未来7年内,我国将把航天员送上月球

新一代载人运载火箭预计2027年首飞

2023-07-16

长征十号运载火箭在首次执行载人任务之前,会经过几次无人飞行的验证,预计2027年具备首飞条件。

嫦娥六号从月球背面采集月壤。

嫦娥七号在月球表面找水。

除了载人月球车之外,我国还计划发射一个具备大范围移动能力的月面移动实验室。它可以长期无人自主在月面活动,并可以支持航天员短期驻留。

商报记者 虞洪波 综合报道

上九天揽月一直是中国人的浪漫梦想,古人诵“明月几时有”,感叹阴晴圆缺,而今天的中国人把追逐明月当成心愿。

7月12日,中国载人航天工程办公室证实,中国将在未来7年内把航天员送上月球。中国载人航天工程办公室副总师张海联透露,我国计划在2030年前实现载人登陆月球开展科学探索,其后将探索建造月球科研试验站,开展系统、连续的月球探测和相关技术试验验证。

登月有了时间表,研制新一代载人飞船和火箭同样提上了日程。据悉,为完成这项任务,我国科研人员正在研制长征十号运载火箭、新一代载人飞船、月面着陆器、登月服、载人月球车等装备。为发射我国新一代载人飞船和月面着陆器而全新研制的载人运载火箭预计2027年首飞。

◆几个步骤,明确

航天员登月总共分三步

此前,中国载人航天工程办公室副主任林西强介绍,我国载人月球探测工程登月阶段任务已启动实施,总的目标是:2030年前实现中国人首次登陆月球,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,完成“登、巡、采、研、回”等多重任务。

这一次最新公布的方案中也给出了详细步骤。

第一步:采用两枚运载火箭分别将月面着陆器和载人飞船送至地月转移轨道,飞船和着陆器在环月轨道交会对接,航天员从飞船进入月面着陆器。

第二步,月面着陆器将下降着陆于月面预定区域,航天员登上月球开展科学考察与样品采集。

第三步,在完成既定任务后,航天员将乘坐着陆器上升至环月轨道与飞船交会对接,并携带样品乘坐飞船返回地球。

三代探测器各有各的任务

据悉,我国载人月球探测工程要用到嫦娥六号、七号、八号三代探测器。

中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁介绍:

嫦娥六号任务计划于2024年前后实施,它的主要任务是到月球背面采样,并携带月球样品返回地球,这也是人类第一次从月球背面采集月壤;

嫦娥七号计划2026年前后实施发射,将去月球南极寻找月球存在水的证据;

嫦娥八号将配合嫦娥七号在月球南极建立国际月球科研站的基本型,对月球资源勘探和利用等进行一系列试验。

嫦娥七号、八号将组成月球科研站基本型

嫦娥七号任务只是后续探月四期任务中的一步,未来它将和嫦娥八号组成国际月球科研站的基本型,计划在2030年前建成。

吴伟仁透露,嫦娥八号拟于2028年前后发射,主要任务是对月球上的资源进行勘查,并对资源的再利用进行实验。

吴伟仁说,这好比在上面能不能盖房子,还有在上面能不能通信,这些可以在嫦娥八号上进行充分实验,为以后真正大规模的月球科考提供保障。

◆几项准备,推进

新一代载人火箭和重型运载火箭都在研制中

5月30日9时31分,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射并取得圆满成功,这次搭载神十六航天员乘组奔赴太空之家的,就是中国载人航天的“神箭”——长征二号F系列。

中国空间站在距离地球400公里的轨道上运行,可是地球和月球之间的平均距离有38.44万公里,这就需要搭载更强劲“心脏”的新一代载人火箭的助力。

据介绍,新一代载人火箭的箭体直径与长征五号运载火箭相当,通过将已经成熟的火箭技术进行综合运用,满足我国载人登月的任务需求。

中国工程院院士、航天科技集团一院长征系列火箭总师顾问龙乐豪表示,这相当于三个长征五号的芯一级,把它捆绑起来,每一个芯级是三个组合体并联的,每一个组合体上有7台发动机,每一台发动机的推力有近120吨。

龙乐豪院士还介绍,我国重型运载火箭也在研制中,它箭体直径达到10.6米,高度110米左右,低轨道的运载能力可以达到150吨以上,地月转移轨道的能力达到50吨以上,这将是未来运载能力最强的火箭。

实际上,我国自主研制的火箭发动机一直在频传捷报。2022年11月,由航天科技集团六院自主研制的中国最大推力液体火箭发动机首次整机试车圆满成功。该型发动机设计推力500吨级,也是世界上推力最大的双推力室高压补燃液氧煤油发动机。据介绍,500吨级液氧煤油发动机的推力是现役120吨级液氧煤油发动机的4倍。

当前已完成登月任务相关飞行器关键技术攻关

距离2030年还有不到7年时间,除了火箭,我国载人登月的其他准备现在已经到了哪个阶段?接下来要分几步去实现?

中国载人航天工程办公室主任助理季启明说,实现2030年前中国航天员登陆月球,当前我们已经完成了登月任务的相关飞行器的关键技术攻关和方案的研制,当然也完成了登月总体方案的论证和编制,这是当前的进展。至于未来7年,应该分成三个大的阶段:

第一阶段就是完成各项研制和建设任务,包括完成新一代载人运载火箭、新一代载人飞船、登月的月面着陆器,还有登月服、载人月球车等飞行产品的研制,另外要补充建设文昌航天发射场,以及测控通信着陆场等相关的地面设备设施。

第二、第三阶段要进入无人飞行的验证阶段,这个阶段如果任务顺利,我们将进入第三阶段,就是载人登月的飞行阶段。

◆两大难点,待解

在哪降落、能否经受长时间低温考验都是难点

嫦娥七号将由月球轨道器、着陆器、巡视器和飞跃器等部分组成,它们将在月球南极执行复杂的探测任务。嫦娥七号面临的挑战有哪些?

对此,中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁是这样说的:

第一,这是探测器第一次在月球南极降落。月球南极地形地貌、地理环境,我们都不是很清楚,要通过轨道去详查,详查过后,初步选定降落点,我们现在选了多个降落点,最后实施的时候再确定具体在哪个地方。

第二,嫦娥七号需要在月球长期工作,月球温度、环境都很恶劣,和地球的南极北极一样,有极昼和极夜现象。我们初步估算月球南极一年中长期光照在100天左右,但它是低温,低到零下100多摄氏度。在这种环境下长期工作,需要长时间经受低温,这是我们要面对的一个很大的难点。

吴伟仁告诉我们,不同于此前着陆月球的嫦娥三号、四号和五号,由于嫦娥七号任务的特殊性,它需要特意寻找坑多的地方着陆,因此挑战极高。

吴伟仁还表示,飞跃器要在坑里面去找水,而且坑(要)比较深,最好是长时间太阳照不着的,这对着陆点提出了新的要求,受到了很多限制。我们已经初步确定了若干个着陆点,最后选择一个着陆点或者两个着陆点进行着陆。

◆三件宝物,稀罕

新一代载人飞船:模块化设计,适应性更强

除了新一代载人运载火箭,新一代载人飞船也正在研制,它采用模块化设计,适应近地、深空等任务需求。

中国载人航天工程副总设计师张海联在第九届中国国际商业航天高峰论坛上介绍了相关信息。

张海联介绍,新一代载人飞船主要用于将航天员送往环月轨道并返回地球一个过程,由逃逸塔、返回舱和服务舱组成。

张海联说,逃逸塔主要是用在火箭上升的过程中,一旦火箭出现故障,可以把返回舱快速地带离故障火箭,保证航天员的安全,返回舱是航天员的座舱和控制中枢,服务舱主要是提供飞船的推进和能源。飞船的入轨质量大约26吨,可搭乘3名航天员。

此外,在新一代载人飞船的基础上,我国还在统筹研制近地飞船。

张海联接着表示:近地飞船乘组是4~7人,这也为后续开展空间旅游预留了空间。返回舱、逃逸塔与登月飞船基本一致,服务舱按照近地任务要求进行研制,其实主要是减少了发动机和推进器贮箱的容积。

月面着陆器:轻量化设计,控制重量

到达月球轨道后,如何登陆月球呢?张海联介绍了月面着陆器的设计思路。

月面着陆器,重约26吨,由登月舱和推进舱组成,可将两名航天员送达月面,采用轻量化设计提高了结构效率,并具备动力冗余功能。

张海联说,它主要负责把将航天员从环月轨道下降到着陆月面并返回环月轨道。登月舱是航天的座舱,推进舱主要负责完成着陆器到月球附近的近月制动,以及月面下降的主减速,它对重量极为敏感,因此需要采用轻量化设计,像一体化设计等,包括采用先进的材料和结构等技术来提高结构效率,要严格控制重量。

登月舱安装了4台7500牛发动机,它具备一定的动力冗余功能来保证航天员的安全,同时,月面着陆器也具有自主控制飞行能力。

载人月球车:可在10公里范围内开展采样

月面着陆器到达月面后,航天员将乘坐月球车,在月面开展工作。那么,月球车可载几名航天员?月球车的设计方案又是怎样的呢?

载人月球车重约200公斤,可搭乘两名航天员。

张海联表示,利用月面着陆器将两名航天员、月球车相关的载荷送达月球表面后,航天员将乘着月球车在10公里的范围之内开展月球采样,以及相应的月面实验。

除了载人月球车之外,我国还计划发射一个具备大范围移动能力的月面移动实验室。它可以长期无人自主在月面活动,并可以支持航天员短期驻留。

张海联称,之后再发射相应的舱段组装成月面科研实验站,具备中期驻留的能力,也可以考虑利用月面的原位资源进行月面设施的建造,进一步扩展月球科研实验站的功能。这个只是初步设想,后面还需要更进一步的方案论证。

(信息来源:新华社、央视新闻客户端、中国新闻网)