7月12日上午,中國載人航天工程辦公室副總師張海聯(lián)在第九屆中國(國際)商業(yè)航天高峰論壇上披露,我國計劃在2030年前實現(xiàn)載人登陸月球開展科學(xué)探索,其后將探索建造月球科研試驗站,開展系統(tǒng)、連續(xù)的月球探測和相關(guān)技術(shù)試驗驗證。
目前,我國載人登月的初步方案是:采用兩枚運(yùn)載火箭分別將月面著陸器和載人飛船送至地月轉(zhuǎn)移軌道,飛船和著陸器在環(huán)月軌道交會對接,航天員從飛船進(jìn)入月面著陸器。其后,月面著陸器將下降著陸于月面預(yù)定區(qū)域,航天員登上月球開展科學(xué)考察與樣品采集。在完成既定任務(wù)后,航天員將乘坐著陸器上升至環(huán)月軌道與飛船交會對接,并攜帶樣品乘坐飛船返回地球。為完成這項任務(wù),我國科研人員正在研制長征十號運(yùn)載火箭、新一代載人飛船、月面著陸器、登月服、載人月球車等裝備。
截至目前,全球范圍內(nèi),僅有美國在上世紀(jì)60年代末和70年代初曾多次實現(xiàn)載人登月,此后全球未有新的載人登月案例。
隨著空間技術(shù)的發(fā)展,1959年,蘇聯(lián)發(fā)射的“月球1號”飛到月球附近,進(jìn)行繞月飛行,開始了人類對月球的考察。
1969年7月21日,美國的“阿波羅11號”宇宙飛船載著3名宇航員成功登上月球,美國宇航員尼爾·阿姆斯特朗在踏上月球表面這一歷史時刻時,曾說:“這只是我一個人的一小步,但卻是整個人類的一大步?!?/p>
自1972年12月美國“阿波羅17號”飛船返回地球、美國結(jié)束“阿波羅”登月計劃后,半個世紀(jì)以來,美國、蘇聯(lián)及俄羅斯從此再未進(jìn)行過任何載人登月任務(wù)。
縱觀各國載人登月方案,美國主導(dǎo)的“阿爾忒彌斯計劃”宣傳最多。該計劃總體上分為3步:第一步是名為“阿爾忒彌斯-1”的無人繞月飛行測試任務(wù),已于去年底順利完成;當(dāng)前,美國宇航局正在籌備第二步——擬于2024年底發(fā)射的“阿爾忒彌斯-2”載人繞月任務(wù),4名航天員自今年4月選定后,目前正在加緊訓(xùn)練準(zhǔn)備;第三步之始則是原定于2025年底發(fā)射的“阿爾忒彌斯-3”任務(wù),擬實現(xiàn)自1972年以來的人類“重返月球”。
2018年,俄羅斯公布了載人登月計劃,包括在國際空間站和月球軌道上測試一系列新技術(shù),嘗試組建繞月空間實驗室,探索著陸月球新方式,爭取在2035年左右建成月球基地等。按最初規(guī)劃,俄方將在月面或月球軌道上建立模塊化實驗研究設(shè)施,支持不同時長的載人科研任務(wù),并實施地月之間往返轉(zhuǎn)移。不過,隨著形勢變化,俄羅斯載人登月前景面臨著較大的不確定性。
此外,歐空局、日本、印度都提出了載人登月計劃,與重型火箭“直達(dá)”月球軌道這種傳統(tǒng)模式大不相同。雖然這些未必能如期執(zhí)行,但都體現(xiàn)了新時代載人登月路徑的不同選擇。
從2016年起至今,中國發(fā)射的太空任務(wù)多達(dá)200余次,其中就包括了從“嫦娥一號”到“嫦娥五號”的5個月球探測器。最先發(fā)射的嫦娥一號和嫦娥二號是繞月探測器,而嫦娥三號和嫦娥四號為落月探測器。
其中,嫦娥四號于2019年1月3日成功著陸于月球背面,使中國成為世界上第一個在月球背面著陸航天器的國家。
而嫦娥五號于2020年12月17日攜帶著采集的1731克月球樣本順利返回地球,這使得我國成為世界上第三個成功取得月球樣本的國家。
現(xiàn)在,距離2030年還有不到7年時間,我國載人登月現(xiàn)在的準(zhǔn)備怎么樣了呢?
據(jù)中國載人航天工程辦公室主任助理季啟明介紹,實現(xiàn)2030年前中國航天員登陸月球,當(dāng)前我們已經(jīng)完成了登月任務(wù)的相關(guān)飛行器的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和方案研制,當(dāng)然也完成了登月總體方案的論證和編制,這是當(dāng)前的進(jìn)展。
至于未來7年,應(yīng)該是分成三個大的階段:第一階段就是要完成各項研制和建設(shè)任務(wù),這里面包括完成新一代的載人運(yùn)載火箭、新一代的載人飛船、登月的月面著陸器,還包括登月服、載人月球車等飛行產(chǎn)品的研制,還有補(bǔ)充建設(shè)文昌航天發(fā)射場,以及測控通信著陸場等相關(guān)的地面設(shè)備設(shè)施。第二階段就要進(jìn)入無人飛行的驗證階段,這個階段如果任務(wù)順利,我們將進(jìn)入第三階段,就是載人登月的飛行階段。
未來7年,分成三個大的階段:第一階段就是要完成各項研制和建設(shè)任務(wù),這里面包括完成新一代的載人運(yùn)載火箭、新一代的載人飛船、登月的月面著陸器,還包括登月服、載人月球車等飛行產(chǎn)品的研制,還有補(bǔ)充建設(shè)文昌航天發(fā)射場,以及測控通信著陸場等相關(guān)的地面設(shè)備設(shè)施。
載人登月和載人登上空間站比,難度大在哪兒?
中國工程院院士、中國載人航天工程總設(shè)計師周建平表示,難度要大很多。我們空間站的組合體3個艙,再停兩艘載人飛船,再停一艘貨運(yùn)飛船,這就是現(xiàn)在的最大構(gòu)型。90多噸將近100噸。那我們要實現(xiàn)一次載人登月,折合送到近地軌道的運(yùn)載能力,大概要一百三四十噸,比送整個組合體的6個(艙),還要大個百分之三四十。當(dāng)然也不是一次送上去,是兩次。我們正在研究登月的火箭,分兩次把載人飛船和登月的著陸器送到月球軌道,在月球軌道上交會對接。航天員是乘坐載人飛船出發(fā),到了月球軌道和著陸器對接以后,進(jìn)入著陸器,然后著陸器落月球,著陸器會帶一輛車,可以擴(kuò)大人的活動范圍,提高效率。然后完成任務(wù)以后,著陸器的上升器,再把人送到月球軌道,再和載人飛船對接,航天員再回到載人飛船,返回地球這么一個過程。
據(jù)悉,相比內(nèi)部環(huán)境精準(zhǔn)可控的近地軌道空間站,航天員在月球上面臨的環(huán)境更具挑戰(zhàn)性,風(fēng)險更大,因此必須具備更出色的心理素質(zhì)和體能。由于地月距離更遠(yuǎn),繞月空間站支援能力有限,登月航天員很難及時獲得增援,更強(qiáng)調(diào)自主工作和決策能力,對月球知識需要掌握更多,以便應(yīng)對緊急情況。
由于航天任務(wù)越來越龐大、復(fù)雜,對資源的需求越來越多,包括載人登月在內(nèi)的航天工程的可持續(xù)性面臨挑戰(zhàn)。于是,各國航天普遍提升了對社會資源的利用和重視程度,助推航天技術(shù)在過去10年間取得了豐碩的創(chuàng)新成果,也使得商業(yè)航天逐漸成為“探月大軍”中不可忽視的力量。當(dāng)前,商業(yè)航天提出了很多建設(shè)“地月航班”、月球基地等遠(yuǎn)景規(guī)劃,但能否找到穩(wěn)定的盈利點(diǎn)和增長模式,仍然前景不明。
盡管如此,月球畢竟是人類親身探索太陽系的第一站,而載人登月事業(yè)熬過半個世紀(jì)低潮后,有望迎來又一個“黃金時代”。送航天員前往月球,建立綜合任務(wù)基地,開發(fā)利用月球資源,將是新時代航天的重要目標(biāo)。
◎ 來源|綜合中國航天報、小康雜志