新一代載人運載火箭的研制將使我國具備2030年前載人登陸月球的能力

8 月 20 日消息，據(jù)央視報道，我國正在論證載人登月方案，不遠的將來，中國航天員將有望登陸月球，后續(xù)還將建造國際月球科研站，而為了滿足未來航天任務(wù)的需求，新一代載人火箭和重型火箭的研制也正在有序突進。

據(jù)介紹，現(xiàn)役長征火箭在保持高成功率的同時，科研人員也在降低火箭發(fā)射成本方面進行不斷著探索?；鸺闹貜?fù)使用技術(shù)也在進行著技術(shù)攻關(guān)和方案論證，計劃是在十四五期間完成相關(guān)的飛行演示認證。2020 年 9 月，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射的可重復(fù)使用航天器成功返回預(yù)定著陸場。這次試驗的圓滿成功，標志著我國可重復(fù)使用航天器技術(shù)研究取得重要突破。

8月21日消息 據(jù)央視新聞，我國正在論證載人登月方案 ，不遠的將來，中國航天員將有望登陸月球，后續(xù)還將建造國際月球科研站 ，而為了滿足未來航天任務(wù)的需求，新一代載人火箭和重型火箭也正在研制當(dāng)中。

據(jù)探月工程總設(shè)計師、中國工程院院士吳偉仁透露，探月工程四期經(jīng)過多年論證，已于2021年底正式立項，進入實施階段。

他提到：“探月工程四期的主要目標是對月球南極開展科學(xué)探測，建立起月球科研站的基本型。后續(xù)將分3次任務(wù)實施，分別是嫦娥六號、嫦娥七號和嫦娥八號，計劃在2030年之前完成。目前研制工作進展順利?！?

吳偉仁表示，這是因為月球的南北極與地球的南北極相仿，都存在極晝或極夜的現(xiàn)象。

選擇南極作為著陸點，初步估算將有180多天的極晝時期，可以克服月球背面帶來的不利影響，保證長時間開展科學(xué)探測工作。

至于載人登陸月球方面，全國政協(xié)委員、中國航天科技集團一院首席總師姜杰院士表示，我國新一代載人運載火箭的研制正處于關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及方案深化論證階段。

新一代載人運載火箭的研制將使我國具備2030年前載人登陸月球的能力，并為后續(xù)月球科考與開發(fā)、深空探測及空間資源利用打下基礎(chǔ)。

目前，長征系列火箭已經(jīng)發(fā)展成為能夠適應(yīng)不同太空軌道發(fā)射需求的火箭譜系，能夠?qū)?dǎo)航衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星、載人飛船、空間探測器等送入太空軌道。而為了滿足未來航天任務(wù)的需求， 新一代載人火箭和重型火箭也正在研制當(dāng)中。

航天科技集團一院總體設(shè)計部運載火箭專家陳曉飛表示，新一代登月載人火箭和重型火箭，這兩型火箭運載能力是可以再往上邁上一個大臺階，支撐這些工程的一些建設(shè)和實施。

據(jù)介紹，現(xiàn)役長征火箭在保持高成功率的同時，科研人員也在降低火箭發(fā)射成本方面進行著不斷探索， 火箭的可重復(fù)使用技術(shù)正在進行技術(shù)攻關(guān)和方案論證。

陳曉飛表示，長征系列火箭也是圍繞著可重復(fù)使用的一些技術(shù)，一直在做相關(guān)的攻關(guān)和方案論證，計劃是在“十四五”期間，然后完成相關(guān)的飛行驗證。

新一代載人運載火箭的研制將使我國具備2030年前載人登陸月球的能力，并為后續(xù)月球科考與開發(fā)、深空探測及空間資源利用打下基礎(chǔ)。

1 中國月球探測進展

2004 年，中國正式開展月球探測工程，并命名為“嫦娥工程”。

截止 2018 年底，先后發(fā)射了“嫦娥”一號、“嫦娥”二號、“嫦娥”三號、“嫦娥”五號試驗器、“嫦娥”四號 5 個探測器(不含“鵲橋”中繼星)，順利完成了無人探月三步走的“繞月”和“落月”任務(wù)。其中，“嫦娥”五號試驗器成功驗證月球軌道航天器回收技術(shù)，為后期探測器到月球表面執(zhí)行取樣返回任務(wù)做準備。按計劃，未來將由“嫦娥”五號(圖 1)與“嫦娥”六號來完成“繞”、“落”、“回”三步走的最后一步。

(1)美國

美國是目前探月進展最靠前的國家，也是目前唯一實現(xiàn)載人登月的國家，共完成 6 次載人登月任務(wù)，先后 12 人次踏上月球表面(圖 2)。 20 世紀六七十年代的“阿波羅”計劃也是美國探月能力強大的綜合體現(xiàn)，無論是軌道設(shè)計，或是冗余系統(tǒng)設(shè)計，再是“阿

波羅”13 的應(yīng)急處理方式，都有很多值得我們參考的地方。美國月球探測在“阿波羅”17 任務(wù)完成后停止，直至最近一些年，部分官員才提及關(guān)于重返月球的計劃。

(2)蘇聯(lián)

1959—1976 年，蘇聯(lián)共發(fā)射了24 個“月球”探測器，其中 18 個完成探月任務(wù)，1966 年實現(xiàn)了月球軟著陸，1970年完成取樣返回。

蘇聯(lián)也曾有過載人登月計劃(3)，方案與美國類似，只不過方案整體受限于運載火箭 N1 的低可靠性與 35t 的地月轉(zhuǎn)移軌道運載能力，按計劃，每次任務(wù)只能滿足 2人次升空，1 人次登月。遺憾的是，由于 N1 火箭(圖 4)4 次試射均已失敗告終，蘇聯(lián)不得不放棄載人登月計劃。

1 運載火箭的選用

若要進行載人登月任務(wù)，擁有高運載力、高可靠性的運載火箭是必要條件之一。20 世紀 60 年代，投靠于美國的德國科學(xué)家馮 ?布勞恩，帶領(lǐng)其團隊研制出了擁有 45t 地月轉(zhuǎn)移軌道運載力的“土星”5 重型火箭，使美國實現(xiàn)了載人登月的夢想。擁有幾乎相同方案的蘇聯(lián)，因 N1 火箭失敗被迫放

棄載人登月計劃?？梢?，沒有強大可靠的運載火箭，就無法開展載人登月項目。

就中國現(xiàn)有火箭而言，能夠勝任載人登月運載任務(wù)的只有“長征”五號大型運載火箭與“長征”九號重型運載火箭。

“長征”五號運載火箭于2016 年 11 月首飛成功，其中“長征”五號 B 型火箭預(yù)計擁有近 25t的近地球軌道運載能力，該火箭理論可靠性高達 98%(高于現(xiàn)役載人火箭“長征”二號 F 的 97%

可靠性)，有望被改進后作為 20噸級新一代載人飛船的運載火箭。

而重型火箭“長征”九號近地球軌道運載能力有望突破百噸。相關(guān)資料顯示，“長征”九號運載火箭構(gòu)型可能與“長征”三號系列類似，預(yù)計分為無助推器、兩助推器、四助推器三個型號，并且力爭 2030 年前實現(xiàn)無助推器型運載火箭首飛。

2 四種運載方案

基于“長征”系列運載火箭、適用于登月的新一代20噸級飛船，以及在軌交會對接、太空擺渡車等我國現(xiàn)有航天器、技術(shù)與計劃，中國可采用的載人登月運載模式主要有 4 種：一枚載人重型火箭直接載人登月方案、基于“長征”五號的月球軌道交會載人登月方案、基于空間站的載人登月方案和基于近地球軌道交會的載人登月方案。

(1)一枚載人重型火箭直接載人登月方案

一枚重型載人火箭直接載人登月方案，即 20 世紀美國“阿波羅”登月所運用的登月方案，同時也是蘇聯(lián)計劃使用的載人登月方案。此類方案(圖5)對運載火箭要求較高，由可載人的重型運載火箭直接將載有航天員的載人飛船與登月艙送入地月轉(zhuǎn)移軌道，載人飛船負責(zé)運載航天員完成地

月軌道往返以及提供大部分的變軌機動，登月艙負責(zé)搭載航天員落月以及從月表起飛。若要擁有重型載人運載火箭，就需要有成熟的重型火箭為基礎(chǔ)進行改進升級。就中國目前的情況，重型運載火箭的研制還有很多路需要走，特別是重型載人火箭，開展研發(fā)的難度較大，一枚載人重型火箭

直接載人登月方案在短時間內(nèi)對中國來講可行度較低。

(2)基于“長征”五號加強型火箭的月球軌道交會方案基于“長征”五號加強型火箭的月球軌道交會方案(圖 6)由龍樂豪院士所提出。他表示，如果中國想盡早進行載人登月，采用這種方案，10年內(nèi)就可以實現(xiàn)。