科學菌:中國想要載人登月,現在還缺少什麼?

2020-12-22 騰訊網

嫦娥奔月不僅是流傳在中國幾千年的神話,更是國人對月球的嚮往,表達了我們對登上月球的渴望。

時至今日,這個美麗的神話已經不再是幻想,國人通過數十年的努力,已經間接的實現了「嫦娥」奔月的所有過程。

為什麼說是間接呢?畢竟目前登上月球的「嫦娥」還是冷冰冰的機器,中國人還沒有真正的踏上月球這片令人神往的聖地。

不過一切已經在計劃之中,載人登月只是時間的問題。

按照我們對月球探索的規劃,總體上分為三個大的步驟,首先是無人探測,發射各種無人繞月探測器、著陸器、月球車,然後是載人登月,實現月球漫步、最後是定居月球,也就是建立基地,實現月球採礦。

這三大步可以說是百年大計,並非可以在短時間內實現的,目前我們已經初步完成的無人探測計劃,用時13年。

2007年嫦娥1號升空,成為了我國第一顆繞月飛行的探測器,運行兩年以後受控在預定地點撞向月球墜毀,實現硬著陸。

嫦娥1號使我們獲得了月球表面三維構造的第一手資料,為實現軟著陸選定了地點,奠定了技術基礎。

最為嫦娥1號的備份星2號於2010年發射升空,成功繞月飛行,一年後完成所有科學目標以後,變軌離開月球軌道,飛進深空。

2013年的嫦娥3號直接實現了我國首次在地外天體的軟著陸,釋放月球車實現月球表面勘探巡視,探測器在地外天體生存、深空通訊等關鍵技術。

現在看來一次性實現月面軟著陸也是非常困難的事,蘇聯1966年在月球9號首次實現軟著陸的之前,已經發射了不少於4顆月球探測器。

美國同樣也經歷了多次嘗試才實現了月面軟著陸,你可能會想這都是多少年前的事了,中國是在2013年才實現人家幾十年前的事,沒啥可驕傲的。

但是別忘了直到今天世界上僅有三個國家實現了這一壯舉(還有一個國家已經消失了),甚至是2019年以色列以及印度的嘗試最終都以墜毀月球而告終。

所以2020年的今天依舊沒有一個國家敢說月面軟著陸是一件輕而易舉的事,不僅如此,作為嫦娥3號的備份星嫦娥4號在2018年還實現了人類首次的月背軟著陸,這足以見得我們航天技術的紮實性。

2020年11月我們成功發射了嫦娥5號,這次不僅實現了去月球,還實現了從月球返回,並且還帶回來的月球巖石土壤樣本,目前任務已經基本完成,嫦娥5號已經在返回的路上了。

這次任務的成功讓我們看到了中國未來載人登月的可能,因為從任務的總體流程上看,很像是一次載人登月並且返回的過程;

例如這次的嫦娥五號有四個部分:月球軌道艙、返回器、著陸器、上升器,而NASA的阿波羅11號載人登月的時候當時也是同樣的結構,並且完成著看似相同的過程。

這就讓我們產生了一個錯覺,認為我們已經趕上了阿波羅計劃。

因為嫦娥5號在完成了以往的軟著陸,還首次實現了月球表面鑽探採樣,上升器點火帶著樣本重新進入月球軌道、並且在月球軌道上與軌道艙實現交會對接、最後軌道器點火帶著返回器通過月地轉移軌道返回地球 ...

這就像是一次載人登月的彩排,所以國人非常興奮,看到了載人登月的影子。而且我們也將這次的採樣任務對標當年NASA阿波羅11號的載人登月任務。

甚至有些文章還在比較兩項任務誰的技術更先進,誰的難度更大!

不過在我看來,真的沒有可比性,嫦娥五號的採樣任務,跟當年NASA的載人登月根本不在一個重量級上,技術難度也不在一個檔次。

這就像是你把一個60公斤級的拳擊選手,在跟一個100公斤級別的拳擊選手在做對比,這根本就沒法比。

航天任務總體上來說,載人與不載人有著非常大的區別,其中最為關鍵的就是重量的問題。這次的嫦娥5號總重量大約8噸,而當年的阿波羅11號達到了45噸。

看看這差距,就是因為載人以後停留在月球軌道上的服務艙、下降的著陸器、上升器、以及返回地球的返回器都需要有航天員容身的載人倉。

並且載人艙中還需要攜帶大量的生命支持系統,整個系統不管是從體積還是質量上來說,都大出了很多。

所以這就需要有更大推力的火箭才能把整個系統推向地月轉移軌道,也需要有更大的發動機將人員以及月球樣本帶離月球。

說白了,人類的航天事業就是一個大力出奇蹟的地方,沒有力量一根稻草就可以壓垮整個計劃,而在絕對力量面前任何困難都不是事;

所以說,我們在絕對力量面前還遜色了人家不少,就算中國現在已經掌握了月球採樣返回的技術,實現了人類首次。但依然無法載人登月。

原因在於我們現在最強的火箭長徵5號,我們的胖5力量不足,它和當年NASA用來登月的土星五號火箭相比,有著天壤之別。

胖5的起飛裝量最大875噸,還不到1000噸,你知道土星5號多少嗎?接近4000噸。同樣是地月轉移軌道胖5可以帶8.2噸左右,而土星五號可以帶48噸,差不多就是人家的零頭。

所以說載人登月暫時是不可能實現的。我們需要一個大傢伙,長徵9號火箭。

超級胖9這枚火箭設計初衷就是為了對標歷史上最強的火箭土星5號,胖9總體構型為三級半,直徑10米,高度為100米(胖4為兩級半隻有56米),外掛四個助推器,直徑5米。

主要的液氧煤油發動機需要從現在胖5使用的120噸級衝到480噸級,液氧液氫發動機需要從胖5使用的50噸級衝到220噸級,這簡直就是質的飛躍,難度真的是可歌可泣。

根據計劃超級胖9會在2028年實現首飛,起飛重量為4000噸,到時我國的近地軌道運載能力將達到140噸,超出土星5號10噸,地月轉移軌道運載能力為50噸,超出土星5號3噸左右,地火轉移軌道運載能力達到34噸。

如果火箭按計劃實現,到時我們才真正具備了載人登月的能力,如果沒有超級胖9載人登月永遠都只是空想.

未來這枚火箭還將幫助我們實現火星的採樣返回,以及更遠的深空探測,甚至是未來的月球基地的建設。

在沒有絕對運載能力的前提下,是無法把人送上任何一個星球的,也無法進行任何更深的深空探索。記住一句話,航天事業唯有大力才能出奇蹟。

文章來源:百度知道日報

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