今年世界將迎來阿波羅載人登月50周年紀(jì)念日,轉(zhuǎn)眼間半個世紀(jì)已然過去,人類對月球又有了新期待。50年前人類只是實現(xiàn)了對月球的到此一游,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上開發(fā)月球。在21世紀(jì)第二個十年即將進(jìn)入尾聲之際三大航天強國紛紛推出自己的月球開發(fā)計劃,這些計劃的實施難度將遠(yuǎn)超阿波羅載人登月工程,但站在新技術(shù)起點上人類也有了更多自信。
阿波羅17號登月宇航員
隨著一紙政令下達(dá)美國正在全力瞄準(zhǔn)2024年實現(xiàn)載人重返月球計劃,NASA負(fù)責(zé)人布里登斯廷更是表示,世界只有美國能建立確保宇航員重返月球的聯(lián)盟。為此他們正在全力推進(jìn)月球深空軌道站建設(shè),預(yù)計3年后美國獵戶座新飛船將實現(xiàn)載人繞月飛行。
為了搶在中國前面實現(xiàn)21世紀(jì)的載人登月,美國將不惜簡化初期月球深空軌道站建設(shè)規(guī)模,按照原計劃美國新登月艙將具備重復(fù)使用功能,但新計劃則是半世紀(jì)前阿波羅登月任務(wù)的翻版,登月艙無法重復(fù)使用。
獵戶座載人飛船
俄羅斯則將首次載人登月時間鎖定在2031年,在此之前他們需要恢復(fù)月球探測能力,因為自俄羅斯獨立以來他們還沒有發(fā)射任何一艘月球探測器,同時為了滿足載人登月任務(wù)要求他們還需要研發(fā)新的重型登月火箭,最初俄羅斯是計劃參與美國的月球深空軌道站建設(shè),但由于美國無法提供一個公平平等的參與資格,俄方不得不實施更加獨立自主的月球探測計劃。
進(jìn)入21世紀(jì)后俄羅斯月球探測處于停擺狀態(tài)
中國的載人登月工程也已經(jīng)在路上,近日我國載人航天工程原副總指揮張育林在航天大會上做了《發(fā)展地月空間》的主題報告,該報告詳細(xì)闡述了我國開發(fā)月球的總路線圖。
中國的月球開發(fā)不會局限于載人登月,而是著眼整個地月空間的建設(shè)與運營,所謂地月空間指的是以地球為引力中心直至月球軌道的廣大宇宙空間。
地月空間
開發(fā)月球的核心難點在于如何低成本且高效地往返月球,距離地球約3.6萬公里的靜止軌道是地月空間運輸?shù)囊粋€能量臨界點,一艘45噸重的飛船從地球出發(fā)前往月球需要至少3000噸級的重型火箭才能勝任運輸任務(wù),但如果以地球靜止軌道為中轉(zhuǎn)樞紐利用月球資源生產(chǎn)火箭燃料則將大大降低運輸難度與成本,人類往返月球的航天器規(guī)模也將大大超越阿波羅登月飛船的45噸規(guī)模。
到2022年左右我國將完成載人航天工程三步走計劃中的第三步,天宮空間站將建成投入運營。張育林明確指出,中國載人月球工程極有可能在空間站運營過程中并行實施。
天宮空間站核心艙
同時實施兩大戰(zhàn)略級航天工程在人類太空發(fā)展史里也是極為罕見的,甚至可以說尚無此先例。我們的探月總路線大致是通過嫦娥探月工程掌握包括衛(wèi)星繞月、航天器軟著陸月球、月球采樣返回等一系列全套的無人探月技術(shù),爾后發(fā)展載人登月,以及月面科研站,為最終實現(xiàn)月球采礦目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。
月球開發(fā)需要科學(xué)制定各階段任務(wù)目標(biāo),也要量力而行。比如我國目前正在開發(fā)的有兩款重型火箭,分別是新一代重型載人運載火箭與長征九號重型火箭。張育林指出“要立足現(xiàn)有條件,發(fā)展可兼顧空間站運營和載人月球探測任務(wù)的載人火箭和飛船系統(tǒng)”。
長征七號運載火箭
很顯然能滿足該需求的火箭只有2000噸級起飛重量的新一代重型載人運載火箭,我們也將其暫時稱為921火箭,這是一款依托現(xiàn)有成熟技術(shù)的YF-100K泵后擺液氧煤油發(fā)動機研發(fā)的重型火箭,它具備25噸奔月軌道運力,與SpaceX公司的重型獵鷹以及NASA正在開發(fā)的SLS太空發(fā)射系統(tǒng)載人版火箭屬于同一運力等級的重型火箭。
YF-100K液氧煤油發(fā)動機試車
921重型火箭的研發(fā)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于長征九號,同時研制進(jìn)度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于長征九號,可以在2025年前實現(xiàn)首飛目標(biāo),能夠滿足2025年后執(zhí)行載人登月任務(wù)所需要的客觀物質(zhì)條件,而具備更強運力的長征九號將在后續(xù)月球科研站建設(shè)任務(wù)中發(fā)揮重要作用。
不同于美國在月球軌道建立深空站,我們將極有可能在地球靜止軌道建立具備工業(yè)生產(chǎn)能力的太空港,而該軌道的運行穩(wěn)定性與可維護(hù)性要比美國方案優(yōu)異得多。
月面科研站
同時我們深刻認(rèn)識到開發(fā)月球的主力不是宇航員而是具有高階人工智能水平的月球機器人,它們將會是月球資源開發(fā)的主力軍,屆時我們將形成人機互動的月球開發(fā)新模式,而這就是人類探索月球獨一無二的中國智慧中國方案。
天宮二號空間實驗室
從神舟五號載人飛天的蹣跚學(xué)步,到天宮空間站即將建成,就在短短十幾年前載人登月對于我們來說還是一個遙不可及的夢想,但如今比載人登月更宏大的目標(biāo)也已經(jīng)進(jìn)入我們的視野,并且我們正在具備實現(xiàn)夢想的能力與條件,這一切如果沒有持續(xù)增強的國力基礎(chǔ)是不可想象的。
本文發(fā)布于:2023-02-28 21:08:00,感謝您對本站的認(rèn)可!
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