中国计划2030年载人登月,技术进度怎么样了?

来源:科普中国-前沿科技

2024-05-13 09:09:19

载人登月的初衷

咱先从最后一个问题说,我们的载人登月是为了和平利用太空资源,为了全人类长期稳定的开发利用月球资源,后续我们还将建立国际月球科研站,实现长期有人无人的月面驻留探测。想要实现需要做好前期的准备工作。“到此一游”可不是我们的初衷。

按照计划我国在2030年前实现载人登月,开展月球科学考察及相关技术试验,突破掌握载人地月往返、月面短期驻留、人机联合探测等关键技术,这个过程中我们要完成“登、巡、采、研、回”等多重任务,形成独立自主的载人月球探测能力。

这么多层次的研究发展任务,就需要强大的各类装备和技术来支持,火箭的运载能力有多大,航天的舞台就有多大。登陆月球,咱先看地球和月球之间的平均距离可是高达38.44万公里。这得绕地球赤道跑将近10圈了!

要实现把人送上月球的目标,首先就需要更大推力的运载火箭。前面说了,我们可不搞“到此一游”的象征性工程。既然去就要带来实际的价值。我国首次的载人登月既要验证并实现地月往返运输系统的可靠性,验证整个任务过程中的各项关键技术,又要带回来点月球“土特产”,还要利用科学载荷实现科学研究,为后续的月球科研站的建设打下坚实的基础。

我国航天任务向来是勤俭持家的,不会仅仅实现象征意义的登月,一定也会有众多科学方面的产出。那么想要完美的实现这些目标,就需要厚积薄发,造出可靠性强的大推力火箭以及登月相关的各项准备工作!

还需要突破什么技术环节?需要什么装备呢?

细说中国载人登月“装备”

首先我们需要一枚大推力的运载火箭, 长征十号应运而生,计划2027年前后实施首飞,目前海南文昌发射场给它建造的总装测试厂房和发射塔架等相关基础建设正在进行当中。 我这次去也看到了,进度还是很快的。

想要登月我们需要一艘全新的飞船,但针对后续我们空间站的扩建以及地球月球航班化的规划,一艘可重复使用的大型载人飞船是必须要满足的硬性条件。梦舟新一代载人飞船应运而生,它具有两个版本,可以搭载3~7名航天员,分近地轨道版和登月版。 登月版负责将3名航天员运送到环月轨道并安全返回地球。

想要着陆月球还需要揽月着陆器,负责将航天员从环月轨道安全护送到月球表面,并且再携带一些月球样本和航天员一起月面起飞,再护送回梦舟飞船。揽月着陆器主要包括登月舱和推进舱两个部分。推进舱负责为月面着陆器近月制动、着陆月球初始阶段减速下降提供动力,在完成初始阶段减速下降后将被分离抛弃。

月球车是载人登月的必备装备,可以长距离的帮助航天员进行月面探测以及运载月球样本。目前来看会折叠搭载在揽月着陆器上,相关设计方案正公开面向社会征集,进行竞争择优选择。按当前任务设计,载人月球车需要具备载人驾乘、月面移动、定位支持、安全辅助等功能,看起来有点像咱们的新能源汽车哈。L2辅助驾驶是不是也得用上,可为航天员提供移动、通信、探测辅助等保障,可以帮助航天员在着陆地点10公里的范围内进行移动探测。

与此同时,随着智能化的发展,我们的载人登月探测不会是完全靠航天员,而是人机协同进行探测,这就需要月面辅助机器人,其相关研究都在稳步进行中。

而人想要在月面行走工作探测,登月服必不可少,相比目前我们空间站正在使用的“飞天”舱外航天服还是有比较大区别。 首先腿部、肩部和手部的操控性需要更加灵活,脚部由于接触月面,需要特殊材料设计。月尘是极其锋利的细小颗粒,登月服还要具备非常强的耐磨性。我国正在研制的登月服采用半硬式构型,单次工作时间不少于8小时,具备支持航天员月面出舱活动所需的作业、行走、攀爬、下蹲、驾车、人机协同等工作能力。 根据2024年4月的消息,我国的登月服已完成方案研制工作,正在全面开展初样产品生产和各项试验。

那么简单来说,想要实现我们可持续发展的载人登月,需要的装备是长征十号火箭,梦舟新一代载人飞船,揽月着陆器 ,载人月球车,月面辅助机器人,登月服,鹊桥中继星嫦娥七号、嫦娥八号月面探测器,以及相关的深空探测和地球上地面的配套设施。从简单来说都是一项非常庞大的综合系统。

这还没包括,地面的航天员月面模拟训练系统,各种航天器的测试系统,月球车的开发系统等等复杂的难以想象的设备设施和体系。

实现载人登月分几步

要想实现载人登月总共分几步呢?大家一起来算一算哈。

我们需要发射两枚长征十号火箭,第一枚先单独发射揽月着陆器到环月轨道等待;第二枚发射3名航天员和梦舟载人飞船与揽月着陆器在环月轨道进行交会对接,2名航天员进入揽月着陆器实施载人登月,1名航天员驻留梦舟载人飞船在轨飞行;2名航天员完成既定登月任务之后乘坐揽月着陆器上升再与梦舟载人飞船交会对接,转移采集到的月球样本;3名航天员携带月球样本搭载梦舟载人飞船与揽月着陆器分离后返回地球。

大家算算总共分几步呢?

嫦娥六号在嫦娥探月四期任务中处于什么阶段,会起到什么作用呢?

探月四期工程包含嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号,任务目标是在南极初步建设国际月球科研站的基本型。

嫦娥六号将实现人类首次月球背面采样返回,既是实现了人类从未触及到的月球背面的实物月球样品,也是在为后续的载人登月的探测打下基础。嫦娥六号任务将突破月球逆行轨道设计与控制、月背智能采样和月背起飞上升等关键技术,实施月球背面自动采样返回,同时开展着陆区科学探测和国际合作。

通过嫦娥六号着陆的月球南极艾特肯盆地的采回来的样品进行研究,在载人登月之前我们可以通过研究大致确定该地区月球资源的可利用价值的方向,这可以看作是未来载人登月的前瞻性研究,能够提供给载人登月后研究月球资源时,更具体化和方向化的研究策略和目标。

与其他登月装备的研制同时进行,对于未来载人登月开展月球相关研究节省了极大的时间成本。不必载人登月后再研究再决定如何开发月球资源。这对于整个月球探测来说都是事半功倍,极具前瞻性的规划。同时也节省了大量人力物力和资金成本,充分发挥了我们勤俭持家的优良传统!

载人登月只是开始,未来更梦幻

载人登月还不是终点,只是一个新的开始,未来,我们主导建立的国际月球科研站或将作为飞向更远深空的探测中转站。计划2030年前后建成基本型,2040年前后建成完善型,之后建设应用型月球科研站,由科研型试验站逐步升级到实用型、多功能的月球基地。看看哈,月球基地可不是科幻,我们能力实现的!有朝一日,中国人也将踏上火星的表面!那个时候,月球基地就成为中转站了!曾经的科幻,如今是我们的目标!

让我们期待嫦娥六号成功返回地球,创造人类新的历史,揭开神秘月球背面的好消息吧!

参考信息:

新华社:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1771897598884382576&wfr=spider&for=pc

央视网:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1787691663561252998&wfr=spider&for=pc

光明网:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1771267668127025637&wfr=spider&for=pc

中国探月与深空探测网:http://www.clep.org.cn/index.html

中国载人航天官网:https://www.cmse.gov.cn/

中国科学院:https://www.cas.cn/kj/202304/t20230426_4885366.shtml?ivk_sa=1023197a

本文为科普中国·星空计划扶持作品

责任编辑:李娇


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