測試系統(tǒng),月球車的開發(fā)系統(tǒng)等等復(fù)雜的難以想象的設(shè)備設(shè)施和體系。
實(shí)現(xiàn)載人登月分幾步
要想實(shí)現(xiàn)載人登月總共分幾步呢?大家一起來算一算哈。
我們需要發(fā)射兩枚長征十號(hào)火箭,第一枚先單獨(dú)發(fā)射攬?jiān)轮懫鞯江h(huán)月軌道等待;第二枚發(fā)射3名航天員和夢舟載人飛船與攬?jiān)轮懫髟诃h(huán)月軌道進(jìn)行交會(huì)對接,2名航天員進(jìn)入攬?jiān)轮懫鲗?shí)施載人登月,1名航天員駐留夢舟載人飛船在軌飛行;2名航天員完成既定登月任務(wù)之后乘坐攬?jiān)轮懫魃仙倥c夢舟載人飛船交會(huì)對接,轉(zhuǎn)移采集到的月球樣本;3名航天員攜帶月球樣本搭載夢舟載人飛船與攬?jiān)轮懫鞣蛛x后返回地球。
大家算算總共分幾步呢?
嫦娥六號(hào)在嫦娥探月四期任務(wù)中處于什么階段,會(huì)起到什么作用呢?
探月四期工程包含嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)和嫦娥八號(hào),任務(wù)目標(biāo)是在南極初步建設(shè)國際月球科研站的基本型。
嫦娥六號(hào)將實(shí)現(xiàn)人類首次月球背面采樣返回,既是實(shí)現(xiàn)了人類從未觸及到的月球背面的實(shí)物月球樣品,也是在為后續(xù)的載人登月的探測打下基礎(chǔ)。嫦娥六號(hào)任務(wù)將突破月球逆行軌道設(shè)計(jì)與控制、月背智能采樣和月背起飛上升等關(guān)鍵技術(shù),實(shí)施月球背面自動(dòng)采樣返回,同時(shí)開展著陸區(qū)科學(xué)探測和國際合作。
通過嫦娥六號(hào)著陸的月球南極艾特肯盆地的采回來的樣品進(jìn)行研究,在載人登月之前我們可以通過研究大致確定該地區(qū)月球資源的可利用價(jià)值的方向,這可以看作是未來載人登月的前瞻性研究,能夠提供給載人登月后研究月球資源時(shí),更具體化和方向化的研究策略和目標(biāo)。
與其他登月裝備的研制同時(shí)進(jìn)行,對于未來載人登月開展月球相關(guān)研究節(jié)省了極大的時(shí)間成本。不必載人登月后再研究再?zèng)Q定如何開發(fā)月球資源。這對于整個(gè)月球探測來說都是事半功倍,極具前瞻性的規(guī)劃。同時(shí)也節(jié)省了大量人力物力和資金成本,充分發(fā)揮了我們勤儉持家的優(yōu)良傳統(tǒng)!
載人登月只是開始,未來更夢幻
載人登月還不是終點(diǎn),只是一個(gè)新的開始,未來,我們主導(dǎo)建立的國際月球科研站或?qū)⒆鳛轱w向更遠(yuǎn)深空的探測中轉(zhuǎn)站。計(jì)劃2030年前后建成基本型,2040年前后建成完善型,之后建設(shè)應(yīng)用型月球科研站,由科研型試驗(yàn)站逐步升級(jí)到實(shí)用型、多功能的月球基地??纯垂?,月球基地可不是科幻,我們能力實(shí)現(xiàn)的!有朝一日,中國人也將踏上火星的表面!那個(gè)時(shí)候,月球基地就成為中轉(zhuǎn)站了!曾經(jīng)的科幻,如今是我們的目標(biāo)!
讓我們期待嫦娥六號(hào)成功返回地球,創(chuàng)造人類新的歷史,揭開神秘月球背面的好消息吧!
參考信息:
新華社:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1771897598884382576&wfr=spider&for=pc
央視網(wǎng):https://baijiahao.baidu.com/s?id=1787691663561252998&wfr=spider&for=pc
光明網(wǎng):https://baijiahao.baidu.com/s?id=1771267668127025637&wfr=spider&for=pc
中國探月與深空探測網(wǎng):http://www.clep.org.cn/index.html
中國載人航天官網(wǎng):https://www.cmse.gov.cn/
中國科學(xué)院:https://www.cas.cn/kj/202304/t20230426_4885366.shtml?ivk_sa=1023197a
本文為科普中國·星空計(jì)劃扶持作品
作者 | 房廣林 科技領(lǐng)域科普大V
審核 | 周炳紅 中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心研究員
出品 | 中國科協(xié)科普部
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