华夏奔月梦——中国载人登月计划公布

文/刘进军

太阳系中存在着这样一颗星球，与其他行星相比，它的体积并不庞大，甚至有些不起眼，然而，它的存在对人类却意义非凡，并与人类的生活有着密不可分的联系。它就是地球的唯一天然卫星——月球。正是由于地球与月球之间的特殊关系，人们对月球产生了强烈的探索兴趣，飞上月球更成为人类千百年来的追求。

自2007 年“嫦娥一号”卫星成功发射以来，我国探月工程的“绕、落、回”三期任务已圆满完成，后续将进入更深层次、更高难度的“勘、研、建”阶段。现阶段探月工程的成功开展为我国后续的登月计划奠定了坚实的基础。目前我国载人月球探测工程登月阶段任务已启动实施，计划在2030 年前实现国人首次登陆月球，为此开展的各项研制建设工作已全面部署，正在按计划有序开展。

我国的登月计划可分为两大部分，即地球部分和月球部分。地球部分的相关工作围绕产品研制、基建开发和人员配备方面开展，具体包括研制新一代载人登月火箭 “长征十号”、新一代载人飞船、月面着陆器、登月服等飞行类产品，新建航天发射场和相关测试设施设备，选拔和培养登月航天员，等等。月球部分的工作仍以探索活动为主线，具体包括选择登月着陆点，研发地月往返、月面短期驻留、人机联合探测等关键技术，在月球上建设科考站和月球基本生活设施，等等。

势不可当——“长征十号”火箭

我国登月火箭选用由中国航天科技集团有限公司一院研制的新一代载人火箭—“长征十号”。“长征十号”属于重型运载火箭，全长约88.5 米，起飞质量约2187 吨，起飞推力2680 吨，近地转移轨道运载能力不小于70 吨，地月转移轨道运载能力不小于27 吨。“长征十号”火箭采用模块化设计，将来还可以与“长征九号”联合使用，以建造月球基地，实现月球可持续开发利用。

“长征十号”火箭在动力设计、燃料使用、发动机配置和运载能力方面，均显示出作为新一代运载火箭的独特优势。

首先，“长征十号”具有动力强大、火力威猛的特点。它采用了三级半构型与一级并联的结构，中间的主体部分是芯级火箭，两边各有一枚助推器。从外部来看，芯级火箭与助推器的形状结构相似，直径约5 米。从内部来看，芯级火箭和助推器各配备了7 台130 吨级的液氧煤油发动机，总计21 台，这将为“长征十号”的发射提供强大的动力保障。点火发射时，芯级火箭与助推器同时运行所产生的强大动力，可将“长征十号”成功送入太空。

其次，“长征十号”采用绿色清洁能源，发射成本大大降低，也更安全、节能和环保，这亦符合世界运载火箭的研发趋势。以“长征二号F”火箭为例，它的芯级火箭和助推器使用的是四氧化二氮和偏二甲肼推进剂，上述两种推进剂燃料具有毒性且用量巨大，发射一次“长征二号F”火箭，就需要耗费313 吨的四氧化二氮和偏二甲肼。四氧化二氮和偏二甲肼的价格昂贵，每吨四氧化二氮需耗资1万至2万元，而偏二甲肼的价格为每吨5万至10万元。相较之下，“长征十号”使用液氧、液氢和航空煤油等绿色清洁能源作为燃料，购买1 吨液氧只需800 至2000 元，使用成本大幅下降。

“长征十号”火箭

『YF-100K』发动机

再次，“长征十号”的发动机配置更为科学。“长征十号”的芯一级火箭需安装7 台“YF-100K/L”发动机，其中3 台“YF-100K”发动机为泵后双向摇摆，其余4 台“YF-100L”发动机则无全向摆动功能。芯一级火箭和2个助推器同时点火，起飞推力可达到2680 吨。芯二级火箭安装2 台可双向摆动的“YF-100M”发动机，而芯三级火箭安装3 台可双向摆动的“YF-75E”氢氧发动机。“长征十号”三级火箭均采用辅助动力完成滑行段的姿态控制、推进剂管理和有效载荷分离前模修与调姿。

值得注意的是，“长征十号”在设计研发过程中首次应用了八通蓄压器。八通蓄压器作为新一代载人运载火箭通用芯一级氧输送系统的关键部件，具有结构新、直径大、焊缝密集、适应恶劣服役工况等特点，这一技术在“长征十号”中的实际应用亦显示出我国航天事业发展的强劲势头。

最后，“长征十号”拥有超强的运载能力，且具备垂直起降、重复使用等功能。按照运载任务，研发人员将“长征十号”火箭分为两种构型，即登月火箭和近地火箭。“长征十号”登月火箭的运载负荷目标为近地轨道的运载能力至少达到70 吨，而地月转移轨道运载能力至少达到27 吨，这才能保证它可以将25 吨的登月飞船和25 吨的月球着陆器成功送入地月转移轨道。“长征十号”近地火箭全长约67 米，起飞质量约748 吨，起飞推力约873 吨，近地轨道运载能力不小于14 吨，可执行空间站航天员以及货物的运输任务。

地月往返——新一代载人飞船

新一代载人飞船是我国的下一代天地往返载人运载工具，可分为登月飞船和近地飞船两种。其中登月飞船是地月往返载人飞船，而近地飞船则承担空间站人员天地往返的运载任务。以新一代载人飞船试验船为例，它全长8.8 米，最大直径约4.5 米，发射质量约21.6 吨；由推进舱和返回舱两级舱体构成，内部可容纳空间更大，最多可乘坐7 名航天员。新一代载人飞船试验船具备高安全、高可靠、适应多任务和模块化设计的特点，不仅可以往返于地球与空间站，还能执行载人登月任务，可将3 名航天员送入环月轨道，并返回地球。

“长征十号”火箭模型

“神舟号”飞船与新一代载人飞船数据相较图

新一代载人飞船模型

“神舟号”飞船是我国目前主要的载人飞船，在新一代载人飞船服役之后，这两型飞船将并行使用。通过两者的对比，我们将能更好地了解新一代载人飞船的特点与优势。在外观设计方面，“神舟号”飞船返回舱呈钟型，而新一代载人飞船返回舱呈倒锥形。这一改变是考虑到了倒锥形结构空气升力更大，更符合空气动力学的原理，使飞船能在以接近第二宇宙速度高速返回时，依靠空气阻力减速，更加平稳、精准地降落，提升飞行的安全性与舒适性。在内部空间容量方面，新一代载人飞船比“神舟号”飞船要大得多，“神舟号”飞船仅能容纳3 人，而新一代载人飞船至多可搭载7 人，还能装载更多物资，这有利于今后扩大载人航天活动规模、加强开展国际合作，以及开辟新的载人领域。而且，新一代载人飞船中，登月飞船的体积比近地飞船更大，这是因为月球与地球之间的距离要比空间站与地球之间的距离远得多，来回一次可能需要10 天左右，携带的燃料和航天员生活用品须相应增加。

可搭载7 人的我国新一代载人飞船

此外，考虑到载人飞船的返回舱返程时须重新进入大气层，在巨大摩擦力的作用下产生的热量可能会对航天员的健康和生命产生威胁，新一代载人飞船返回舱使用了新型金属材料和耐灼烧的新型轻质防热材料，制成隔热、防热效果更好的防热层。该防热层可拆卸重复使用，降低了使用成本，兼具安全性与实用性。

值得一提的是，新一代载人飞船的内置系统十分智能且灵敏。它不仅能及时掌握当前所处位置的信息，还能根据目的地自主规划最安全便捷的轨道路线。同时，新一代载人飞船的记忆系统也做了升级和优化，飞行数据可实时保存在黑匣子中，以便为飞船的后续活动提供数据参考。

自由与理想——月球着陆器

月球着陆器的结构分为上下两部分，即负责将航天员送到月球上的下降器和负责将航天员从月球飞升到月球轨道上的上升器。月球着陆器的质量共计约25 吨。根据力的作用原理，下降器的底部安装了1 个较大的反推发动机，用于控制下降速度；而上升器的底部安装了4个反推发动机，用于产生所需推力。月球着陆器可搭载2名航天员登陆月球，开展科学探测活动，并安全返回地球。

月球着陆器负责让航天员能够顺利到达月球表面，而登月后开展一系列活动则需要配备月球车。我国的月球车外观形似小汽车，由电力驱动，安装有太阳能充电板，配置了天线和通信系统，可搭载2 名航天员。由于月球天气条件恶劣，月球车的轮胎被设计成由记忆钢丝编制的空心轮胎，可承受月球上-160℃到130℃的极端温度。

我国的月球车具备载人驾乘、月面移动、导航定位、安全辅助等功能，能为航天员提供移动、通信、探测辅助等保障支持。借助月球车，航天员可拓展在月面的探索范围，从而提高科学探索活动的效率。相较美国的“巡行者号”月球车，我国的月球车更先进、更完美，行驶速度也更快。

月球着陆器模型

美国“巡行者号”月球车

登上月球——我国的载人登月计划

我国计划在2030 年前实现载人登陆月球并开展相关的科学探索活动。按照计划，将先后发射两枚运载火箭，其中一枚火箭负责运送月球轨道舱和月球着陆器，另一枚则用于运送载人飞船和航天员。载人飞船和月球着陆器由运载火箭送至月球轨道后，将进行交会对接。

航天员将乘坐载人飞船从地球出发。载人飞船与着陆器在月球轨道实现对接后，航天员需从载人飞船缓缓进入月球着陆器。月球着陆器下降至月面的同时，载人飞船仍然环绕月球飞行。航天员乘坐月球着陆器到达月面并完成任务后，上升器的4 台反推发动机将同时启动，飞行至月球轨道，与载人飞船对接。航天员回到载人飞船后，将返回地球。

根据目前公布的消息，我国的登月计划将由3 名航天员执行，其中2 名航天员将登陆月球，驾驶月球车在月表奔驰，开展科考活动。首次登月计划将带回部分月壤、月岩和月球陨石等样品，供科学家研究。月球车或由“长征十号”火箭发射月球着陆器时一并发送，且随月球着陆器一同降落至月表，或在之前的无人模拟阶段就发射至月表。

为顺利实现登月计划，我国将开展一系列相关技术试验，突破掌握载人地月往返、月面短期驻留、人机联合探测等关键技术，完成“登、巡、采、研、回”等多重任务。载人登月不仅是一项具有重大科学意义和技术挑战的任务，而且也是一项需要倾注巨大精力和心血的事业。尽管未来面临着许多艰难险阻，但中国航天人一定能实现这一登月梦想，以崭新的姿态在太空领域展现出更加辉煌的成就，为全球科技进步和人类文明的发展做出重要贡献。

我国登月时序图