大約二十多天前，大洋彼岸的NASA召開(kāi)了阿爾忒彌斯載人登月計(jì)劃的發(fā)布會(huì)，會(huì)上該局負(fù)責(zé)人比爾·納爾遜直截了當(dāng)?shù)乇硎荆?strong>當(dāng)前正在進(jìn)行一場(chǎng)太空競(jìng)賽，不希望其他國(guó)家率先載人登月。

NASA負(fù)責(zé)人比爾·納爾遜

但是，這事可由不得他們。

的確，NASA已經(jīng)順利完成阿爾忒彌斯一號(hào)任務(wù)，成功實(shí)施了獵戶(hù)座飛船的無(wú)人繞月飛行任務(wù)，但要知道這項(xiàng)任務(wù)的曠日持久。依托一系列成熟技術(shù)用于發(fā)射獵戶(hù)座飛船的SLS太空發(fā)射系統(tǒng)研發(fā)了十一年才完成首飛，獵戶(hù)座飛船則更久，整整十七年。

返回地球后的獵戶(hù)座飛船返回艙

與之對(duì)比，我方旨在服務(wù)載人登月任務(wù)的新一代載人飛船試驗(yàn)船從全面研制工作啟動(dòng)到完成飛行試驗(yàn)只用了不到四年時(shí)間，雖說(shuō)這是一款試驗(yàn)飛船，但也是由返回艙+推進(jìn)艙的完整構(gòu)型。兩相對(duì)比，效率差異顯而易見(jiàn)。

新一代載人飛船試驗(yàn)船

返回地球后的我國(guó)新一代載人飛船試驗(yàn)船返回艙

新一代載人飛船試驗(yàn)船返回艙內(nèi)部

近期關(guān)于我方載人登月的裝備研制進(jìn)展喜訊也是接連不斷，比如，載人登月用新一代載人飛船15千牛再生冷卻軌控發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)了地面熱試車(chē)和高空模擬熱試車(chē)驗(yàn)證，單次連續(xù)工作時(shí)間達(dá)到了1000秒。

15千牛再生冷卻軌控發(fā)動(dòng)機(jī)

還有，早在去年，我們就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)新一代載人運(yùn)載火箭用130噸級(jí)泵后擺液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)累積1萬(wàn)秒整機(jī)熱試車(chē)考核。

130噸級(jí)泵后擺液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)

這些也僅僅是我們載人登月工程快速推進(jìn)的一個(gè)局部，面對(duì)此情此景，NASA的壓力確實(shí)不小。

阿爾忒彌斯計(jì)劃目前最樂(lè)觀的載人登月時(shí)間是2026年，但這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)是很難保證的，主要是因?yàn)樽鳛樵旅嬷懫鞯牡窃掳嫘桥灥男录夹g(shù)應(yīng)用比例太高，而載人航天又是人命關(guān)天，新技術(shù)驗(yàn)證需要大量的時(shí)間和資源投入。

當(dāng)然了，我們從未表示要與NASA進(jìn)行所謂的登月競(jìng)賽，而是始終按照自己的節(jié)奏推進(jìn)月球探測(cè)工程，如果最終得到一個(gè)無(wú)心插柳柳成蔭的結(jié)果，也是情理之中，因?yàn)榉蛭ú粻?zhēng)，故天下莫能與之爭(zhēng)。

七年，我們只需要再有七年時(shí)間就能實(shí)現(xiàn)載人登月，用時(shí)之短將創(chuàng)造新的人類(lèi)紀(jì)錄，因?yàn)闀r(shí)間周期比昔日阿波羅登月計(jì)劃更短，他們用了九年時(shí)間。

繼今年上半年載人航天辦官宣載人登月階段任務(wù)已經(jīng)啟動(dòng)實(shí)施之后，近日，又宣布啟動(dòng)載人月球探測(cè)任務(wù)新飛行器征名活動(dòng)。

此次征名活動(dòng)順帶發(fā)布了更為完整的載人登月宣傳視頻，使得我們可以對(duì)我國(guó)載人登月任務(wù)有更為準(zhǔn)確的認(rèn)知。

我國(guó)載人登月任務(wù)將采用兩次發(fā)射，環(huán)月軌道對(duì)接的任務(wù)實(shí)施方案：

第一步：使用一枚CZ-10貨運(yùn)版火箭將月面著陸器送入地月轉(zhuǎn)移軌道，月面著陸器自行進(jìn)入環(huán)月軌道繞飛等待。

CZ-10火箭

月面著陸器由推進(jìn)艙、登月艙組成，發(fā)射質(zhì)量約26噸。

月面著陸器

第二步：使用一枚CZ-10載人版火箭將新一代載人飛船送入地月轉(zhuǎn)移軌道，新一代載人飛船自行進(jìn)入環(huán)月軌道。

新一代載人飛船是在新一代載人飛船試驗(yàn)船基礎(chǔ)上升級(jí)改進(jìn)而來(lái)，后者曾于三年前搭乘CZ-5B遙一火箭成功實(shí)施了首飛試驗(yàn)任務(wù)。成功驗(yàn)證了包括自主變軌、近第二宇宙速度再入熱流燒蝕、自適應(yīng)預(yù)測(cè)校正制導(dǎo)、群傘減速、氣囊緩沖著陸等一系列新技術(shù)，為載人登月任務(wù)的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

新一代載人飛船由推進(jìn)艙、返回艙組成，發(fā)射質(zhì)量與月面著陸器一樣，也是約26噸。

新飛船返回艙內(nèi)部可居住容積非常大，為世界各型現(xiàn)役飛船之最，甚至有供航天員就餐娛樂(lè)的位置設(shè)計(jì)，也有獨(dú)立的衛(wèi)生間，內(nèi)飾設(shè)計(jì)相較于神舟系列飛船也更具科技感現(xiàn)代感。

仿真模擬返回艙內(nèi)飾

該型飛船可以搭載3名航天員至環(huán)月軌道，在執(zhí)行近地軌道空間站天地往返運(yùn)輸任務(wù)時(shí)可搭載7名航天員，可以滿(mǎn)足后續(xù)空間站二期擴(kuò)建的航天員天地往返運(yùn)輸需求。

從宣傳畫(huà)面中可以看到，新飛船推進(jìn)艙配置有二次展開(kāi)設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能電池翼，如此設(shè)計(jì)可以減小太陽(yáng)翼收攏狀態(tài)下的尺寸，以適應(yīng)運(yùn)載火箭整流罩的包絡(luò)，也可以保證有較大的展開(kāi)尺寸，布置的太陽(yáng)能電池?cái)?shù)量更多，據(jù)推測(cè)，該太陽(yáng)翼將采用高光電轉(zhuǎn)換效率的三結(jié)砷化鎵太陽(yáng)能電池，以滿(mǎn)足新飛船的電力需求。

第三步：新一代載人飛船與月面著陸器在環(huán)月軌道交會(huì)對(duì)接，屆時(shí)兩個(gè)航天器對(duì)接后將形成近50噸的組合體，為什么是近50噸，而不是超過(guò)50噸？因?yàn)橐紤]到月面著陸器與新飛船在進(jìn)入繞月軌道時(shí)皆需要執(zhí)行近月制動(dòng)減速任務(wù)，會(huì)消耗大量的燃料，重量自然也就降低了。

形成組合體后，新飛船3名航天員中的2名航天員進(jìn)入月面著陸器登月艙，并執(zhí)行登月任務(wù)，1名航天員留守新飛船。

待確認(rèn)月面著陸器狀態(tài)、登月時(shí)間窗口等條件具備后，新飛船與月面著陸器分離，后者開(kāi)始執(zhí)行登月任務(wù)。

可以看到，新一代載人飛船與月面著陸器配置的太陽(yáng)翼構(gòu)型完全不同，前者是二次展開(kāi)設(shè)計(jì)的剛性太陽(yáng)翼，后者則是呈扇形展開(kāi)的柔性太陽(yáng)翼，這是因?yàn)楹笳邔?duì)于重量更為敏感，有強(qiáng)烈的減重需求，有更輕的重量就可以降低登月艙月面著陸、月面起飛階段的燃料消耗。

月面著陸器的減重需求是全方位的，除了太陽(yáng)翼，還有艙體結(jié)構(gòu)，比如科研人員曾在央視這樣說(shuō)道，我們用一年多的時(shí)間，完成了上百次的迭代和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，我們現(xiàn)在整個(gè)艙壁的厚度已經(jīng)達(dá)到了一毫米左右，還要保證航天員在月面上的工作安全，還要設(shè)置里面艙內(nèi)的環(huán)境，所以它的難度是非常大的。

月面著陸器分離后在進(jìn)入登月下降程序之前還將收攏太陽(yáng)翼，進(jìn)入下降程序后就輕車(chē)熟路了。

截至目前，我們已經(jīng)成功實(shí)施嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)、嫦娥五號(hào)三次登月任務(wù)，成功率高達(dá)100%，在實(shí)施載人登月任務(wù)之前還將實(shí)施若干次無(wú)人登月任務(wù)，登月技術(shù)的可靠性將再上一個(gè)新臺(tái)階。

雖說(shuō)有無(wú)人登月技術(shù)為依托，但載人登月任務(wù)的工程約束條件與無(wú)人登月畢竟不同，其中一個(gè)最大的不同點(diǎn)就在于著陸重量的約束，為了在保障航天員安全的基礎(chǔ)上盡可能降低著陸重量，科研人員為月面著陸器設(shè)計(jì)了全新的登月方案。

從環(huán)月軌道到月面通常有這么幾個(gè)階段：主減速段、快速調(diào)整段、接近段、懸停段、避障段、緩速下降段，月面軟著陸的一個(gè)主要目標(biāo)就是將著陸器的飛行速度從六千多公里每小時(shí)降至零。

不同于登陸火星的探測(cè)器可以利用火星大氣進(jìn)行氣動(dòng)減速，登月探測(cè)器需要完全依靠自主動(dòng)力進(jìn)行動(dòng)力減速，因此主減速段將消耗大量的燃料，同時(shí)在完成動(dòng)力減速段后著陸器也基本接近了著陸區(qū)上空。

如果按照嫦娥五號(hào)的模式，由著陸器承擔(dān)月面著陸任務(wù)，再由上升器承擔(dān)月面起飛任務(wù)，那么月面著陸器從地球出發(fā)的發(fā)射質(zhì)量將超過(guò)27噸，這就超過(guò)了CZ-10火箭的運(yùn)力，為此月面著陸器獨(dú)辟蹊徑，將下降登月過(guò)程中的主減速段任務(wù)交由推進(jìn)艙負(fù)責(zé)。

推進(jìn)艙完成主減速段任務(wù)后與著陸器分離，著陸器在4臺(tái)7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)及姿控發(fā)動(dòng)機(jī)配合下完成后續(xù)階段的調(diào)姿、減速、避障等任務(wù)，獨(dú)自軟著陸于月球表面。

推進(jìn)艙負(fù)責(zé)主減速段的動(dòng)力減速任務(wù)

整個(gè)登月過(guò)程將主要由基于機(jī)器視覺(jué)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)負(fù)責(zé)，同時(shí)航天員手控著陸為備份，如同載人航天器交會(huì)對(duì)接任務(wù)中的自動(dòng)交會(huì)對(duì)接與手控交會(huì)對(duì)接一樣，人機(jī)互為備份，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性安全性。

相信載人登月艙也會(huì)應(yīng)用嫦娥系列著陸器的激光三維成像精避障技術(shù)

載人登月艙著陸月面

著陸器著陸月面后，艙內(nèi)兩名航天員將身著月面艙外服出艙，出艙后還將展開(kāi)由著陸器攜帶的載人月球車(chē)。

畫(huà)面中登月艙右側(cè)掛載的便是月球車(chē)

載人月球車(chē)的作用是擴(kuò)大航天員在月面的活動(dòng)范圍，實(shí)現(xiàn)在更廣大月面區(qū)域內(nèi)的采樣科考任務(wù)，該月球車(chē)重約200公斤，可搭乘兩名航天員在半徑10公里范圍內(nèi)活動(dòng)。

兩名航天員完成月面作業(yè)后，進(jìn)入著陸器，此時(shí)著陸器將承擔(dān)上升器的功能，自月面點(diǎn)火發(fā)射起飛，此前在登月階段推進(jìn)艙承擔(dān)了主減速段任務(wù)，為著陸器節(jié)省了大量的燃料，這部分節(jié)省的燃料就是用來(lái)執(zhí)行月面起飛任務(wù)。

當(dāng)著陸器自月面起飛進(jìn)入環(huán)月軌道后，再與在環(huán)月軌道等待的新一代載人飛船對(duì)接，完成對(duì)接后兩名登月航天員進(jìn)入飛船返回艙，并將月面采集的樣品、實(shí)驗(yàn)載荷等物品轉(zhuǎn)移至返回艙，隨后月面著陸器與新一代載人飛船分離，后者獨(dú)自經(jīng)月地轉(zhuǎn)移軌道返回地球。

載人登月艙與新一代載人飛船環(huán)月軌道對(duì)接

新一代載人飛船月地返回

在實(shí)施正式的載人登月任務(wù)之前，預(yù)計(jì)還將有若干次飛行試驗(yàn)，比如新一代載人飛船無(wú)人繞月飛行、新一代載人飛船有人繞月飛行、新一代載人飛船+月面著陸器的全流程無(wú)人登月演示飛行。

新一代載人飛船+月面著陸器的全流程無(wú)人登月演示飛行是前所未有的，此項(xiàng)任務(wù)將在無(wú)人狀態(tài)下全面檢驗(yàn)載人登月的全流程環(huán)節(jié)所用到的幾乎全部關(guān)鍵技術(shù)。昔日阿波羅載人登月計(jì)劃就沒(méi)有實(shí)施此項(xiàng)飛行試驗(yàn)的條件，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的人類(lèi)并沒(méi)有掌握著陸末段的懸停避障技術(shù)，只能依賴(lài)航天員的手控著陸避障，以實(shí)現(xiàn)高可靠的安全登月。

阿波羅10號(hào)是阿波羅11號(hào)載人登月前唯一一次將登月艙帶至環(huán)月軌道的飛行試驗(yàn)，其與月面最近距離15.6公里。

話(huà)說(shuō)，我們的第一次載人登月會(huì)降落在哪里呢？月球正面區(qū)域是大概率的，甚至月球極區(qū)都可能不會(huì)選擇，首次載人登月最核心的指標(biāo)仍然是安全，因?yàn)檩d人航天人命關(guān)天，確保高可靠的測(cè)控通信是確保安全的基礎(chǔ)，也只有月球正面非極區(qū)月面的登月活動(dòng)可以不需要中繼衛(wèi)星。

月球正面

如果為了突出科學(xué)價(jià)值，那么可以在廣大的月球正面區(qū)域仔細(xì)遴選人類(lèi)未曾觸及的著陸區(qū)，但如果要突出工程技術(shù)能力，還可以選擇降落在嫦娥三號(hào)旁邊。

近十年前，玉兔號(hào)月球車(chē)的故障一直也是一個(gè)遺憾，由于不能實(shí)地考察，該月球車(chē)的故障全貌也未能100%完全定位，如果借著首次載人登月的機(jī)會(huì)，以嫦娥三號(hào)著陸區(qū)為目標(biāo)實(shí)施定點(diǎn)落月，不僅可以體現(xiàn)我們的高精度控制能力，也可以去看看我們的老朋友“玉兔號(hào)月球車(chē)”，是技術(shù)與情懷的結(jié)合，此項(xiàng)任務(wù)也曾是嫦娥四號(hào)的任務(wù)選項(xiàng)。

玉兔號(hào)月球車(chē)

嫦娥三號(hào)著陸器

要實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)落月，就必須掌握地形相對(duì)導(dǎo)航技術(shù)，而此項(xiàng)技術(shù)正好會(huì)在正式實(shí)施載人登月任務(wù)之前的嫦娥七號(hào)無(wú)人探月任務(wù)中進(jìn)行驗(yàn)證并實(shí)現(xiàn)。

我國(guó)載人登月任務(wù)并不是為了載人登月而載人登月，而是將載人登月視為載人往返于地月空間的交通能力，正如同神舟系列飛船之于空間站一樣，當(dāng)年我們是“載人為建站，建站為應(yīng)用”，如今我們也是“載人登月為月面建站，月面建站為應(yīng)用”。

與載人登月任務(wù)同步實(shí)施的還有以嫦娥七號(hào)、嫦娥八號(hào)兩個(gè)大規(guī)模無(wú)人月球探測(cè)任務(wù)，這兩個(gè)任務(wù)將構(gòu)建起月面科研站的基本型，并為后續(xù)更大規(guī)模的月面科研站建設(shè)選址。

要不了太久，我們的航天員不僅可以登上月球，還能造訪(fǎng)我們的月面科研站，從而構(gòu)建起面向長(zhǎng)遠(yuǎn)未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展的載人月球探測(cè)體系。