新一代載人運(yùn)載火箭的研制將使我國(guó)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(bào)道，我國(guó)正在論證載人登月方案，不遠(yuǎn)的將來，中國(guó)航天員將有望登陸月球，后續(xù)還將建造國(guó)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(jìn)。

據(jù)介紹，現(xiàn)役長(zhǎng)征火箭在保持高成功率的同時(shí)，科研人員也在降低火箭發(fā)射成本方面進(jìn)行不斷著探索。火箭的重復(fù)使用技術(shù)也在進(jìn)行著技術(shù)攻關(guān)和方案論證，計(jì)劃是在十四五期間完成相關(guān)的飛行演示認(rèn)證。2020 年 9 月，我國(guó)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(chǎng)。這次試驗(yàn)的圓滿成功，標(biāo)志著我國(guó)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(guó)正在論證載人登月方案 ，不遠(yuǎn)的將來，中國(guó)航天員將有望登陸月球，后續(xù)還將建造國(guó)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(jì)師、中國(guó)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(xiàng)，進(jìn)入實(shí)施階段。

他提到：“探月工程四期的主要目標(biāo)是對(duì)月球南極開展科學(xué)探測(cè)，建立起月球科研站的基本型。后續(xù)將分3次任務(wù)實(shí)施，分別是嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)和嫦娥八號(hào)，計(jì)劃在2030年之前完成。目前研制工作進(jìn)展順利。”

吳偉仁表示，這是因?yàn)樵虑虻哪媳睒O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(diǎn)，初步估算將有180多天的極晝時(shí)期，可以克服月球背面帶來的不利影響，保證長(zhǎng)時(shí)間開展科學(xué)探測(cè)工作。

至于載人登陸月球方面，全國(guó)政協(xié)委員、中國(guó)航天科技集團(tuán)一院首席總師姜杰院士表示，我國(guó)新一代載人運(yùn)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(yùn)載火箭的研制將使我國(guó)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(cè)及空間資源利用打下基礎(chǔ)。

目前，長(zhǎng)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(cè)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(tuán)一院總體設(shè)計(jì)部運(yùn)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(yùn)載能力是可以再往上邁上一個(gè)大臺(tái)階，支撐這些工程的一些建設(shè)和實(shí)施。

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

陳曉飛表示，長(zhǎng)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(jì)劃是在“十四五”期間，然后完成相關(guān)的飛行驗(yàn)證。

新一代載人運(yùn)載火箭的研制將使我國(guó)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(cè)及空間資源利用打下基礎(chǔ)。

1 中國(guó)月球探測(cè)進(jìn)展

2004 年，中國(guó)正式開展月球探測(cè)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(hào)、“嫦娥”二號(hào)、“嫦娥”三號(hào)、“嫦娥”五號(hào)試驗(yàn)器、“嫦娥”四號(hào) 5 個(gè)探測(cè)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(hào)試驗(yàn)器成功驗(yàn)證月球軌道航天器回收技術(shù)，為后期探測(cè)器到月球表面執(zhí)行取樣返回任務(wù)做準(zhǔn)備。按計(jì)劃，未來將由“嫦娥”五號(hào)(圖 1)與“嫦娥”六號(hào)來完成“繞”、“落”、“回”三步走的最后一步。

(1)美國(guó)

美國(guó)是目前探月進(jìn)展最靠前的國(guó)家，也是目前唯一實(shí)現(xiàn)載人登月的國(guó)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(jì)六七十年代的“阿波羅”計(jì)劃也是美國(guó)探月能力強(qiáng)大的綜合體現(xiàn)，無論是軌道設(shè)計(jì)，或是冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)，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(guó)月球探測(cè)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(jì)劃。

(2)蘇聯(lián)

1959—1976 年，蘇聯(lián)共發(fā)射了24 個(gè)“月球”探測(cè)器，其中 18 個(gè)完成探月任務(wù)，1966 年實(shí)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(jì)劃(3)，方案與美國(guó)類似，只不過方案整體受限于運(yùn)載火箭 N1 的低可靠性與 35t 的地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力，按計(jì)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(jì)劃。

1 運(yùn)載火箭的選用

若要進(jìn)行載人登月任務(wù)，擁有高運(yùn)載力、高可靠性的運(yùn)載火箭是必要條件之一。20 世紀(jì) 60 年代，投靠于美國(guó)的德國(guó)科學(xué)家馮 ?布勞恩，帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)研制出了擁有 45t 地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載力的“土星”5 重型火箭，使美國(guó)實(shí)現(xiàn)了載人登月的夢(mèng)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(jì)劃?？梢?，沒有強(qiáng)大可靠的運(yùn)載火箭，就無法開展載人登月項(xiàng)目。

就中國(guó)現(xiàn)有火箭而言，能夠勝任載人登月運(yùn)載任務(wù)的只有“長(zhǎng)征”五號(hào)大型運(yùn)載火箭與“長(zhǎng)征”九號(hào)重型運(yùn)載火箭。

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

可靠性)，有望被改進(jìn)后作為 20噸級(jí)新一代載人飛船的運(yùn)載火箭。

而重型火箭“長(zhǎng)征”九號(hào)近地球軌道運(yùn)載能力有望突破百噸。相關(guān)資料顯示，“長(zhǎng)征”九號(hào)運(yùn)載火箭構(gòu)型可能與“長(zhǎng)征”三號(hào)系列類似，預(yù)計(jì)分為無助推器、兩助推器、四助推器三個(gè)型號(hào)，并且力爭(zhēng) 2030 年前實(shí)現(xiàn)無助推器型運(yùn)載火箭首飛。

2 四種運(yùn)載方案

基于“長(zhǎng)征”系列運(yùn)載火箭、適用于登月的新一代20噸級(jí)飛船，以及在軌交會(huì)對(duì)接、太空擺渡車等我國(guó)現(xiàn)有航天器、技術(shù)與計(jì)劃，中國(guó)可采用的載人登月運(yùn)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(zhǎng)征”五號(hào)的月球軌道交會(huì)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(huì)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(jì)美國(guó)“阿波羅”登月所運(yùn)用的登月方案，同時(shí)也是蘇聯(lián)計(jì)劃使用的載人登月方案。此類方案(圖5)對(duì)運(yùn)載火箭要求較高，由可載人的重型運(yùn)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(fù)責(zé)運(yùn)載航天員完成地

月軌道往返以及提供大部分的變軌機(jī)動(dòng)，登月艙負(fù)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(yùn)載火箭，就需要有成熟的重型火箭為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)。就中國(guó)目前的情況，重型運(yùn)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(shí)間內(nèi)對(duì)中國(guó)來講可行度較低。

(2)基于“長(zhǎng)征”五號(hào)加強(qiáng)型火箭的月球軌道交會(huì)方案基于“長(zhǎng)征”五號(hào)加強(qiáng)型火箭的月球軌道交會(huì)方案(圖 6)由龍樂豪院士所提出。他表示，如果中國(guó)想盡早進(jìn)行載人登月，采用這種方案，10年內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)。