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绕、落、回完成后,中国以后要如何探月? 发布日期:2022-04-01 12:30    点击次数:87

探月工程三期大家都熟悉,就是绕(嫦娥一号、二号)、落(嫦娥三号、嫦娥四号+鹊桥)、回(嫦娥五号)。2020年嫦娥五号任务(天体采样返回)的顺利完成为我国探月三期工程画上了圆满的句号。

虽然探月三期工程成功了,但在中国人心中的嫦娥工程却永无止境。

2021年3月11日,十三届全国人大四次会议表决通过了关于国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要的决议。

根据纲要,未来一段时期,我国将实施包括探月工程四期、星际探测在内的一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。

探月工程四期

2020年11月26日,中国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁表示,我国探月工程四期将构建月球科研站基本型,这一基本型由运行在月球轨道和月面的多个探测器组成。

任务首发星:

你可能以为探月工程四期任务的首发星是嫦娥六号或是嫦娥七号?

当然不是,中国探月工程四期的首发星其实是嫦娥四号,这是人类首个在未知月背成功进行软着陆的探测器。填补了人类航天探测以及射电天文观测的空白。

中国国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华表示,嫦娥四号本来是嫦娥三号的备份星,嫦娥三号成功以后,中国国家航天局组织中外科学家共同论证,实现了这次更有意义的人类首次探测月球背面活动,所以把嫦娥四号作为探月四期的首次任务。

计划发射的航天器:

中国探月工程四期包括,嫦娥四号、嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号等多项任务。这些任务的开展将有助于论证初步建设月球科研站的基本能力、验证核心技术。

嫦娥六号:

和嫦娥五号一样,这也是一次月面采样返回任务,其工程目标和科学目标将被进一步优化论证。之前官方有提到,嫦娥六号的着陆地点(选择正面或背面)会根据嫦娥五号任务的情况而定。

但现在来看,嫦娥六号基本会选择在月球背面进行软着陆。

嫦娥七号:

该任务拟开展月球南极着陆与巡视探测,现在关于嫦娥七号的介绍少之又少。估计嫦娥七号不同于的嫦娥三号、四号,它应该会有一个全新的形态。

此前,中俄两国还签署了《中华人民共和国国家航天局与俄罗斯联邦国家航天集团公司关于协同实施“嫦娥七号”月球极地探测任务和“月球-资源-1”轨道器任务合作协定》。

嫦娥七号计划开展月球南极资源详查,对月球的地形地貌、物质成份、空间环境进行一次综合探测任务。嫦娥八号除继续进行科学探测试验以外,还会进行一些关键技术的月面试验。

月球科研站

在近地轨道,今年我国将正式开始建设载人空间站。而在深空,我国计划在不久的将来,建设月球科研站。

无论是在地球还是太空,中国对于国际合作的态度都是积极的、开放的、无歧视的。中国欢迎各国参与月球科研站的论证与建设。

2021年3月9日,中国国家航天局与俄罗斯国家航天集团公司签署《中华人民共和国政府和俄罗斯联邦政府关于合作建设国际月球科研站的谅解备忘录》。

中俄双方将秉持“共商、共建、共享”原则,推动国际月球科研站广泛合作,面向所有感兴趣的国家和国际伙伴开放,加强科学研究交流,推进全人类和平探索利用太空。

中俄双方都有非常雄厚的航天实力,在一些领域可以优势互补。

此前,美国国家航空航天局(NASA)一直都是俄罗斯首选的合作伙伴,如今俄罗斯在月球上选择中国,这也是我们航天能力增强的体现。

大事分三步,是中国航天的特色

那么中国的月球科研站这“三步”应该怎么走?

请看中国国家航天局官方的介绍:

第一步:

以中国即将实施的嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号任务为基础,并与国际上已经规划的月球探测任务相结合,计划在2021年至2030年间建立一个基本型的国际月球科研站。

这个科研站可以支持长时段、较大规模的科学探测、技术试验与月球资源开发利用。

第二步:

计划在2030至2035年间建成拓展型的国际月球科研站。这个科研站在原来的基础上,还能满足短期有人值守、长期自动运行的需求。

第三步:

这一步就很科幻了,我们计划在2036年至2045年间建成综合型的月球基地或月球村,届时人类可以长期驻留,并完成全面、大规模的科学探测、技术试验与月球资源开发利用。

中国早在2016年就提出国际月球科研站的设想。此前,欧洲航天局曾提出“月球村”的概念,俄罗斯航天局也提出将在2030年后建立月球基地的目标。

2019年中国和欧洲航天局、俄罗斯航天局初步达成共识,三方将共同牵头开展国际月球科研站的规划论证工作。

载人登月

从上个世纪阿波罗任务结束到现在,再也没有人类踏上过月球的土壤。但冷静期过后,人类再次掀起了“探月热”,中、美、俄都计划在未来10年内把航天员送上月球。

按照计划,中国将在2030年前后完成载人登月的壮举。

之前发射的新一代载人飞船就验证了一些和载人登月有关的技术。比如以第二宇宙速度再入大气层——因为轨道越高,速度越快,之前的载人航天任务都是以第一宇宙速度再入大气层,从更高的轨道返回地球,这无疑对飞船的防热和结构提出了更高的要求。

新一代载人飞船采用模块化的设计思路,其返回舱可以搭配不同的服务舱进行不同的任务。换句话说,新一代载人飞船的返回舱可以直接安在中国以后的载人登月飞船上。

在结构上,嫦娥五号就像是一个缩小版的阿波罗飞船。

火箭

长征五号是我国目前运载能力最强的火箭,也是亚洲首个运载能力超过20吨的大火箭。其运载能力跻身世界第一梯队。

但对于载人登月来说,长征五号火箭的运力还是不够。

长五运力不够,长九离我们太遥远,那么哪款火箭才能保证我们在2030年前后完成载人登月的壮举呢?

答,921火箭

1992年9月21日,我国载人航天工程正式启动,代号为921工程。

据了解,921火箭全长约85米,起飞质量约2200吨,最大起飞推力约2700吨,近地轨道运载(LEO)能力约为70吨,地月转移轨道(LTO)运载能力约27.5吨。

921火箭在设计上与“重型猎鹰”运载火箭较为类似,并注重重复使用的能力。采用了CBC构型,芯一级和并联的两枚助推器都拥有7台YF-100K液氧-煤油发动机,整个一级火箭一共“并联”了21台发动机。

(目前运载能力最强的重型猎鹰火箭并联27台发动机,3×9)。

921火箭采用了先进的动力冗余技术。

动力冗余是指所有发动机的推力可调节,一台发动机故障了,其他发动机通过动力调节可以弥补这部分损失,从而减少发射失败的严重故障。

美国的猎鹰9号火箭和猎鹰重型火箭就是采用这样的动力冗余技术,猎鹰火箭的发动机并不是不会发生故障,在实践中,多次发动机故障都是通过动力冗余设计,化险为夷的。

结尾送上的由嫦娥三号拍摄的月球正面高清图片。