11月21日,央視《東方空間》獨家專訪了中國探月工程總設(shè)計師吳偉仁院士,吳院士表示我國航天員有望在十年內(nèi)登上月球,未來去火星可先在月球中轉(zhuǎn),月球?qū)⒊蔀槲覀兩羁仗綔y的前沿基地。
據(jù)吳偉仁院士介紹稱,中國未來的深空探測航天計劃主要包括如下幾塊:
1、月球探測
2、小行星探測與撞擊
3、行星探測
4、重型運載火箭
這4個任務(wù)中月球探測大家最為熟悉,從嫦娥一號的繞月開始到嫦娥五號的月球采樣返回,各位都見證了中國的月球探測任務(wù),而在后續(xù)的嫦娥七號和八號任務(wù)中,還要在月球上構(gòu)建一個月球科研站。
第二個則是小行星探測與撞擊任務(wù),NASA改變小行星軌道的“DART”計劃讓大家印象深刻,這個探測器于2021年11月24日發(fā)射,并于2022年9月26日撞擊了目標(biāo)雙星小行星Dimorphos,將雙衛(wèi)一的軌道周期縮短了約32分鐘。
DART軌道,紫色:探測器,綠色:小行星,藍色:地球,黃色:太陽,亮藍色:2002 CB21,土黃色:小行星3361這是測試對地球有威脅的小行星改變軌道的方式,中國在4月24日航天日也宣布了中國將著手組建近地小行星防御系統(tǒng),同應(yīng)對近地小行星撞擊的威脅。
第三個則是行星探測計劃,天問一號探測火星這個大家已經(jīng)知道了,但天問系列可不止只探測火星,還有探測木星以及更遠的土星和天王星的計劃。
第四個則是重型運載火箭,這里有幾個變化,首先我國登月火箭已經(jīng)從CZ-9換成CZ-5DY,但CZ-9并沒有因此而失去登月火箭的殊榮,而是成了登月或登火的重型火箭,并且CZ-9火箭出現(xiàn)了一次結(jié)構(gòu)上巨大的變動,未來可能變成一根棍子,至于為何變棍子,下文將會做一個詳細的分析。
月球科研站:月球不再是一個目的地
吳偉仁院士表示,嫦娥工程已經(jīng)經(jīng)歷了繞落回三期工程,六號開始已經(jīng)是四期工程,而且六號可能會往后排,七號和八號將以及國際上多個國家參與建立月球科研站,中國先行將建立科研站的基本型,未來將進行國際合作建成國際科研站。
這個科研站選址在月球南極,可能很多朋友都看不明白為何要選到南極。原因很簡單,月球的自轉(zhuǎn)軸傾角只有1.5°,“四季”變化很小,月球兩極很多地區(qū)都處在永晝,也就是說這些地方常年都有日照。
雙方選擇的重復(fù)點NASA和中國航天局都模擬了月球日照的地圖,選定了未來月球探測器著陸的位置,居然有多個位置都重疊了,不過各位別擔(dān)心,區(qū)域重疊不代表雙方會打架,因為月球面積也不小,地方很是寬敞,另外時間上更不會重疊,各位可以放心。
月球南極國際科研站甚至還規(guī)劃了通信基站,宇航員在月面活動可以刷手機,也可以直接和地球通信,甚至還能在手機上直接登陸互聯(lián)網(wǎng)!但大家必須接受的一點是地月平均距離達到了38.4萬千米,信號來回就超過了2秒,延時這個問題還是要習(xí)慣一下。
月球科研站的天然條件非常優(yōu)越,未也能作為地球和火星之間的中繼站,比如地面站天氣條件惡劣時,通信天線傾角太大容易衰減時,火星被太陽遮擋前后等,月球站能爭取比地面站更多一些通信時間。
月球科研站甚至能擴展到未來從月球出發(fā)前往火星甚至木星探測,當(dāng)然這已經(jīng)是遠景規(guī)劃了,NASA在深空門戶的計劃中也有類似的規(guī)劃,不過NASA是在地月的拉格朗日點建立深空門戶,所有的“生產(chǎn)資料”都得從月球或者地球運輸,而在月球表面出發(fā),可以在月面基地直接生產(chǎn)儲存與使用,誰優(yōu)誰劣,目前還不好說。
重頭戲:載人登月,10年內(nèi)完成
據(jù)吳院士介紹,中國航天希望在10年內(nèi)完成載人登月,月球科研基地的建成時間節(jié)點將在載人登月之前,也就是2028年前后將完成建設(shè),目前的規(guī)劃的都是以這個時間節(jié)點展開準(zhǔn)備,簡單地說,我們登月已經(jīng)不再是一句口號,已經(jīng)成了實實在在展開并已經(jīng)在實施的具體方案。
中國載人登月時間規(guī)劃已經(jīng)基本確定了,多個媒體披露的消息都指向了十年內(nèi)完成。目前在載人登月中最大的變化發(fā)生在登月火箭上,從CZ-9變成了CZ-5DY型,而且CZ-9也沒有取消,而是將其換成了同等規(guī)模的可回收型CZ-9,這個非常值得給大家介紹一下:
CZ-9與CZ-5CZ-5DY,體現(xiàn)了中國航天更為務(wù)實
2022年7月份,龍樂豪院士在《科創(chuàng)中國·院士開講》第十二期節(jié)目中公布了中國載人登月計劃,時間指向是2030年,在PPT中龍樂豪院士公布了中國“新版”登月火箭,從過去的CZ-9變成了CZ-5DY,這款火箭的配置如下:
助推器:x 2,每個助推器為7臺120噸級的YF-100K發(fā)動機;
芯一級火箭:7臺120噸級的YF-100K發(fā)動機;
芯二級火箭:2臺150噸級的YF-100M發(fā)動機;
三級火箭:3臺9.4噸級YF-75E發(fā)動機;
這是新一代載人的運載火箭,火箭總高度88.5—91.6米,起飛重量2184—2189噸,助推器與芯級直徑5米,通過助推器與芯級的組合即可在載人火箭與登月火箭之間轉(zhuǎn)換!
不過與CZ-9巨型火箭不一樣的是CZ-5DY的級別是近地軌道載荷為70噸,地月轉(zhuǎn)移軌道27噸的級別,由于登月需要的地月轉(zhuǎn)移軌道載荷要達到50噸級,因此CZ-5DY型需要兩次才能完成登月,登月飛船需要在月球軌道完成組合。
這種登月構(gòu)型此前阿波羅計劃也曾提過,但最終沒有采納,增加對接環(huán)節(jié)會增加計劃實施中的風(fēng)險,但就最新的航天技術(shù)而言,對接已經(jīng)成了常規(guī)操作,因此在月球軌道組合并不會成為障礙,另外這個組合前提后是運載火箭難度的大幅度下降,從另一面看到了中國航天在登月計劃上更加務(wù)實。
CZ-9可回收型:未來的載人火星計劃仍然需要
在近期公布的一系列方案中,CZ-9的巨型火箭是最讓大家關(guān)注的,因為它能完成的任務(wù)不只是載人登月,還有載人火星任務(wù)也將是它擔(dān)當(dāng)重任!CZ-5DY盡管完成登月任務(wù)沒有問題,但在載人登陸火星上就無能為力了,總不能N枚火箭組裝后實施任務(wù)吧,連馬斯克這么喜歡壓縮成本的人還是造了巨型火箭星艦。
CZ-9的原計劃是助推器+芯級火箭的模式,最新的構(gòu)型則是一根粗棍子,并且在中間還增加了柵格舵,了解回收的朋友一眼就知道,這種火箭已經(jīng)從一次性使用向重復(fù)使用轉(zhuǎn)變了,而一根棍子的模式是方便回收。
試想下就知道,如果還是一枚芯級+四枚助推器,那么就要準(zhǔn)備5個著陸場,假如能以單一火箭模式來實現(xiàn)回收則會更方便,或者也可以參考重型獵鷹的那種“并列”方式,比如要實現(xiàn)載人木星或者土星任務(wù)時,因此可回收的CZ-9一旦走通,未來的深空載人任務(wù)也將全面開啟。
這個CZ-9的可回收版本,最關(guān)鍵的就是可回收版發(fā)動機,目前比較有可能的是液氧甲烷發(fā)動機,不過在最新的資料中也有液氧甲醇的計劃,之所以選擇甲烷或者甲醇而不選擇煤油是因為這兩種燃料不容易在預(yù)燃室的高溫渦輪中積碳,也就是說回收后維護難度降低,或者說火箭發(fā)動機的制造難度也會下降,這對于未來可回收火箭關(guān)系相當(dāng)大。
北京時間2022年11月16日14時48分,美國航天局NASA新一代登月火箭“太空發(fā)射系統(tǒng) (SLS) ”攜帶“阿爾忒彌斯1號”無人繞月飛行任務(wù)的獵戶座載人飛船,在卡納維拉爾角肯尼迪航天中心發(fā)射升空,這次終于成功了,持續(xù)18分鐘,上面級分離,獵戶座飛船成功進入地月轉(zhuǎn)移軌道,算是真正“踏上”了奔月之路。
不過這次是阿爾忒彌斯1任務(wù),其飛船為無人狀態(tài),也至只完成繞月后即返回地球,當(dāng)然在奔月之路以及到月球繞月后有些額外的任務(wù),預(yù)計要到12月11日才會返回地球,差不多一個月時間,下次如果載人任務(wù)肯定不能這么玩,因為實在是太久了。
另一個消息則是月球探測器“好客”(OMOTENASHI)似乎失敗了,據(jù)每日新聞11月22日報道,日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)(JAXA)當(dāng)天表示,隨美國SLS火箭于16日發(fā)射升空的月球探測器“好客”(OMOTENASHI),在與火箭分離后姿態(tài)異常,太陽能電池板無法正常工作,多次嘗試修正都未起效,通信也不穩(wěn)定。日本探測器首次登月計劃以失敗告終。
別看中國嫦娥登月任務(wù)次次成功就認(rèn)為登月容易了,這玩意兒還是很難,此前以色列探測器登月失敗,印度也失敗,這次日本還失敗,登月還真是高科技,就目前而言除了美俄中三國,其他國家想要玩還是困難重重!
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