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據(jù)說地球人民都關注分享我局了(⊙v⊙)

(資料圖片僅供參考)

NO.2514-上九天攬月

文字：地球知識局&何同學

校稿：朝乾 / 編輯：蛾

2023年7月12日，中國載人航天工程辦公室公布了中國載人登月的初步方案，宣布將在2030年前實現(xiàn)登月。

“載人登月”由于涉及到了大量尖端科技，一直被視為對一個國家航天能力的綜合大考。目前，在美國“阿爾忒彌斯”項目進展并不順利、印度“月船”計劃屢次失敗的背景下，中國是否能夠成為21世紀第一個把腳印留在月球上的國家，吸引了外界的普遍關注。

為了幫助熱心于我國航天事業(yè)的讀者朋友們解讀載人登月的“技術含量”，管窺我國航天技術的發(fā)展現(xiàn)狀，我局非常榮幸地邀請到了一位航天工作者何同學，和我們詳細地聊聊中國的載人登月項目。

事前聲明，我們今天聊的都是已公開的資料，沒有什么“過于先進，不便展示”的內容。另外，出于保密方面的考慮，我們不便介紹何同學的真實姓名和具體職務。

（地球知識局，以下簡稱球局）：你好，何同學，方便介紹一下自己嗎？

（航天城工作人員何同學，以下簡稱何）：球局你好，我姓何，目前從事航天相關工作，今天應球局之邀，簡單談談我所了解的中國探月工程，最近這幾年都有了些什么進展。

球局：現(xiàn)在一提到航天發(fā)射，大多數(shù)人腦海中肯定會先浮現(xiàn)出一根捆綁在發(fā)射架上的火箭，現(xiàn)場喊321點火之后，火箭慢悠悠地從發(fā)射架上騰空而起的這么一個場景。

何：是這么回事，而且出于安全考慮，直播火箭發(fā)射進程的基本都是遠景鏡頭，對于火箭不太熟悉的同學可能覺得從遠處看都長得差不多，但是只要抓住型號特征還是很容易分辨的。

球局：但是這次新聞里專門提到了還在研制當中的“長征十號”火箭，這是不是說明執(zhí)行登月任務的火箭，和我們平時用的發(fā)射地球衛(wèi)星，或者空間站艙段的火箭也不太一樣。

何：對，大家平時在電視上耳熟能詳?shù)摹伴L征”火箭系列下邊能分出很多小家族，比如發(fā)射空間站艙段，中國空間站的“天和”核心艙、“問天”、“夢天”實驗艙的，是長征5號，專門分給空間站送貨的“天舟”貨運飛船，是長征7號送上天的。

我們平時發(fā)射載人的宇宙飛船，“神舟15號”“神舟16號”什么的，用的就是長征2號-F火箭。長征2號-F火箭是目前國內唯一載人運載火箭，自1999年開始發(fā)射到現(xiàn)在沒出過一次事故，算是有名的功勛火箭。

每個型號下還有一些細分型號，長征2號-F里的“F”就是細分型號。每種型號都是根據(jù)使用場景和需求進行針對性設計的。

搭載“神舟8號”的長征2號-F火箭

（圖：壹圖網）▼

球局：既然咱們國家已經有了如此豐富的火箭型號，為什么還要繼續(xù)研究更新的長10呢？

何：簡單來說，你要發(fā)射上天的東西越重，想要去的距離越遠，那火箭的尺寸就得越大，推力得越強。初中時候我們都學過，想要讓物體能繞地飛行需要達到第一宇宙速度(7.9km/s)，想要干登月這種脫離地心引力的事，就得達到第二宇宙速度(11.2km/s)。

球局：也就是說，現(xiàn)在的火箭還不足以應付登月任務？

何：對，現(xiàn)在的空間站任務已經逼近了長征5號火箭運載能力的極限，至于對運載能力要求更高的載人登月任務則需要運力更大的火箭來支撐。

在長征5號研發(fā)之前，我國火箭最大直徑是3.35 米通過鐵路運輸?shù)礁靼l(fā)射場，而長5不光自個就5米粗，還帶了4個3.35米的助推器，所以被網友親切地稱為“胖五”。

球局：一下胖了這么多，長5拿火車怕是不太好運了吧？

何：現(xiàn)在長征5號分段制造完畢后，用船運到文昌的發(fā)射場，再進行組裝和發(fā)射。

2022年，長征5號B發(fā)射“問天”實驗艙

（圖：圖蟲創(chuàng)意）▼

球局：在長5的基礎上，長10的各方面性能都可以說更上了一層樓？

何：長10目前有四種構型，兩種載人兩種載貨，可以通過火箭尖上有沒有逃逸塔來進行區(qū)分，不過無論哪種構型，芯一級直徑都是5米，執(zhí)行登月任務的載人長10為了加大推力，還裝了兩個5米直徑的助推器，就是大火箭底部綁的那些小火箭，這次登月就靠它們了。

球局：所以說，火箭這玩意也是一寸長，一寸強啊。

何：在我看來，火箭就屬于載人登月項目的入場券，沒有就一切免談。當年美國人為了阿波羅計劃，搞出來了個超級牛的“土星五號”，蘇聯(lián)人也想上月球，但是他們搞的N1火箭四次試射全都失敗了。我們搞的長10，可以說就是中國人交出的登月答卷。

對了，這里能給大家透露，目前還有一款“長征9號”重型運載火箭，正在進行技術論證。長征9號運力更強、經濟性更好，設計直徑在9.5米以上，是當之無愧的巨無霸。長9的研發(fā)意味著中國人在深空探索方面將會走得更遠，我們甚至可以展望一下載人登陸火星，建立火星基地。

球局：載人登火，那真就是有生之年的事了，希望到時候球局還能邀請你來聊聊。

何：行，有時間我一定來（笑）。

“長征9號”重型運載火箭-模型（右側）

（圖：shutterstock）▼

球局：載人登月這個“載人”環(huán)節(jié)，終究還是要把人送到月亮上再接回來。在這方面，中國有做過什么技術方面的驗證嗎？

何：那是肯定的，中國的航天就是一步一個腳印地穩(wěn)定前行，每一次發(fā)射任務都是為給后續(xù)做技術積累，大家都很熟悉的“嫦娥”是就一個典型例證。

中國的月球探測計劃一共分為“繞落回”三個階段，也就是繞月飛行、無人探測器月面降落、無人探測器采樣后返回地球。2020年年末發(fā)射的“嫦娥5號”，已經完成了“回”這個階段的技術測試。

三步走（圖：shutterstock）▼

球局：那“嫦娥5號”具體是怎么返回地球的？

何：“嫦娥5號”一共搭載了四個艙段，包括軌道器、返回器、著陸器、上升器，其中著陸器和上升器降落月面上。

對月球土壤進行采樣之后，上升器發(fā)動機啟動，和在月球軌道上等待的軌道器、返回器組合體對接，把采樣的樣本轉移到了返回器上之后，軌道器和返回器進行則進行軌道轉移，返回近地軌道上。

最后，返回器與軌道器在地球軌道分離，帶著月壤再入地球，在內蒙古四子王旗的著陸場順利著陸。

“嫦娥5號”返回器（圖：shutterstock）▼

球局：這么說，預計2030年我們的宇航員也會采用“嫦娥5號”的這種模式返回？

何：這個技術其實已經算是比較成熟了。另外，估計我們登月會繼續(xù)采用三人組模式，我們近幾次的航天發(fā)射都是三人組，一個是我們神舟飛船的承載極限是三個人，另一個是對于三人組的分工合作的模式非常熟悉和成熟。

球局：現(xiàn)在距離真正的載人登月任務還有幾年，這幾年里肯定也少不了嫦娥系列的頻繁發(fā)射吧？

何：在第一次載人登月之前應該會有若干次試驗性質的任務，比如無人繞月飛行、載人繞月飛行等。

嫦娥系列未來還會有嫦娥6號、嫦娥7號、嫦娥8號等等，嫦娥6號是月背采樣返回，嫦娥7號、嫦娥8號可能會給載人登月任務以及未來建設航天員能長期駐留的月球基地打下基礎，成為我們未來月球基地的一部分，為基地供能和通訊等進行測試。

球局：我之前有在知乎看到有網友討論，如果一切順利，中國宇航員要說點什么才能壓過阿姆斯特朗的那句“個人的一小步，人類的一大步”，對這事你有什么想法嗎？

何：想不出來，不過我覺得八成會說：“我已出艙，感覺良好”。

球局：在這個新聞里，其實有一個點雖然沒提到，但也非常重要，就是為了保障任務的順利進行，也是為了航天員的安全考慮，載人登月過程中必須隨時保持通訊的順暢。

何：這方面相關專家肯定考慮到了，2018年5月，我們發(fā)射了一顆專門給“嫦娥4號”和地球之間牽紅線的衛(wèi)星，叫“鵲橋”。

“鵲橋”中繼衛(wèi)星外形圖（圖：wiki）▼

球局：牛郎織女在鵲橋上相會，給通訊中繼衛(wèi)星起了這么一個名字，的確是非常完滿的意境，有時候真是不得不感慨一下中國傳統(tǒng)文化的博大精深。

何：名字好聽，但鵲橋衛(wèi)星背后的難度其實是很大的。由于潮汐鎖定，月球的自轉與公轉周期相同，地球永遠都只能看到月球的正面，所以想要讓那些降落在月球背面的探測器也能與地球保持實時通訊是很困難的。

我印象里，為了測量月球背面的重力場信息，二零零幾年的時候日本還發(fā)射了一顆專門的中繼衛(wèi)星，就是為了給他們的月球探測器提供通訊信號。

球局：那么難度具體體現(xiàn)在哪方面呢？

何：鵲橋中繼衛(wèi)星所采用的軌道叫HALO軌道，這是一個以地月拉格朗日點L2為中心，以10萬公里為半徑的圓軌道。在這個軌道上，“鵲橋”既可以同時看到地球和月背，不會被遮擋，又能和月球、地球維持一種相對穩(wěn)定的位置關系，所以說是最好的位置。

球局：有聽說過，在拉格朗日點上運行的衛(wèi)星，燃料消耗會小非常多。

何：對。不過，這個點與地球同步軌道相比，距離相對遠很多，另外當時發(fā)射的時候，我們還做了兩個技術驗證，一個是衛(wèi)星的發(fā)射軌道，鵲橋沒有先進入地球軌道，再通過地月轉移軌道去到月球旁邊，而是一步到位，直接進入地月轉移軌道，這就給當時執(zhí)行發(fā)射任務的長4丙提出了很高的要求。

二是在從地月轉移軌道變軌到HALO軌道上的時候，我們借助了一下月球的引力彈弓效應，沒有直接飛到HALO軌道，這樣能節(jié)約非常多的燃料。

值得慶幸的是，這兩項驗證都成功了，而且只進行了一次軌道修正，鵲橋就入軌了，原本預計是需要三次的，這說明了我們對飛行過程的控制是十分精確的。

球局：也就是說，仰賴于這兩項成功，鵲橋的燃料保留得很好，能夠在軌道上執(zhí)行更長時間的任務。

何：是的，而且鵲橋一號的成功給它的后來人提供了很豐富的技術驗證空間。明年，為了給“嫦娥6號”和后續(xù)月球探測任務提供通訊服務，更先進、綜合實力更強的鵲橋二號就要上天了。

球局：之前何同學曾經提到過，未來載人登月很有可能也就是“嫦娥5號”的這種四段式模式。那在整個登月項目的進行過程中，會和“嫦娥5號”有什么不一樣的地方嗎？

何：新聞里也提到了，是一枚載人長10和一枚載貨長10，分別扛著飛船部分和著陸部分進入地月轉移軌道，然后飛船和著陸器再在環(huán)月軌道上對接。不像嫦娥五號一樣可以一發(fā)火箭把所有的載荷全都送入月球軌道。這是運載火箭運力還不夠強大所做的權衡。

球局：這樣一來的話，執(zhí)行一次登月任務的時間大概是多久？

何：以美國的經驗來看，一次月球任務大概要10天左右。不過到時肯定會根據(jù)具體情況做出調整。

“長征10號”火箭-模型（圖：wiki）▼

球局：新聞里提到了，在研制月球車等設備，正好在今年春節(jié)的大熱電影《流浪地球2》里，有很多關于月球基地運輸載具的鏡頭，何同學你覺得到時候真正的月球車會長成什么樣？

何：電影里的道具多少還是帶著點藝術創(chuàng)作的色彩，目前的登月任務不太用得上那么大的車斗，畢竟也沒啥東西需要裝，至少采集的月巖月壤應該是不會有那么多。

《流浪地球2》里的月球車樣式，在未來真建立起了月面長期基地，需要長期科研、作業(yè)時或許會用得上，我們大家可以一起期待一下。現(xiàn)階段還是以實用可靠、安全便捷為主吧。

球局：好的，非常感謝何同學今天能夠接受我們的采訪。

何：我也非常高興能有今天這么一個機會，向所有愛好航天的人們介紹中國登月工程的一些細節(jié)和進展。

球局：從訪談的內容中我們其實不難看出，中國的航天工程的確非常腳踏實地，可謂一步一個腳印，每一個技術突破都是建立在前人基礎上的。我們也衷心祝愿何同學工作順利，希望中國的載人登月工程能夠圓滿成功！

*本文內容為作者提供，不代表地球知識局立場

封面：圖蟲創(chuàng)意

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