載人登月還需邁過新一代大推力火箭等三道難關

2020-11-24 華夏經緯

  這一刻,神州大地屏住了呼吸。

  等待,等待……

  「安全著陸!」北京航天飛行控制中心,一幅值得中華民族永遠銘記的畫面定格在大屏幕上——嫦娥三號按預定計劃,落在了月球虹灣上。

  這一刻,是2013年12月14日21時11分。這一刻,中國成為世界上第三個在月球軟著陸的國家。

  凝視眼前這激蕩人心的一幕,品味這難以言表的自豪和驕傲,人們的思緒禁不住飄向了更遠的地方——中國人究竟何時能真正登上月球?

  這段日子,世界各大媒體在關注嫦娥三號同時,紛紛作出預測——

  美國《福布斯》評論:「假設中國的探月工程按計劃進行,那麼中國將在2025年的某個時間實現載人登月。」

  英國《獨立報》上,天體物理學家戴維·懷特豪斯則說:「15年後下一位在月球上行走的人,很可能是中國人。」

  相對於國際輿論呈現的樂觀,中國航天人則顯得格外謹慎——

  「根據我國公布的航天白皮書,目前我國已開始載人登月關鍵技術的攻關。」年過花甲的嫦娥三號探測器系統首席科學家葉培建院士接受採訪時說:「至於具體什麼時候能去,我希望有生之年能看到。」

  今年「兩會」期間,全國人大代表、探月工程副總設計師胡浩透露:「備受關注的載人登月計劃仍未正式立項。」

  如此看來,中國載人登月的「精確時刻」,現在還難以確定。不管怎樣,有一點毋庸置疑——中國航天人正以前所未有的速度,向著這一目標前進。

  夢想,就在眼前。然而,要實現這一夢想,難度之大、風險之高,常人難以想像。

  挑戰之一新一代大推力火箭

  此次嫦娥三號探月之旅,諸多媒體首先將視線聚焦在託舉嫦娥三號的長徵三號乙增強型火箭上。

  2007年,長三甲火箭託舉嫦娥一號奔月,用了14天。

  2010年,長三丙火箭將嫦娥二號直接送入地月轉移軌道,奔月之旅只用了5天。

  這一次,長徵三號乙增強型火箭——作為我國長徵系列火箭中目前運載能力最強的「大力士」,託舉重量更重、體積更大的嫦娥三號探測器直接奔月,飛行約112小時。

  「長途跋涉把3780千克的嫦娥三號精準地送入地月轉移軌道,這已達到長徵三號乙火箭的運載能力極限。」嫦娥三號運載火箭系統總指揮岑拯說。

  據悉,未來執行首次月球採樣返回的嫦娥五號,其體重將是嫦娥三號的數倍之上,沒有推力更大的火箭,任務將無法完成。

  很顯然,現有長徵火箭的運載能力,滿足不了未來載人登月的需要。

  值得欣喜的是,中國航天人未雨綢繆,這一步走在了前面——

  在珠海舉行的第九屆中國國際航空航天博覽會上,中國航天科技集團公司展出了新一代大推力運載火箭長徵五號的模型。

  據介紹,該型號火箭預計於2014年首飛,採用液氫、液氧、煤油等無毒、無汙染推進劑,低軌道運載能力達到25噸,地球同步轉移軌道運載能力達到14噸,可完成近地軌道衛星、地球同步轉移軌道衛星、空間站和月球探測器等各類太空飛行器發射任務,屆時我國運載火箭的整體水平將真正進入和美俄並駕齊驅的時代。

  新一代大推力火箭,還必須配套建設新的航天發射場。目前,海南航天發射場建設正緊鑼密鼓進行。

  據《2011年中國的航天》白皮書介紹,中國在未來5年內將完成海南航天發射場建設並投入使用。

  這一切工作,看上去有條不紊,值得期待。但我們必須注意到:新火箭的運載能力和新發射場的發射能力,都要在實踐中進行檢驗、磨合,一旦哪一個技術環節出現問題,中國人的登月進程都將大大受阻。

  挑戰之二深空測控能力提升

  中國航天事業發展歷程上,樹立著三個具有跨時代意義的裡程碑——

  1970年,中國成功將第一顆人造地球衛星送上了太空,宣告中國進入航天時代。

  2003年,神舟五號載人飛行,中國成為世界上第三個將航天員送入太空的國家。

  2007年,嫦娥一號衛星發射,開啟了中國深空探測時代。

  從地面飛向天空,從天空邁向太空,從太空走向深空,一道道壯美的航跡,折射著中國航天測控能力的躍升。

  如今,曾經的光榮已成為定格的歷史,中國航天人又一次把新的輝煌鐫刻進深邃的太空——

  嫦娥三號首次月球軟著陸,這是1976年蘇聯「月球24號」探測器在月面著陸以來時隔37年的又一壯舉,堪稱中國航天的第四座裡程碑。

  國防科工局新聞發言人吳志堅說,嫦娥三號是我國航天領域迄今最複雜、難度最大的任務之一,將創造我國航天領域的7項「首次」。

  「首次」就意味著風險。澳大利亞太空問題專家莫裡斯·瓊斯說:「在月球上著陸比只進入軌道要棘手得多,沒有犯錯的餘地。」

  就是這「沒有犯錯的餘地」,嚴峻考驗著中國航天的深空測控能力。

  月球表面低洼不平,從美蘇兩國月球車降落情況看,幾乎沒有一次是降落在平地上。這,意味著地面必須具備對月球車有較強的遙操作能力。一旦遇到溝坎,在地面人員幫助下,月球車才能「看得見、繞得過」。

  據了解,作為嫦娥三號任務的飛控「神經中樞」,北京航天飛行控制中心對軟硬體都進行了完善升級…… 由此可見,嫦娥三號月球軟著陸對深空測控能力要求之高。

  試想,載人登月的難度,遠遠超過此次嫦娥三號任務,這一顯而易見的客觀事實提醒我們:深空測控能力的提升,將是中國載人登月道路上必須克服的技術挑戰之一。

  嫦娥三號測控系統總設計師錢衛平接受採訪時表示,按計劃,將於2016年全面建成由3個測控站聯網組成的深空測控網。

  據悉,此次任務,航天測控部門已投入佳木斯和喀什兩個新建成的深空測控站。

  錢衛平介紹:「在佳木斯測控站建成的大型深空測控設備天線口徑達到66米,是亞洲口徑最大、接收靈敏度最高、連續波發射功率最強的天線。」

  過去2年多,中國深空測控能力隨著嫦娥二號飛行的軌跡,不斷向更遠的深空延伸——

  嫦娥二號2010年10月1日發射,目前與地球間的距離突破6000萬公裡。據北京航天飛行控制中心計算,預計嫦娥二號最遠將飛行到距地球約3億公裡處。

  俗話說:「打一仗,進一步」。深空測控能力的提升,亦是如此。如今,當我們看到「玉兔」月球車在坑窪不平的月面上行走時,這意味著中國深空測控能力又上了一個新臺階。

  挑戰之三載人航天配套發展

  中國航天的腳步之快,總是出乎人們意料——

  今年夏天,神舟十號航天員向全球觀眾上演了一場精彩的太空授課。

  半年之後的冬季,嫦娥三號又在世界注視下首次月面軟著陸,上演一段扣人心弦的探索旅程。

  對於中國航天的快速發展,美國太空政策專家瓊·詹森曾這樣評價:「很明顯,中國有兩項非常有意義、組織得非常好的太空探索項目——嫦娥項目和神舟項目。當前,這兩個項目是分離的,但它們最終會緊密連接起來,中國最終會發展載人登月項目。」

  此言一語中的。實現載人登月的一個重要前提是,必須同時具備載人航天能力和月球探測能力。

  也就是說,載人航天的發展進程,將決定著中國載人登月的時間表。這種情況,就好比「一個人用兩條腿走路,缺了哪一條腿都不行」。

  在常人看來,載人航天與載人登月的技術原理大同小異。其實,從載人航天到載人登月,需要克服航天員太空行走、空間對接等諸多技術難題。

  以航天服為例。2008年神舟七號任務,中國航天員翟志剛身穿的國產「飛天」艙外航天服,不是簡單意義上的一件衣服,而是「一個小型的太空飛行器」,是經過4年多攻關研製而成。

  相比300多公裡高度的太空軌道環境,38萬公裡外月球上的生存環境更為惡劣,夜間溫度低至-180℃,白天溫度高達150℃。連嫦娥三號無人探測器,科技人員都要為其加裝上「黃金甲」,增強其生存能力。

  未來載人登月,月球服是不可缺少的裝備。這套「天衣」的科技含量和研製難度,遠遠要超過「飛天」艙外航天服。1969年7月,美國航天員阿姆斯特朗首次登月行走,身穿的月球服重19.69千克,其背部有一個能保證航天員在月面工作8個小時的生命保障系統。

  此外,從單純的技術環節上講,載人登月需要在近月軌道的超遠距離上進行空間交會對接,需要更為先進、穩定的著陸返回式飛船……這些技術,目前在我國載人航天進程中已進行了卓有成效的初步探索,同時還需要在未來的實踐中繼續深入進行探索。

  根據我國載人航天工程整體發展規劃,2020年前後完成中國載人空間站的建造。有關專家對此展望:屆時,運行中的載人空間站,不僅可以作為探月的「中轉站」,還可以作為重要的科研試驗基地,加速載人登月工程中一些核心技術的攻關突破。

  仰望星空,孫家棟院士的話迴蕩耳畔:「探月工程是中國在深空這一重大領域科學探索的開始。它不僅僅局限於月球,而是將不可逆轉地向火星、金星、土星,向著太陽系所有行星,甚至太陽系外發展。」(柳剛 張曉祺 王天益 張科進)

 

責任編輯:胡光曲

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