阿波羅-11號(hào)飛船由土星五號(hào)火箭發(fā)射升空阿波羅11號(hào)宇宙飛船由土星五號(hào)火箭發(fā)射空縱觀整個(gè)阿波羅載人登月工程,有6艘宇宙飛船將12名宇航員送上了月球表面。為什么美國航天能在極短的時(shí)間內(nèi)取得如此驚人的成績? 神舟載人飛船總工程師張柏楠說:當(dāng)時(shí)阿波羅飛船使用的很多技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)很大。如果現(xiàn)在客觀評(píng)價(jià),據(jù)說可靠性達(dá)不到50%,風(fēng)險(xiǎn)很大。很多結(jié)構(gòu)系數(shù)很低,包括我們團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在做的載人登月演示。以目前的技術(shù),包括美國重返月球,為阿波羅登月設(shè)計(jì)登月艙是非常困難的。
神舟載人飛船總師張柏楠神舟載人飛船總工程師張柏楠
這是四年前張柏楠大師在第一個(gè)太空日的采訪記錄。這四年間,中國航天不再走在前列,而是退到了網(wǎng)里。為載人登月工程服務(wù)的新一代載人飛船試驗(yàn)船將在一個(gè)多月后由長征五號(hào)乙遠(yuǎn)程運(yùn)載火箭在海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射。它是由返回艙和推進(jìn)艙組成的兩艙結(jié)構(gòu)航天器,發(fā)射質(zhì)量為21.6噸,相當(dāng)于阿波羅載人登月飛船的指揮艙和服務(wù)艙大小,但技術(shù)指標(biāo)比后者更先進(jìn),最多可搭載6名宇航員,而阿波羅飛船有3名。 新一代載人飛船只能保證宇航員被送入繞月軌道,需要一個(gè)“載人月球著陸器”來完成從繞月軌道到月球表面的轉(zhuǎn)移。
新一代載人飛船新一代載人飛船
重型運(yùn)載火箭,高軌道空交會(huì)對(duì)接,長飛行時(shí)間空飛行,接近第二宇宙速度重返大氣層等。,載人登月有許多技術(shù)難點(diǎn)需要克服,而載人登月器是項(xiàng)目成敗的核心要素。 阿波羅飛船月球著陸器采用兩艙結(jié)構(gòu),由下降級(jí)和上升級(jí)組成。下降階段負(fù)責(zé)減速剎車進(jìn)入登月路線和軟著陸緩沖。主要?jiǎng)恿κ?4.4 kN可變推力發(fā)動(dòng)機(jī)。
阿波羅11號(hào)登月器阿波羅11號(hào)登月艙
上層升級(jí)是宇航員乘坐的封閉艙。登上月球表面后,上層升級(jí)艙的艙門打開,宇航員爬上舷梯在月球表面工作。完成月球表面工作后,宇航員返回上層升級(jí),然后上層升級(jí)15.6 kN發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火起飛進(jìn)入繞月軌道與繞月飛船對(duì)接。宇航員進(jìn)入返回艙返回地球,而下降階段留在月球表面,成為登月遺骸。 阿波羅登月艙的安全冗余配置很少,造成很大的安全隱患。如果阿波羅11號(hào)沒有及時(shí)反應(yīng),登月艙將直接撞擊月球表面。
上升級(jí)與下降級(jí)分離上升,爾后對(duì)接返回艙上層和下層分離上升,然后對(duì)接返回艙
近半個(gè)世紀(jì)后,海洋的另一邊正在推動(dòng)阿爾特彌斯載人重返月球。然而,現(xiàn)在他們?cè)僖膊荒苁褂冒⒉_的冒險(xiǎn)計(jì)劃登陸月球了。此外,近半個(gè)世紀(jì)以來,他們沒有實(shí)施過任何軟著陸,這使得重返月球極其困難。 載人登月一直是中國航天技術(shù)發(fā)展的偉大目標(biāo)之一。通過載人航天工程的實(shí)施,我們先后掌握了載人往返天地、多人多日、出站行走、空交會(huì)對(duì)接、航天員中期居住等一系列完整的載人航天技術(shù);通過嫦娥探月工程,我們掌握了地月轉(zhuǎn)移軌道飛行、月球軌道飛行、月球軟著陸、月球轉(zhuǎn)移軌道以接近第二宇宙速度重返地球、復(fù)雜月球地形軟著陸等一系列完整的登月技術(shù)。
天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室天宮二號(hào)空實(shí)驗(yàn)室
目前,兩大項(xiàng)目都已進(jìn)入攻堅(jiān)階段??照镜暮诵哪K天河將于明年發(fā)射進(jìn)入軌道,代表最先進(jìn)的登月控制技術(shù)的嫦娥五號(hào)月球采樣飛船也將于今年10月前往月球。兩個(gè)航天項(xiàng)目會(huì)師月球越來越近,會(huì)師的結(jié)果無疑是載人登月。 隨著新一代載人飛船試驗(yàn)船的出現(xiàn),沒有人懷疑我們是否在推進(jìn)載人登月工程,因?yàn)槲覀円呀?jīng)帶著錘子著陸了。嫦娥探月工程總工程師吳去年年初就明確表示,中國人的足跡將在未來10年左右踏上月球表面。
嫦娥四號(hào)著陸月球背面嫦娥4號(hào)降落在月球背面
中國載人登月有更突出的技術(shù)優(yōu)勢。眾所周知,嫦娥四號(hào)是第一艘在月球背面著陸的飛船,但它的實(shí)際意義并不僅限于此。探測器著陸區(qū)的地形極其復(fù)雜,這意味著我們已經(jīng)掌握了復(fù)雜月球地形的著陸能力,為最終實(shí)現(xiàn)到達(dá)整個(gè)月球表面的任務(wù)能力奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 在復(fù)雜月球表面軟著陸的原因是基于導(dǎo)航慣性測量單元、激光測距、微波測距、光學(xué)成像、激光三維成像等傳感器的機(jī)器視覺系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)也使我國月球表面軟著陸的控制能力達(dá)到世界領(lǐng)先水平,這一切必將為后續(xù)載人登月工程服務(wù)。
嫦娥四號(hào)落月前影像嫦娥四號(hào)登月前的影像
中國啟動(dòng)載人月球著陸器項(xiàng)目的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于大洋彼岸的阿爾特彌斯項(xiàng)目。早在2018年,載人航天辦公室就向全社會(huì)科研單位公開征集了載人登月器的設(shè)計(jì)方案。作為載人航天工程的研發(fā)中心,航天科工集團(tuán)技術(shù)研究院空自然盡職盡責(zé)。在方案征集年,該研究所申請(qǐng)了載人月球著陸器方案的專利。通過觀察這種新型載人月球著陸器的設(shè)計(jì),我們可以感受到中國宇航員的大腦正在打開并迎頭趕上。 空間技術(shù)研究院登月器設(shè)計(jì)方案空理工學(xué)院月球著陸器設(shè)計(jì)方案
與阿波羅飛船相比,月球上一次的人數(shù)翻了一番,從2人增加到4人??芍貜?fù)使用的登月是一項(xiàng)重大的工程創(chuàng)新。 新型登月艙由阿波羅飛船的第二級(jí)升級(jí)為第三級(jí)(減速級(jí)、著陸級(jí)和上層升級(jí))。減速制動(dòng)進(jìn)入登月軌道后,減速階段被扔掉,然后上層升級(jí)提供動(dòng)力繼續(xù)減速登月。完成登月任務(wù)后,宇航員隨著陸階段返回月球軌道。
“敞篷車”式登月登月敞篷車
更讓人驚訝的是,新登月艙的升級(jí)并不是密封艙,宇航員只需要依靠艙外航天服和臍帶來維持,就像乘坐敞篷車登陸月球一樣。優(yōu)點(diǎn)是月球著陸器重量大大減輕,月球上宇航員人數(shù)增加一倍,著陸階段只提供支撐月球著陸和起飛攜帶工作設(shè)備的功能。 新的月球著陸器之所以被設(shè)計(jì)成一種“可轉(zhuǎn)換”的配置,是因?yàn)樗墓δ芎陀猛镜木_定位。月球著陸器只負(fù)責(zé)在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)完成月球表面和繞月軌道之間的往返。它只是一種交通工具,在月球表面停留時(shí)間較長時(shí),可以發(fā)射部署月球研究生活艙或月球基地。