嫦娥五號成功降落地球!中國人什麼時候能登上月球?

2020-12-17 火星科普

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

從發射到登月,從採集月壤到飛離月球,從樣品交接到最後返回器降落地球,嫦娥五號的每一步走得都是驚心動魄。現在,大家懸了23天的心終於可以放下了,嫦娥五號的返回器成功在內蒙古的四子王旗預定著落區降落!嫦娥五號任務已經宣告圓滿成功,整個過程非常完美。

寶貴的月壤終於被帶回地球,這是人類近半個世紀以來的首次。這些月壤能讓我們了解到月球十幾億年前的空白史,也能讓我們知道月壤中的成分,尤其是地球上十分稀缺的氦-3,它們能被用於未來的可控核聚變,僅100噸就能滿足全人類一年所需的能量。

嫦娥五號的全面成功不僅在科學上具有重大意義,而且對於中國航天也是意義非凡。中國探月工程在嫦娥五號任務中取得重大突破,那麼,中國人什麼時候才能踏上月球表面,切身實現「九天攬月」呢?

嫦娥五號任務的設計十分複雜,如果只是無人月球採樣返回,並不需要挑戰這麼高的難度。事實上,嫦娥五號的背後有著重大考量,這次任務完全就是用於模擬未來的載人登月,其方式與當年的阿波羅載人登月任務如出一轍。

如果把人送上月球,只要把整個太空飛行器做大,加上生命保障系統即可。載人登月飛船還是由四大部分組成,分別是軌道艙、返回艙、月球著陸器和上升器。

航天員乘坐載人飛船從地球出發,直接進入地月轉移軌道飛往月球。然後,飛船被月球引力捕獲。待到合適時機,航天員乘坐著上組合體在月球上軟著陸,著陸器的反推火箭提供降落月表所需的動力。執行完月表任務後,航天員乘坐上升器離開月表,然後與月球軌道上的軌返組合體對接。最後,航天員乘坐軌返組合體飛回地球。

不過,太空飛行器變大了,對於火箭的運載能力要求也會隨之大幅提高。為了實現載人登月,將需要把將近50噸的載荷送到月球軌道上。然而,我國現役運載能力最強的長徵五號也只能把不到9噸的載荷送向月球(嫦娥五號總重8.2噸),遠遠不夠實現載人登月。

但從理論上來講,即便沒有阿波羅登月計劃的那種土星5號超重型火箭,中國目前其實也有能力把人送上月球。雖然長徵五號一次飛行運載能力不夠,但如果發射六七枚長五,就能把足夠重的載荷以及太空人分批次送到月球軌道上。通過多次交會對接,我們可以在月球軌道上建立空間站。以此為基礎,我國完全可以實現載人登月。

當然,這種登月方式的成本可能會高於一次性登月。為了真正實現載人登月,我們還是要寄希望於我國正在研製的超重型火箭—長徵九號。即便是「胖五」,在長九身邊也只能算是「小弟」。

根據設計,長徵九號的箭體總長可達100米,起飛重量高達4000噸。芯一級和助推器都採用液氧/煤油火箭發動機,二級、三級均採用液氧/液氫火箭發動機。這樣的動力配置,可以讓長九的地月轉移軌道運載能力達到50噸,這將會超越土星5號。

預計在2028年,長徵九號將會進行首飛。有了長九之後,我國將有望在2030年前後把人送上月球。在此之前,還會有嫦娥六、七和八號無人探測器去月球不同地方進行採樣返回,並驗證關鍵登月技術。

當然,這一切都離不開嫦娥五號打下的堅實基礎。最後,讓我們熱烈歡迎「五姑娘」回家,祝賀中國航天!

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