作者 | 梁毅辰

咱們國家要在2030年之前實(shí)現(xiàn)載人登月，總體方案已經(jīng)公布，跟大家之前猜測(cè)的非常類似。

首先用兩發(fā)火箭分別把飛船和月面著陸器發(fā)射到月球軌道上，月球軌道上交會(huì)對(duì)接，航天員從飛船鉆到著陸器里面，然后兩者再分離，著陸器著陸，完成登月任務(wù)之后著陸器再從月面起飛，回到月球軌道，跟等在那的飛船再進(jìn)行一次交會(huì)對(duì)接，航天員回到飛船里面，然后乘坐飛船飛回來。

如果你熟悉阿波羅的登月方案就會(huì)發(fā)現(xiàn)，有相似，又有不同，不同的地方主要在于，阿波羅計(jì)劃是用一發(fā)火箭把飛船和著陸器同時(shí)發(fā)射到月球軌道上，就相當(dāng)于省了咱們第一步月球軌道的交會(huì)對(duì)接。

有人就要說了，嗨，還不是因?yàn)樵蹅儧]有土星五號(hào)那么大的火箭，所以沒辦法把飛船和著陸器同時(shí)打過去嘛，這話不完全對(duì)。對(duì)的部分是，像土星五號(hào)運(yùn)載能力那么大的火箭，以及能推動(dòng)他的發(fā)動(dòng)機(jī)，我們暫時(shí)確實(shí)還沒有成熟，但不對(duì)的部分是，并不是因?yàn)榛鸺粔虼笪覀儾庞眠@樣的方案，而是現(xiàn)在我們有這樣的技術(shù)能力即便不用這樣的大火箭也能實(shí)現(xiàn)登月了。

當(dāng)年，阿波羅計(jì)劃也不是沒想過要通過打多發(fā)火箭然后再太空拼裝的方案，但是在他定方案的那個(gè)時(shí)期，航天器在太空拼裝，也就是軌道交會(huì)對(duì)接技術(shù)還沒有那么成熟，即使是后來阿波羅計(jì)劃執(zhí)行的時(shí)候，自動(dòng)軌道交會(huì)對(duì)接技術(shù)還是不成熟的。

阿波羅任務(wù)當(dāng)中總共有兩次對(duì)接，第一次是剛發(fā)射上去之后，阿波羅飛船需要跟后面的火箭分離，然后原地掉個(gè)個(gè)，再懟回來，跟火箭里面的登月艙對(duì)接，再把登月艙拉回來。這次對(duì)接啊，基本可以說是只有對(duì)接，不需要交會(huì)，因?yàn)楸緛砭褪且粔K的，需要調(diào)整的部分很小。第二次難度稍大，是登月艙從月球上起飛之后接近軌道上的飛船，然后兩個(gè)交會(huì)對(duì)接。大家要知道啊，月球上沒有空氣的，擾動(dòng)比較小，軌道高度又比較低，交會(huì)對(duì)接相對(duì)容易，找準(zhǔn)機(jī)會(huì)發(fā)射上去之后兩個(gè)航天器基本就很近了，宇航員肉眼都能看見，而這兩次對(duì)接的最后關(guān)鍵部分，全部是由美國宇航員手動(dòng)操作的，這兩個(gè)動(dòng)作屬于整個(gè)任務(wù)的難點(diǎn)之一，需要大量練習(xí)。

所以你看，在這種情況下，如果他們搞兩個(gè)火箭，一個(gè)先飛到月球，另一個(gè)再飛到月球，兩個(gè)能不能交會(huì)到一塊兒，他們自己心里都沒有底，所以不敢定這樣的方案。

而現(xiàn)在不一樣了，自動(dòng)控制和遙測(cè)技術(shù)發(fā)展的這么好，不管是咱們中國空間站還是國際空間站，前面對(duì)、后面對(duì)、上面對(duì)、下面對(duì)、人工對(duì)、自動(dòng)對(duì)，想怎么對(duì)就怎么對(duì)，當(dāng)年阿波羅飛船的計(jì)算機(jī)還不如現(xiàn)在的計(jì)算器，控制指令都是地面算出來告訴宇航員再由宇航員人工輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)里去的，而現(xiàn)在的飛船自己的計(jì)算機(jī)全都能自行計(jì)算智能控制，算個(gè)軌道自動(dòng)調(diào)整再自動(dòng)交會(huì)對(duì)接不成問題。

所以你別看火箭沒有原來大了，技術(shù)水平可不比原來低。而且不光是咱們，美國的新一代登月計(jì)劃，也要用這用太空搭積木方案，大家都學(xué)會(huì)使巧勁兒了。

那么我們?yōu)榱四軌虻窃逻€需要有哪些新技術(shù)，又延續(xù)了哪些老技術(shù)呢？

首先就是火箭嘛，雖然咱們的登月方案用不著土星五號(hào)那么大的火箭，但咱們現(xiàn)有的火箭運(yùn)力也是不夠的，要有新的火箭，長征十號(hào)，其實(shí)去年十月份我講過這個(gè)火箭，那時(shí)候還叫長征5號(hào)改或者長征五號(hào)DY呢，后來官宣了，型號(hào)就叫長征十號(hào)。

而它之所以之前叫長征五號(hào)改，是因?yàn)樗L五有很密切的關(guān)系，由三個(gè)五米直徑的火箭并聯(lián)而成，五米剛好是長征五號(hào)的芯級(jí)直徑，所以在結(jié)構(gòu)和總體設(shè)計(jì)上可以借鑒。另外，長征十號(hào)的一級(jí)是21臺(tái)YF100K液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，二級(jí)是兩臺(tái)YF100M，YF100M可以看做是噴口放大適合真空的YF100K，三級(jí)用的是三臺(tái)YF-75E氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，無論是YF100還是YF75，都是在長征五號(hào)上大量驗(yàn)證過的成熟發(fā)動(dòng)機(jī)，主打一個(gè)穩(wěn)。

除了火箭之外，飛船我們也得換新，新的飛船要更大，之前咱們的神舟系列只有八噸多，而要想飛到月球再飛回來，新飛船得26噸，還有著陸器，登月車，都需要重新設(shè)計(jì)，這里面還有一個(gè)值得一提的我們延續(xù)了的關(guān)鍵技術(shù)，就是大范圍可變推力的7500牛火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。你別看它推力不大，但只要想在其他星球著陸，沒他就不行，因?yàn)橹懫髟谥戇^程中，發(fā)動(dòng)機(jī)一直工作，燃料是慢慢消耗，重量是不斷變化的，那我推力就肯定也就要不停地精確調(diào)整才能平穩(wěn)輕柔落地，所以必須有大范圍可變推力的發(fā)動(dòng)機(jī)。這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)是我們最早在嫦娥三號(hào)四號(hào)任務(wù)的時(shí)候開始使用的，后來的嫦娥五號(hào)和天問一號(hào)任務(wù)也都使用了這系列發(fā)動(dòng)機(jī)，每次表現(xiàn)都很好，又主打一個(gè)穩(wěn)。

可以看出來，我們的載人登月計(jì)劃，也是在現(xiàn)有技術(shù)水平和能力的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出來的一個(gè)又快又省的方案，既可以讓我們實(shí)現(xiàn)登月夢(mèng)，又沒有過高的技術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)，所以啊，2030年之前登月，我是信心滿滿的，非常希望看到中國人踩在月球上的那一天。

本文為科普中國·創(chuàng)作培育計(jì)劃扶持作品

作者：梁毅辰

審核：周炳紅 中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心研究員

出品：中國科協(xié)科普部

監(jiān)制：中國科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

來源: 創(chuàng)作培育計(jì)劃

內(nèi)容資源由項(xiàng)目單位提供