2023年5月,中國神舟十六號載人飛行任務(wù)新聞發(fā)布會上,我國首次宣布了要在2030年之前實現(xiàn)進(jìn)行載人登月。
到2025年,距離這個時間點已經(jīng)沒多少時間了,那么我國登月的難點究竟在哪?
登月的技術(shù)難題
對當(dāng)前的中國來說,我國還主要缺大載重的火箭、登月艙和返回艙、生命保障系統(tǒng)等。
登月艙和返回艙自不用說,都具有極高的技術(shù)門檻。
在登月上,難點主要在于控制登月艙的姿態(tài)。畢竟月球上不比地球,地球上有空氣,“飛船”在落入地球大氣層內(nèi)后只需要打開巨大的降落傘,就能保證“飛船”安穩(wěn)落地。
月球上沒有空氣,這就導(dǎo)致登月艙需要用“火箭”提供反作用力,來保證自己在月球上落地。而“火箭”的反作用力不是那么好操控的,需要精準(zhǔn)控制才能保證登月艙以一個完美的姿態(tài)降落在月球上。
縱觀人類的登月任務(wù),因為登月設(shè)備姿態(tài)不穩(wěn)導(dǎo)致登月失敗的比比皆是。
在返回艙上,返回艙最大的問題是如何在月球上進(jìn)行起飛的問題。
(返回艙需要考慮在月面上單獨起飛)
雖然月球上引力更低,為返回艙的起飛創(chuàng)造了有利條件。但是地球上的航天設(shè)備要起飛,可以搞一系列的配套設(shè)施,同時有大量人員伺候它。
但返回艙在月球上可沒有這個條件,這就意味著返回艙要回地球,完全得靠自身上面搭載的一系列系統(tǒng)起飛。
于是問題就來了,登月艙和返回艙要解決以上問題,需要集成大量的設(shè)備,這就導(dǎo)致了這兩個飛船的體積和重量非常巨大。
我國“夢舟”返回艙的重量是7噸,而“攬月” 登月艙就更大了,達(dá)到了26噸。
(中國“攬月” 登月艙)
雖然在我國的登月方案中,是用兩枚火箭將登月艙和返回艙分別送上月球,但“攬月” 登月艙的重量依舊是一個不可忽視的問題。
登月艙的重量加上各種雜七雜八的設(shè)備,需要火箭的載荷達(dá)到27噸左右。
并且登月任務(wù)和一般的航天任務(wù)不一樣,把人送上月球可比把人送到近地軌道上遠(yuǎn)多了,所以執(zhí)行登月任務(wù)的火箭還需要能攜帶更多燃油。
目前我國計劃用于載人登月任務(wù)的大火箭是“長征10號”,其總重超過了2100噸,一級火箭和二級火箭攜帶的燃料大約是2000噸,近地軌道最大載荷是70噸,地月轉(zhuǎn)移軌道的最大載荷是27噸以上。
(長征10號概念圖)
目前我國現(xiàn)役最大的運載火箭是長征5號,其最大起飛重量只有不到900噸,不到長征10號的一半。
從900噸跳到2100噸,各種技術(shù)難題是難以想象的。
生命保障系統(tǒng)這個也不用多說,月球的環(huán)境自然不是人類能自然生存的。
要保障宇航員在月面上自由活動,光是一個宇航服的問題就比一般航天的宇航服難得多。
中國已經(jīng)解決的問題
其實除了以上難題,要想載人登月還有一系列的難題,只是這些問題目前被中國解決了。
比如說地月通訊的能力。已經(jīng)登月的宇航員要順利完成登月之后的任務(wù),總要能和地球上實現(xiàn)實時聯(lián)系吧?這就需要有地月通訊能力。
(中國已經(jīng)擁有了地月通訊能力)
當(dāng)前中國通過“鵲橋一號”和“鵲橋二號”地月中繼衛(wèi)星擁有現(xiàn)了地月通訊能力,也是目前世界上唯一有地月通訊能力的國家。
美國希望自己能在中國之前完成載人登月,但其直到2025年都還沒有地月通訊能力。
再比如復(fù)雜軌道控制與精準(zhǔn)對接技術(shù)。我們上邊提到,登月艙和返回艙在落地月球時,只能用“火箭”的反作用力來實現(xiàn)安穩(wěn)落地,這就非??简瀼?fù)雜軌道控制與精準(zhǔn)對接技術(shù)。
而“復(fù)雜軌道控制與精準(zhǔn)對接技術(shù)”本身就是一項獨立的復(fù)雜技術(shù)。且它不僅用于載人登月,其它航天任務(wù)也要用,比如說地球送上天的貨物艙和空間站精準(zhǔn)對接。
不過這個技術(shù)在中國手里已經(jīng)相對成熟了,我國以前的登月探測設(shè)備基本都是用“火箭”的反作用力安穩(wěn)登陸的。
既然我國幾次無人登月項目都成功了,那就說明“復(fù)雜軌道控制與精準(zhǔn)對接技術(shù)”對當(dāng)前的中國來說沒啥問題。
載人登月的實用性
不過對于中國登月任務(wù)我們還需要了解一件事,那就是中國登月任務(wù)的實用性。
美國在60多年實現(xiàn)了載人登月,但當(dāng)時美國載人登月更多是一個政治任務(wù),這也就導(dǎo)致美國在1972年最后一次載人登月后,就再也沒有嘗試過載人登月了。
載人登月的項目一結(jié)束,美國的相關(guān)能力就開始了流失,也就出現(xiàn)了現(xiàn)在美國想要再次登月,卻發(fā)現(xiàn)自己需要再投入大量資源去攻克新的載人登月技術(shù)的情況。
中國的載人登月需要考慮實用性,我國不是登月一次證明自己有登月能力就行了,我國還需要考慮設(shè)備、人員在月球常駐,在月球上建立月球科研基地,甚至是開始對月球的商業(yè)化開發(fā)。
(中國計劃在2030年之前建成月球永久基地)
并且我國的載人登月任務(wù)和建立“月球永久基地”的任務(wù)幾乎是同時進(jìn)行的,按照我國的計劃,我國在2030年之前就要建立月球永久基地。所以此次載人登月,就是中國常駐月球的開始。
在月球上進(jìn)行常駐后,更多的技術(shù)難題也會隨之而來。
比如說如何保證食物、淡水的供應(yīng)?
到時候總不可能一直從地球上往月球上送食物和淡水吧?這成本得直接高到天上去了。
要解決這個問題,我國還需要解決“水循環(huán)技術(shù)”以及在月球上種植作物的問題。
再比如宇航員的身體情況問題。人類長期處于和地球上不同的環(huán)境,身體是會出問題的。
宇航員長期在地球大氣層外,基本都會出現(xiàn)骨質(zhì)流失、身體浮腫等情況。
此外就是宇航員的安全問題。月球沒有大氣層,月球永久基地挨了隕石怎么辦?
這其中種種問題,都需要付出極大的科研資源和時間去解決。
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