本文来自微信公众号:中国航天报(ID:wht_htb),作者:张雪松,编辑:高辰,原文标题:《巧妙均衡,我国载人登月初步方案解读》,题图来自:《流浪地球2》
7月12日,载人航天工程副总设计师张海联介绍了我国载人登月初步方案:采用两枚运载火箭,分别发射月面着陆器和载人飞船,在环月轨道进行交会对接。目前,科研人员正在研制长征十号火箭、新一代载人飞船、月面着陆器和月球车等关键装备。那么我国载人登月任务为何要分两次发射?选择环月轨道交会对接,有何考量?未来,将有哪些服务于我国航天员的月面装备有望公开亮相呢?
立足现实,性价比高
【资料图】
截至目前,“阿波罗计划”是唯一成功的载人登月计划,由1枚土星5号重型火箭发射载人飞船和登月舱。同时代,苏联研制了N1重型火箭,计划发射7K-LOK月轨模块和LK登月舱,同样选择了由重型火箭一次性发射的方案。而我国规划的载人登月任务分两次发射执行,体现了对于力求任务成功与降低潜在风险的权衡。
我国长征十号火箭、登月舱和新一代载人飞船模型
在美苏论证载人登月之初,航天器交会对接技术还不成熟,快速发射两枚甚至多枚火箭也有一定难度,如果分别发射月球着陆器和载人飞船,实施在轨对接,技术风险很大。为了降低风险,提高任务成功率,最简单也是最实用的办法就是研制运力惊人的重型火箭,将登月舱和载人飞船一次性送去月球。
然而,当前情况有所不同。一方面,新一代重型火箭研制难度大,耗费时间长,综合成本极高。比如,美国SLS重型火箭耗费了10多年时间、上百亿美元,至今却仍在使用过渡型号上面级。另一方面,航天器交会对接技术已经非常成熟可靠。综合衡量后,使用运力足够、研制费用更低的火箭分别发射载人飞船和登月舱,在轨交会对接,反而是可行且合理的选择。
其实,国外航天界“帮助”中国设想过更激进的载人登月方案。例如,美国宇航局前局长迈克尔·格里芬曾表示,中国使用4枚长征五号火箭,分别发射登月舱和飞船,有望很快实现载人登月。
我国当然不会采用这种“勉强”的方案,而是积极利用新技术成果,降低风险。据公开资料显示,我国正在研制长征十号火箭,其芯级直径为5米级,并联安装了7台液氧煤油发动机,又捆绑了两个芯级作为助推器,第二级使用2台液氧煤油发动机,第三级使用3台液氧液氢发动机,各级均采用共底储箱,降低结构质量。
据央视报道,依靠推力提升和结构创新,长征十号火箭的起飞质量约为2187吨,预计月球转移轨道运力会从长征五号火箭的8.2吨提高到27吨左右。这个指标与现役SLS重型火箭初期型相当,足以发射大型载人飞船和登月舱,为执行两次发射的载人登月方案奠定了坚实的基础。
考虑到长征十号火箭的研制耗费远远低于美国几款重型火箭,我国载人登月方案无疑将具备更出色的性价比和可持续性。
巧选轨道,稳中求新
我国载人登月初步方案的另一个亮点是双重环月轨道对接。长征十号火箭分别发射登月舱和载人飞船后,它们各自独立飞向月球,在环月轨道上交会对接。接下来,航天员从飞船进入登月舱,随登月舱下降,安全着陆月球,开展科考活动。完成既定任务后,航天员乘坐登月舱起飞,返回环月轨道,再次和飞船对接后,转移进入飞船并返回地球。
我国航天员登月想象图
环月轨道对接是半个世纪前的美苏“登月竞赛”选中的高效可靠方案。不过,我国的环月轨道对接方案既借鉴了“阿波罗”环月轨道对接设计,又有很大的创新,与美国“阿尔忒弥斯计划”部分登月方案不谋而合。
事实上,美国“阿波罗计划”曾对比研究直接上升式、地球轨道交会对接、月球表面交会、环月轨道对接等多种方案,最终选定环月轨道对接方案。
具体来说,直接上升式方案要求整个登月舱着陆月球表面,完成任务后,上升器从月面直接上升返回地球,这对火箭运力的要求太高;地球轨道交会对接方案需用多枚火箭发射登月舱,其各部分在地球轨道上完成组装后,采用类似直接上升式方案,从而不必研制重型火箭;月面交会对接方案是发射两个航天器,分别着陆月球表面,一个专门携带返程燃料,另一个就是登月舱,在月面补加燃料后返回地球,但“阿波罗时代”航天器月面着陆精度误差高达公里级,故该方案可行性不高;环月轨道对接方案设计的登月组合体包括飞船和登月舱,两者在月球轨道上分离后,登月舱着陆登月,完成任务后,上升对接飞船,飞船再变轨返回地球。
不难看出,环月轨道对接方案中,飞船不用付出着陆月面和返回轨道的过大代价,最大限度地压缩了登月组合体的规模,有效降低了任务成本。
“阿波罗时代”该方案的风险不小,而随着载人航天和测控技术进步,这已不是难题。比如,美国“阿尔忒弥斯计划”最终要求飞船在环月轨道对接空间站,“阿尔忒弥斯-3”任务则计划让登月舱和飞船在环月轨道对接。
我国载人登月初步方案与“阿尔忒弥斯-3”任务相似,但不必专门研制重型火箭,从而做到了节约成本,高效利用技术进步,消除风险,更加稳健可靠。
轻巧紧凑,注重实用
载人航天有句经典的论述:造船为建站,建站为应用。同理,载人登月任务绝非“到此一游”“插旗就是胜利”。即使在冷战时期的“登月竞赛”中,“阿波罗计划”同样开展了大量科考活动,部署了一批实验装置,收获宝贵成果。
我国载人月球车示意图
随着航天工程越来越多地吸引社会资源投入,载人登月任务更加鲜明地体现出“探索月球和开发月球并重”,支持航天员在月面长期有效活动的登月航天服、载人月球车等都是必不可少的装备。在航天员登月前,我国还会先期开展无人登月飞行,随登月舱搭载科学载荷。
根据国外经验,登月航天服和普通舱外航天服存在一些区别,重要目的是克服大量微小月尘的消极影响。这些月尘带有电荷,极易黏附在物体上,曾让“阿波罗”航天员们不胜其扰。为此,我国开展了面向月尘防护的舱外航天服面料功能化修饰研究。
另外,由于任务有效载荷限制,登月航天服不能太重。“阿波罗计划”的登月航天服质量约82公斤,比同时代近地轨道任务航天服更轻,因此我国登月航天服同样要做好减重工作,与轻量化、一体化的登月舱形成完美搭配,共同保障航天员在月面的安全。
美国航天员在3次登月任务中各携带了1辆载人月球车,“月面飙车”影像也成为一代人的青春记忆。我国航天员开展长期远距离月面科考活动,载人月球车更是必不可少的。
据公开报道称,我国载人月球车依靠新材料、新能源、新结构等,实现了高度紧凑化,重约200公斤,可搭载两名航天员在10公里范围内开展采样和月面实验,具备精确定位能力,可以提供交通运输、通信保障等支持。
我国月面移动实验室示意图
未来,我国还有望发射不同舱段,组装成可以大范围运动的月面移动实验室,使其长期无人化自主活动,并支持航天员驻留,从而进一步高效利用月面原位资源,建造必要设施,扩展综合功能。
总之,我国载人登月初步方案虽然仅披露了“冰山一角”,但已充分体现了对务实和创新的综合权衡,总体设计是相当巧妙和高效的。
本文原载于《中国航天报·飞天科普周刊》7月22日一版
本文来自微信公众号:中国航天报(ID:wht_htb),作者:张雪松,编辑:高辰
标签:
上一篇 : 厦门市建设局整治城市扬尘污染问题改善城市空气质量工作方案
下一篇 : 最后一页
巧妙均衡
07-27 18:16:23
7月14日,厦门市建设局印发整治城市扬尘污染问题改善城市空气质量工作
07-27 18:06:10
勤学深耕,学无止境。为了贯彻落实方城县教体局暑期教师全员培训精神,
07-27 18:15:09
遥控“鬼秤”欺骗消费者,罚!
07-27 17:24:13
据中国汽车工业协会7月27日消息,2023年上半年,我国经济运行积极因素
07-27 17:23:34
新华社阿比让7月26日电(记者郑扬子)尼亚美消息:尼日尔军人26日晚在尼
07-27 17:25:38
据商务部市场运行监测系统显示,7月17日至23日,全国生产资料市场价格
07-27 17:29:36
美国国会预算办公室近日发布的2023长期预算展望报告显示,2023财年公众
07-27 16:53:58
岳阳上半年就业成绩单亮眼城镇新增就业3 91万人,同比增长9 22%华声在
07-27 16:57:43
热烈祝贺,上海高藤致远创新学校获得中外合作办学资格!上海高藤致远创
07-27 17:03:26
扬州发布记者丁佐春7月27日凌晨4点,一辆满载着小青菜、韭菜、芹菜、丝
07-27 16:47:39
红网时刻衡阳7月27日讯(通讯员贺诗魏)“高效便捷的同时,还可以免诉
07-27 16:33:53
近日,流媒体巨头Netflix对用户的家庭账户密码共享行为进行了严厉打击
07-12 12:02:04
难道真就因为过了30岁,浓眉哥便到了不配拿顶薪的年龄?开个玩笑,如果
07-12 11:18:53
据蔚来官方消息,7月10日,蔚来NOP+增强领航辅助功能在北京五环内的高
07-12 10:56:12
科技创新是推动经济高质量发展的第一动力,科技创新奖励资金是党委
07-12 10:40:27
ST摩登(002656)7月11日晚间公告,公司通过中国证券登记结算有限责
07-12 10:09:49
央广网西安7月12日消息(记者侯凯奇)2023年07月12日05时16分,陕西省
07-12 09:42:12
鲁媒:泰山送申花“三闷棍”含金量十足,延续不败并非难事,鲁能,中超,
07-12 09:19:44
1、酒红和枣红只是统称,是一个范围的颜色,人眼分辨不出区别。2、枣红
07-12 08:46:29
7月20日起持儿童优惠票的儿童和免费乘火车儿童必须携带本人有效身份证
07-12 08:08:17
中央气象台7月12日06时继续发布暴雨蓝色预警:预计,7月12日08时至13日
07-12 06:56:56
一、盗窃多少属于刑事案件盗窃1000元以上属于刑事案件。盗窃财物1000元
07-12 06:02:55
山药的征收补偿不仅要依照土地管理法第四十八条,征收土地应当依法及时
07-12 04:02:29
36首英语儿歌启蒙动画歌词地址:https: url38 ctfile com f 20003838-8
07-12 00:08:09
特纳:引进布朗和托平对我们防守有帮助大家志同道合,步行者队,美国篮球
07-11 22:11:47
信网7月11日讯7月11日,青岛市卫生健康委员会主任、青岛市中医药管理局
07-11 21:22:52
拼未来才能远航。文│松果财经作者| Manjusaka炎炎夏日里,一杯冰凉的
07-11 20:27:51
据证监会7月11日消息,证监会同意苏州锴威特半导体股份有限公司、西安
07-11 19:53:25
7月加息的市场共识已形成,在这一前提下黄金逐步定价消化利空影响。短
07-11 19:08:55
《暗区突围》“破晓纷争”版本更新,新玩法新体验!周年庆典将于13日
07-11 18:21:20
7月10日,记者在云南普者黑天鹅湖景点发现了一株罕见的“大洒锦”双色
07-11 17:36:47
德赛西威7月11日大宗交易平台共发生3笔成交,合计成交量220万股,成交
07-11 17:03:58
日前,曼联高级球探汤米-尼尔森去世,享年61岁,俱乐部官网发文致以哀
07-11 16:40:47
在这篇文章中,我们将学习从更高的电压源(例如3V或不带IC的3V电源)制
07-11 16:18:26
中国青年报报道23岁的潘玺不久前从宁夏职业技术学院机械制造与自动化专
07-11 15:49:38
财经网汽车7月11日讯,中汽协数据显示,6月,我国动力电池装车量32 9GW
07-11 15:09:46
原标题:塞尔维亚前锋卢基奇加盟长春亚泰长春亚泰足球俱乐部11日宣布与
07-11 14:49:55
7月10日,科大讯飞发布2023半年度业绩预告,预计上半年实现营业收入78
07-11 14:01:33
今天,大学路小编为大家带来了2023年大学招生人2023年全国高考录取人数
07-11 13:19:37
美国说唱歌手鼓励粉丝跳下舞台,还号召台下粉丝接住他,结果悲剧了……
07-11 12:40:57
经龙合镇党委、政府公开竞聘,拟聘用同志为防贫信息员(名单见附件):公
07-11 11:50:59
根据国内及国际气候预报数据,未来三个月赤道中东太平洋预计将继续维持
07-11 11:22:55
中国铁路乌鲁木齐局有限公司根据企业发展需要,拟招聘普通高等院校高职
07-11 11:05:29
原标题:成都大运会加大“蓉宝”宣传力度推动“蓉宝”IP破圈【解说】7
07-11 10:25:32
当前,湖北夏收工作已接近尾声,夏粮收购已全面展开。面对今年小麦收获
07-11 09:59:38
如何跟“上天”的导师沟通论文?
07-11 09:52:10
IT之家7月11日消息,由心动网络自主研发的回合制RPG游戏《伊瑟・重启日
07-11 09:23:28
在所有的造车新势力中,最匪夷所思的一家是理想。
07-11 08:44:23
但《八角笼中》不一样,王宝强也是80后,从草根龙套到制片导演,经历20
07-11 08:15:39
巧妙均衡
2023-07-27
7月14日,厦门市建设局印发整治城市扬尘污染问题改善城市空气质量工作
2023-07-27
勤学深耕,学无止境。为了贯彻落实方城县教体局暑期教师全员培训精神,
2023-07-27
遥控“鬼秤”欺骗消费者,罚!
2023-07-27
据中国汽车工业协会7月27日消息,2023年上半年,我国经济运行积极因素
2023-07-27
Copyright © 2015-2022 大众纤维网版权所有 备案号:豫ICP备20014643号-14 联系邮箱: 905 14 41 07@qq.com