這個(gè)舉國(guó)項(xiàng)目，我們問(wèn)到了內(nèi)部工作人員 | 地球知識(shí)局

地球知識(shí)局微信公眾號(hào)：地球知識(shí)局

據(jù)說(shuō)地球人民都關(guān)注分享我局了(⊙v⊙)

(資料圖片僅供參考)

NO.2514-上九天攬?jiān)?/p>

文字：地球知識(shí)局&何同學(xué)

校稿：朝乾 / 編輯：蛾

2023年7月12日，中國(guó)載人航天工程辦公室公布了中國(guó)載人登月的初步方案，宣布將在2030年前實(shí)現(xiàn)登月。

“載人登月”由于涉及到了大量尖端科技，一直被視為對(duì)一個(gè)國(guó)家航天能力的綜合大考。目前，在美國(guó)“阿爾忒彌斯”項(xiàng)目進(jìn)展并不順利、印度“月船”計(jì)劃屢次失敗的背景下，中國(guó)是否能夠成為21世紀(jì)第一個(gè)把腳印留在月球上的國(guó)家，吸引了外界的普遍關(guān)注。

為了幫助熱心于我國(guó)航天事業(yè)的讀者朋友們解讀載人登月的“技術(shù)含量”，管窺我國(guó)航天技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，我局非常榮幸地邀請(qǐng)到了一位航天工作者何同學(xué)，和我們?cè)敿?xì)地聊聊中國(guó)的載人登月項(xiàng)目。

事前聲明，我們今天聊的都是已公開(kāi)的資料，沒(méi)有什么“過(guò)于先進(jìn)，不便展示”的內(nèi)容。另外，出于保密方面的考慮，我們不便介紹何同學(xué)的真實(shí)姓名和具體職務(wù)。

（地球知識(shí)局，以下簡(jiǎn)稱球局）：你好，何同學(xué)，方便介紹一下自己?jiǎn)幔?/p>

（航天城工作人員何同學(xué)，以下簡(jiǎn)稱何）：球局你好，我姓何，目前從事航天相關(guān)工作，今天應(yīng)球局之邀，簡(jiǎn)單談?wù)勎宜私獾闹袊?guó)探月工程，最近這幾年都有了些什么進(jìn)展。

球局：現(xiàn)在一提到航天發(fā)射，大多數(shù)人腦海中肯定會(huì)先浮現(xiàn)出一根捆綁在發(fā)射架上的火箭，現(xiàn)場(chǎng)喊321點(diǎn)火之后，火箭慢悠悠地從發(fā)射架上騰空而起的這么一個(gè)場(chǎng)景。

何：是這么回事，而且出于安全考慮，直播火箭發(fā)射進(jìn)程的基本都是遠(yuǎn)景鏡頭，對(duì)于火箭不太熟悉的同學(xué)可能覺(jué)得從遠(yuǎn)處看都長(zhǎng)得差不多，但是只要抓住型號(hào)特征還是很容易分辨的。

球局：但是這次新聞里專門提到了還在研制當(dāng)中的“長(zhǎng)征十號(hào)”火箭，這是不是說(shuō)明執(zhí)行登月任務(wù)的火箭，和我們平時(shí)用的發(fā)射地球衛(wèi)星，或者空間站艙段的火箭也不太一樣。

何：對(duì)，大家平時(shí)在電視上耳熟能詳?shù)摹伴L(zhǎng)征”火箭系列下邊能分出很多小家族，比如發(fā)射空間站艙段，中國(guó)空間站的“天和”核心艙、“問(wèn)天”、“夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙的，是長(zhǎng)征5號(hào)，專門分給空間站送貨的“天舟”貨運(yùn)飛船，是長(zhǎng)征7號(hào)送上天的。

我們平時(shí)發(fā)射載人的宇宙飛船，“神舟15號(hào)”“神舟16號(hào)”什么的，用的就是長(zhǎng)征2號(hào)-F火箭。長(zhǎng)征2號(hào)-F火箭是目前國(guó)內(nèi)唯一載人運(yùn)載火箭，自1999年開(kāi)始發(fā)射到現(xiàn)在沒(méi)出過(guò)一次事故，算是有名的功勛火箭。

每個(gè)型號(hào)下還有一些細(xì)分型號(hào)，長(zhǎng)征2號(hào)-F里的“F”就是細(xì)分型號(hào)。每種型號(hào)都是根據(jù)使用場(chǎng)景和需求進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)的。

搭載“神舟8號(hào)”的長(zhǎng)征2號(hào)-F火箭

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

球局：既然咱們國(guó)家已經(jīng)有了如此豐富的火箭型號(hào)，為什么還要繼續(xù)研究更新的長(zhǎng)10呢？

何：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，你要發(fā)射上天的東西越重，想要去的距離越遠(yuǎn)，那火箭的尺寸就得越大，推力得越強(qiáng)。初中時(shí)候我們都學(xué)過(guò)，想要讓物體能繞地飛行需要達(dá)到第一宇宙速度(7.9km/s)，想要干登月這種脫離地心引力的事，就得達(dá)到第二宇宙速度(11.2km/s)。

球局：也就是說(shuō)，現(xiàn)在的火箭還不足以應(yīng)付登月任務(wù)？

何：對(duì)，現(xiàn)在的空間站任務(wù)已經(jīng)逼近了長(zhǎng)征5號(hào)火箭運(yùn)載能力的極限，至于對(duì)運(yùn)載能力要求更高的載人登月任務(wù)則需要運(yùn)力更大的火箭來(lái)支撐。

在長(zhǎng)征5號(hào)研發(fā)之前，我國(guó)火箭最大直徑是3.35 米通過(guò)鐵路運(yùn)輸?shù)礁靼l(fā)射場(chǎng)，而長(zhǎng)5不光自個(gè)就5米粗，還帶了4個(gè)3.35米的助推器，所以被網(wǎng)友親切地稱為“胖五”。

球局：一下胖了這么多，長(zhǎng)5拿火車怕是不太好運(yùn)了吧？

何：現(xiàn)在長(zhǎng)征5號(hào)分段制造完畢后，用船運(yùn)到文昌的發(fā)射場(chǎng)，再進(jìn)行組裝和發(fā)射。

2022年，長(zhǎng)征5號(hào)B發(fā)射“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙

（圖：圖蟲(chóng)創(chuàng)意）▼

球局：在長(zhǎng)5的基礎(chǔ)上，長(zhǎng)10的各方面性能都可以說(shuō)更上了一層樓？

何：長(zhǎng)10目前有四種構(gòu)型，兩種載人兩種載貨，可以通過(guò)火箭尖上有沒(méi)有逃逸塔來(lái)進(jìn)行區(qū)分，不過(guò)無(wú)論哪種構(gòu)型，芯一級(jí)直徑都是5米，執(zhí)行登月任務(wù)的載人長(zhǎng)10為了加大推力，還裝了兩個(gè)5米直徑的助推器，就是大火箭底部綁的那些小火箭，這次登月就靠它們了。

球局：所以說(shuō)，火箭這玩意也是一寸長(zhǎng)，一寸強(qiáng)啊。

何：在我看來(lái)，火箭就屬于載人登月項(xiàng)目的入場(chǎng)券，沒(méi)有就一切免談。當(dāng)年美國(guó)人為了阿波羅計(jì)劃，搞出來(lái)了個(gè)超級(jí)牛的“土星五號(hào)”，蘇聯(lián)人也想上月球，但是他們搞的N1火箭四次試射全都失敗了。我們搞的長(zhǎng)10，可以說(shuō)就是中國(guó)人交出的登月答卷。

對(duì)了，這里能給大家透露，目前還有一款“長(zhǎng)征9號(hào)”重型運(yùn)載火箭，正在進(jìn)行技術(shù)論證。長(zhǎng)征9號(hào)運(yùn)力更強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性更好，設(shè)計(jì)直徑在9.5米以上，是當(dāng)之無(wú)愧的巨無(wú)霸。長(zhǎng)9的研發(fā)意味著中國(guó)人在深空探索方面將會(huì)走得更遠(yuǎn)，我們甚至可以展望一下載人登陸火星，建立火星基地。

球局：載人登火，那真就是有生之年的事了，希望到時(shí)候球局還能邀請(qǐng)你來(lái)聊聊。

何：行，有時(shí)間我一定來(lái)（笑）。

“長(zhǎng)征9號(hào)”重型運(yùn)載火箭-模型（右側(cè)）

（圖：shutterstock）▼

球局：載人登月這個(gè)“載人”環(huán)節(jié)，終究還是要把人送到月亮上再接回來(lái)。在這方面，中國(guó)有做過(guò)什么技術(shù)方面的驗(yàn)證嗎？

何：那是肯定的，中國(guó)的航天就是一步一個(gè)腳印地穩(wěn)定前行，每一次發(fā)射任務(wù)都是為給后續(xù)做技術(shù)積累，大家都很熟悉的“嫦娥”是就一個(gè)典型例證。

中國(guó)的月球探測(cè)計(jì)劃一共分為“繞落回”三個(gè)階段，也就是繞月飛行、無(wú)人探測(cè)器月面降落、無(wú)人探測(cè)器采樣后返回地球。2020年年末發(fā)射的“嫦娥5號(hào)”，已經(jīng)完成了“回”這個(gè)階段的技術(shù)測(cè)試。

三步走（圖：shutterstock）▼

球局：那“嫦娥5號(hào)”具體是怎么返回地球的？

何：“嫦娥5號(hào)”一共搭載了四個(gè)艙段，包括軌道器、返回器、著陸器、上升器，其中著陸器和上升器降落月面上。

對(duì)月球土壤進(jìn)行采樣之后，上升器發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，和在月球軌道上等待的軌道器、返回器組合體對(duì)接，把采樣的樣本轉(zhuǎn)移到了返回器上之后，軌道器和返回器進(jìn)行則進(jìn)行軌道轉(zhuǎn)移，返回近地軌道上。

最后，返回器與軌道器在地球軌道分離，帶著月壤再入地球，在內(nèi)蒙古四子王旗的著陸場(chǎng)順利著陸。

“嫦娥5號(hào)”返回器（圖：shutterstock）▼

球局：這么說(shuō)，預(yù)計(jì)2030年我們的宇航員也會(huì)采用“嫦娥5號(hào)”的這種模式返回？

何：這個(gè)技術(shù)其實(shí)已經(jīng)算是比較成熟了。另外，估計(jì)我們登月會(huì)繼續(xù)采用三人組模式，我們近幾次的航天發(fā)射都是三人組，一個(gè)是我們神舟飛船的承載極限是三個(gè)人，另一個(gè)是對(duì)于三人組的分工合作的模式非常熟悉和成熟。

球局：現(xiàn)在距離真正的載人登月任務(wù)還有幾年，這幾年里肯定也少不了嫦娥系列的頻繁發(fā)射吧？

何：在第一次載人登月之前應(yīng)該會(huì)有若干次試驗(yàn)性質(zhì)的任務(wù)，比如無(wú)人繞月飛行、載人繞月飛行等。

嫦娥系列未來(lái)還會(huì)有嫦娥6號(hào)、嫦娥7號(hào)、嫦娥8號(hào)等等，嫦娥6號(hào)是月背采樣返回，嫦娥7號(hào)、嫦娥8號(hào)可能會(huì)給載人登月任務(wù)以及未來(lái)建設(shè)航天員能長(zhǎng)期駐留的月球基地打下基礎(chǔ)，成為我們未來(lái)月球基地的一部分，為基地供能和通訊等進(jìn)行測(cè)試。

球局：我之前有在知乎看到有網(wǎng)友討論，如果一切順利，中國(guó)宇航員要說(shuō)點(diǎn)什么才能壓過(guò)阿姆斯特朗的那句“個(gè)人的一小步，人類的一大步”，對(duì)這事你有什么想法嗎？

何：想不出來(lái)，不過(guò)我覺(jué)得八成會(huì)說(shuō)：“我已出艙，感覺(jué)良好”。

球局：在這個(gè)新聞里，其實(shí)有一個(gè)點(diǎn)雖然沒(méi)提到，但也非常重要，就是為了保障任務(wù)的順利進(jìn)行，也是為了航天員的安全考慮，載人登月過(guò)程中必須隨時(shí)保持通訊的順暢。

何：這方面相關(guān)專家肯定考慮到了，2018年5月，我們發(fā)射了一顆專門給“嫦娥4號(hào)”和地球之間牽紅線的衛(wèi)星，叫“鵲橋”。

“鵲橋”中繼衛(wèi)星外形圖（圖：wiki）▼

球局：牛郎織女在鵲橋上相會(huì)，給通訊中繼衛(wèi)星起了這么一個(gè)名字，的確是非常完滿的意境，有時(shí)候真是不得不感慨一下中國(guó)傳統(tǒng)文化的博大精深。

何：名字好聽(tīng)，但鵲橋衛(wèi)星背后的難度其實(shí)是很大的。由于潮汐鎖定，月球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)周期相同，地球永遠(yuǎn)都只能看到月球的正面，所以想要讓那些降落在月球背面的探測(cè)器也能與地球保持實(shí)時(shí)通訊是很困難的。

我印象里，為了測(cè)量月球背面的重力場(chǎng)信息，二零零幾年的時(shí)候日本還發(fā)射了一顆專門的中繼衛(wèi)星，就是為了給他們的月球探測(cè)器提供通訊信號(hào)。

球局：那么難度具體體現(xiàn)在哪方面呢？

何：鵲橋中繼衛(wèi)星所采用的軌道叫HALO軌道，這是一個(gè)以地月拉格朗日點(diǎn)L2為中心，以10萬(wàn)公里為半徑的圓軌道。在這個(gè)軌道上，“鵲橋”既可以同時(shí)看到地球和月背，不會(huì)被遮擋，又能和月球、地球維持一種相對(duì)穩(wěn)定的位置關(guān)系，所以說(shuō)是最好的位置。

球局：有聽(tīng)說(shuō)過(guò)，在拉格朗日點(diǎn)上運(yùn)行的衛(wèi)星，燃料消耗會(huì)小非常多。

何：對(duì)。不過(guò)，這個(gè)點(diǎn)與地球同步軌道相比，距離相對(duì)遠(yuǎn)很多，另外當(dāng)時(shí)發(fā)射的時(shí)候，我們還做了兩個(gè)技術(shù)驗(yàn)證，一個(gè)是衛(wèi)星的發(fā)射軌道，鵲橋沒(méi)有先進(jìn)入地球軌道，再通過(guò)地月轉(zhuǎn)移軌道去到月球旁邊，而是一步到位，直接進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，這就給當(dāng)時(shí)執(zhí)行發(fā)射任務(wù)的長(zhǎng)4丙提出了很高的要求。

二是在從地月轉(zhuǎn)移軌道變軌到HALO軌道上的時(shí)候，我們借助了一下月球的引力彈弓效應(yīng)，沒(méi)有直接飛到HALO軌道，這樣能節(jié)約非常多的燃料。

值得慶幸的是，這兩項(xiàng)驗(yàn)證都成功了，而且只進(jìn)行了一次軌道修正，鵲橋就入軌了，原本預(yù)計(jì)是需要三次的，這說(shuō)明了我們對(duì)飛行過(guò)程的控制是十分精確的。

球局：也就是說(shuō)，仰賴于這兩項(xiàng)成功，鵲橋的燃料保留得很好，能夠在軌道上執(zhí)行更長(zhǎng)時(shí)間的任務(wù)。

何：是的，而且鵲橋一號(hào)的成功給它的后來(lái)人提供了很豐富的技術(shù)驗(yàn)證空間。明年，為了給“嫦娥6號(hào)”和后續(xù)月球探測(cè)任務(wù)提供通訊服務(wù)，更先進(jìn)、綜合實(shí)力更強(qiáng)的鵲橋二號(hào)就要上天了。

球局：之前何同學(xué)曾經(jīng)提到過(guò)，未來(lái)載人登月很有可能也就是“嫦娥5號(hào)”的這種四段式模式。那在整個(gè)登月項(xiàng)目的進(jìn)行過(guò)程中，會(huì)和“嫦娥5號(hào)”有什么不一樣的地方嗎？

何：新聞里也提到了，是一枚載人長(zhǎng)10和一枚載貨長(zhǎng)10，分別扛著飛船部分和著陸部分進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，然后飛船和著陸器再在環(huán)月軌道上對(duì)接。不像嫦娥五號(hào)一樣可以一發(fā)火箭把所有的載荷全都送入月球軌道。這是運(yùn)載火箭運(yùn)力還不夠強(qiáng)大所做的權(quán)衡。

球局：這樣一來(lái)的話，執(zhí)行一次登月任務(wù)的時(shí)間大概是多久？

何：以美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，一次月球任務(wù)大概要10天左右。不過(guò)到時(shí)肯定會(huì)根據(jù)具體情況做出調(diào)整。

“長(zhǎng)征10號(hào)”火箭-模型（圖：wiki）▼

球局：新聞里提到了，在研制月球車等設(shè)備，正好在今年春節(jié)的大熱電影《流浪地球2》里，有很多關(guān)于月球基地運(yùn)輸載具的鏡頭，何同學(xué)你覺(jué)得到時(shí)候真正的月球車會(huì)長(zhǎng)成什么樣？

何：電影里的道具多少還是帶著點(diǎn)藝術(shù)創(chuàng)作的色彩，目前的登月任務(wù)不太用得上那么大的車斗，畢竟也沒(méi)啥東西需要裝，至少采集的月巖月壤應(yīng)該是不會(huì)有那么多。

《流浪地球2》里的月球車樣式，在未來(lái)真建立起了月面長(zhǎng)期基地，需要長(zhǎng)期科研、作業(yè)時(shí)或許會(huì)用得上，我們大家可以一起期待一下。現(xiàn)階段還是以實(shí)用可靠、安全便捷為主吧。

球局：好的，非常感謝何同學(xué)今天能夠接受我們的采訪。

何：我也非常高興能有今天這么一個(gè)機(jī)會(huì)，向所有愛(ài)好航天的人們介紹中國(guó)登月工程的一些細(xì)節(jié)和進(jìn)展。

球局：從訪談的內(nèi)容中我們其實(shí)不難看出，中國(guó)的航天工程的確非常腳踏實(shí)地，可謂一步一個(gè)腳印，每一個(gè)技術(shù)突破都是建立在前人基礎(chǔ)上的。我們也衷心祝愿何同學(xué)工作順利，希望中國(guó)的載人登月工程能夠圓滿成功！

*本文內(nèi)容為作者提供，不代表地球知識(shí)局立場(chǎng)

封面：圖蟲(chóng)創(chuàng)意

關(guān)鍵詞：