这两天,全世界都在关注美国的重返月球发射任务,根据8月19日美国宇航局(NASA)发布的消息,载人登月计划的首次无人飞行测试阿尔特弥斯1号任务将于8月29日开始。目前,测试用的猎户座飞船和太空发射系统(SLS)已经运抵肯尼迪航天中心。美国重返月球计划在多次推迟后,终于正式拉开了大幕。 阿尔特弥斯1号任务箭在弦上阿尔特弥斯1号的登月彩排 简单来说,阿尔特弥斯1号其实算是载人登月的第一次彩排,主要用于验证火箭和登月舱的性能,并不会真的登月,因此,本次发射不会载人上天,而是无人绕月飞行,为未来的载人飞行测试和人类登月铺平道路。阿尔特弥斯1号飞船搭载3个专为测量振动和宇宙放射线而设计的人体模型,在太空中停留39至42天,飞行约6。4万公里后返回地球。 为确保发射任务取得成功,美国航空航天局选定了三个符合发射要求的日期,除8月29日外,将9月2日和9月5日作为备用日期。事实上,阿尔特弥斯1号原计划于2017年发射,由于载人飞船设计改进而被推迟到2019年底,后又因新冠疫情原因推迟到2022年8月,可谓好事多磨。 美国SLSBlock1运载火箭分解示意图 阿尔特弥斯1号能否顺利完成测试任务,对后续的登月计划起着至关重要的作用。为了重返月球,美国研制了新型太空发射系统和猎户座飞船,后者是第二次飞行,前者为首次亮相。本次飞行主要就是测试这两个系统,其他关键技术还包括载人着陆系统(HLS)的两种登月舱、xEMU登月宇航服、无压漫游车,以及许多地面系统等等。超过土星五号的太空发射系统 许多人对土星五号的巨大运载能力表示惊叹,也遗憾时至今日再也没有出现过同级别的超强火箭,不过快了。为了重返月球,美国研制了新型运载火箭,命名为太空发射系统,从外观来看,确实够大够威猛。到底有多大呢?我们来和著名的土星五号作个比较。 美国在1960年代研发的土星五号是迄今为止人类成功发射的最强火箭,能够将118吨(百度百科数据)的货物送到近地轨道,这个重量相当于23辆坦克。世界上现役运载能力最强的火箭是马斯克SpaceX公司的重型猎鹰运载火箭,近地轨道运载能力为63。8吨。 各国已服役和正在研制的运载火箭尺寸对比 与土星五号相比,太空发射系统(SLS)同样是个巨无霸。8月29日首飞的是第一个版本,型号SLSBlock1,你也可以叫它基础版。SLSBlock1高约98米,有2个固体助推器,起飞重量约2608吨,起飞推力约3992吨,近地轨道运载能力约95吨,地月转移轨道运力约27吨。无论从身高、体重、腰围还是力气来看,SLSBlock1都超过现役任何一型火箭,是一个体积庞大的超级大力士,每次发射费用高达20亿美元。 不过,这个版本还是没能超过土星五号的运载能力。没关系,载人任务不需要那么大的推力,95吨的运载能力已经足够了。接下来,太空发射系统的升级版(SLSBlock3)才是真正的怪兽,最终运载能力将达到143吨,甚至有可能达到165吨,用于载货任务,土星五号保持了几十年的记录终将会被打破。登月只是开始而不是结束 如果阿尔特弥斯1号取得成功,美国将会进行第二次彩排,时间最快于2024年开始,由阿尔特弥斯2号搭载真人宇航员绕月飞行,而真正的登月任务会由阿尔特弥斯3号完成,时间暂定在2025年。 2022年8月20日,NASA宣布已经在月球南极选择了13个可能登月的区域,那里的陨石坑中有冰,离阿姆斯特朗和其他阿波罗号宇航员探索过的领域很远。不同于NASA以往的登月,宇航员们这次将冒险进入人类此前从未探索过的永久阴影区,并为未来的在月长期停留奠定基础。 NASA选定的13个登月点 按照阿尔特弥斯计划,NASA的目标是在2025年之后实现女性和男性登月,同时,在月球表面和月球轨道上建设绕月载人据点gateway(绕月空间站)和阿尔特弥斯大本营(月球基地),将该项目作为下一步大跃进,即火星载人任务的跳板。模式将会采取国际合作进行,比如欧洲航天局(ESA)、日本航天局、加拿大航天局等将会参与。中国的载人登月项目 实事求是地说,如今有能力把航天员送上月球的国家只有美国和中国,美国的登月彩排即将开始,那中国呢?其实,中国的登月计划一直在稳步推进,低调并且踏实,和美国也就是前后脚的问题。 龙乐豪院士介绍中国载人登月项目 根据新华网的报道,4月24日国家航天局副局长吴艳华表示,探月工程四期今年正式启动工程研制,中国航天将坚持面向世界航天发展前沿、面向国家航天重大战略需求,陆续发射嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号探测器,开展任务关键技术攻关和国际月球科研站建设。其中嫦娥六号计划到月球背面采样,并正在论证构建环月球通信导航卫星星座。 吴艳华表态后,美国国家航空航天局局长尼尔森又跳了出来,老生常谈中国威胁论,7月2日,他在德国《图片报》一篇名为NASA老大拉响警报:中国人想要占领月球的文章中声称中国很可能占领月球。尼尔森的言论遭到了外交部发言人赵立坚的驳斥:美国国家航空航天局局长已经不是第一次罔顾事实、信口开河了。作为美国航空航天部门的主管,他应该十分清楚美国太空计划的黑历史。中方一向倡导和平利用外空,反对外空武器化和军备竞赛,积极在外空领域推动构建人类命运共同体。 尼尔森声称中国将占领月球中国载人登月的技术研发 首先是大功率运载火箭,目前,我国运载能力最强的火箭为长征五号,俗称胖五,长五B火箭近地轨道运力超25吨,但用于载人登月是远远不够的。所以,研制新一代重型运载火箭是必然选择。 7月28日,《科技日报》等媒体刊载的来自中国航天科技集团一院的消息称,该院所属的702所近日已圆满完成我国新一代载人运载火箭多机并联静动联合试验,下一步该型火箭将转入初样研制阶段。副总设计师朱曦全介绍,这款火箭的研发,突破了13项重大关键技术,大大超越了如今正在服役阶段的长征五号火箭。其起飞重量约为2,000吨,可将25吨的有效载荷直接送入奔月轨道,或者将70吨的有效载荷送入近地轨道。 长征5DY和美国SLSBlock1几乎一样大 这款被称为921的重型火箭官方命名为长征5DY,DY字母代表登月,拥有高达70吨的近地轨道运力,直接将长5的运力提高了近乎三倍,略低于美国8月29日发射的SLSBlock1,地月转移轨道运力只比前者少2吨,但已经超过了马斯克SpaceX公司的重型猎鹰火箭,用于登月已经足够了。另外,别羡慕马斯克的可回收式火箭了,长征5DY也是可回收火箭。 当然,中国还有更大的运载火箭正在研制中,那就是全民期待的长征九号,龙乐豪院士曾表示这款火箭预计会在2028年前首飞。长征九号高达103米,芯级箭体直径9。5米,近地轨道运载能力50140吨,奔月转移轨道运载能力1550吨,奔火转移轨道运载能力1244吨。长征九号到底有多大?看看下图。 中间大个子为长征九号 这样一比较,长征九号的确是个巨无霸。不过问题来了,既然已经有了登月使用的长征5DY,为何还要研制长征九号?其实,长征九号是为探索火星准备的。长征二号F火箭总设计师、重型运载火箭副总师容易在接受采访时表示:从技术上来说是没有问题的,主要还是取决于我们整个决策从什么时候开始。 航天科技集团五院技术顾问叶培建院士说:只要现在载人登月的技术攻关这么发展下去,只要国家下决心,我认为在2030年之前实现国家的载人登月是完全有可能的。我们要去,也一定能够去。中国载人登月为何推迟? 2010年,嫦娥二号卫星总指挥、总设计师顾问叶培建院士透露:我国将于2025年实现首次载人登月。但为何又推迟到2030年呢? 一般来说,不外乎有这么几个原因:一是经费不足,二是技术研发不过关,三是受疫情影响,既然重型运载火箭副总师容易提到技术没问题,另外两个方面更不是问题,那究竟是什么原因呢? 2010年中国载人登月计划 我猜测可能和美国有关,不是中国没有准备好,而是美国没有准备好。原因很简单,在载人登月方面,中国不想当出头鸟,跟着美国走更加稳妥,一来可以避免刺激美国的神经,继续让美国稳坐老大的位置,二来让美国先发,也可以汲取经验教训,确保少走弯路。登月这种事,早两年晚两年根本不重要,即使中国率先登月,也依然改变不了美国第一的事实,登月的壮举,美国在50多年前就完成了。 中国与美国最终的竞争不在于登月,而在于登陆火星,这才是划时代的大事。