中國人真的很快就要實現載人登月了!在11月21日,官方公佈了一段宣傳片,向我們介紹了我國載人航天工程一系列最新的進展,其中就包括載人登月任務的動畫演示。
在此之前,我們官方就已經宣佈要在2030年之前實現中國人首次登陸月球,將2名航天員送上月球,並且在月球上駕駛載人月球車進行巡視、進行科學試驗。在完成一系列任務後,登月航天員再從月球返回地球。
現在官方公佈的動畫演示中,航天員登月的畫面“提前曝光”,當然這是動畫的,不是航天員已經登陸月球。從畫面中我們可以看到火箭發射、環繞月球、交會對接、登陸月球、月面巡視、月面起飛返回地球整個過程。而且我們也可以看到我國正在研製的新一代載人火箭、新一代夢舟載人飛船、攬月月面著陸器、月球車、登月航天服等各種產品的一些情況。
和我國現役的長征五號、神舟載人飛船相比,正在研製的長征十號火箭、夢舟載人飛船更加強大,其中長征十號火箭可以將接近27噸的有效載荷送上月球軌道。相當於把中國空間站天和號核心艙那麼大噸位的航天器直接就送到月球,輕輕鬆鬆。
而夢舟載人飛船在返回地球的時候,也不會再像神舟載人飛船那樣採用單個傘降落的方式,而是使用群傘降落。這是因為夢舟載人飛船的重量更大,超過20噸,遠比神舟載人飛船重得多,單個傘降落已經滿足不了夢舟載人飛船了。
按照計劃,我們將會在2030年之前實現航天員登陸月球,在月球上面開展開展月球科學考察及相關技術試驗,完成“登、巡、採、研、回”等多重任務。現在用來實施首次載人登月的火箭、飛船、登月航天服、月面著陸器、載人月球車等相關的產品都已經在按計劃開展初樣產品生產和相關地面試驗,文昌發射場也在進行建設中。
怎麼登月的
現在我國最強的火箭是長征五號火箭,可以輕輕鬆鬆將嫦娥五號、嫦娥六號探測器送上月球,但是沒法實現載人登月。而我國現役的神舟載人飛船也沒法滿足載人登月的要求,所以現在需要等新一代火箭、飛船研製成功後,我們才能實施載人登月。
在登陸月球的過程中,除了有載人飛船外,還有很多關鍵的裝置,例如月面著陸器,如果沒有月面著陸器,航天員是沒法登陸到月球表面的。我國正在研製的新一代夢舟載人飛船和攬月月面著陸器的重量都超過20噸,而長征十號火箭的有效載荷大約為27噸。
也就是說,如果夢舟載人飛船、攬月月面著陸器形成一個組合體的話,一枚長征十號火箭是沒法將它們送上月球軌道的。所以,在首次載人登月任務中,我們將會使用2枚長征十號火箭來完成。載人登月的過程大致是這樣的:
夢舟載人飛船、攬月月面著陸器在發射之前都是單獨的航天器,分別使用長征十號火箭進行發射,這兩個航天器在進入月球軌道後,再進行交會對接形成一個組合體,這樣一來航天員就能從載人飛船進入到月面著陸器。
隨後,月面著陸器和夢舟載人飛船進行分離,航天員乘坐月面著陸器進行登月,降落到月球表面預選的著陸區,在抵達月球表面後,航天員就會在月球上面開展一系列的工作,包括採集樣品、進行科學研究、駕駛月球車進行巡視等。
在完成登月任務後,航天員再從月球表面起飛返回環月軌道,進入載人飛船後,乘坐飛船返回地球。整個登月的過程其實和嫦娥五號、嫦娥六號沒有太大的區別,主要的區別就是嫦娥五號、嫦娥六號只需一枚火箭就能完成發射,而載人登月任務中需要用到2枚火箭,所以在飛向月球以後,載人飛船、月面著陸器需要進行一次交會對接。
航天員怎麼返回地球
看到我們現役的長征五號火箭沒法實現載人登月,需要用到新一代長征十號火箭,而且文昌發射場也在進行相關的建設工作,可能有很多網友感到奇怪,從地球出發需要用到這麼強大的火箭,也需要有發射場,而月球上面不僅沒有火箭,也沒有發射場,那登月的航天員是怎麼從月球表面起飛返回地球的呢?
關鍵就在於這個月面著陸器了。以嫦娥五號、嫦娥六號探測器為例,整個探測器由軌道器、返回器、著陸器、上升器四部分組成,在登陸月球的時候,著陸器、上升器組合體和軌道器、返回艙組合體進行分離,著陸器、上升器組合體登陸月球表面,降落的過程中使用著陸器的反推發動機進行減速、懸停、軟著陸。
在完成月球表面的任務後,著陸器就充當發射平臺了,而上升器就充當運載火箭,上升器啟動自身攜帶的發動機就能從月球表面起飛。在進入月球軌道後,上升器和軌道器、返回器組合體進行交會對接,完成樣品的交接後,上升器再次分離受控降落月球表面,而軌道器、返回艙組合體則加速擺脫月球引力返回地球,回到地球附近後軌道器、返回器組合體進行分離,返回器帶著樣品返回地球,而軌道器則繼續飛行去執行後續的任務。
嫦娥五號探測器在地球出發需要用到長征五號火箭,是因為嫦娥五號探測器總重量接近8噸,而且地球的引力比較大,需要接近地球第二宇宙速度才可以飛往月球,火箭本身的重量也不小,所以火箭、探測器組合體對火箭推力的要求就相當高了。
而從月球表面起飛返回地球的情況就簡單很多了。因為登陸月球的只有著陸器、上升器組合體,軌道器、返回器在月球軌道環繞月球飛行,最後也只有一個很小的上升器從月球表面起飛。最重要的是,月球的質量遠比地球小得多,所以月球表面的引力也小很多,月球也沒有大氣層,沒有空氣阻力,所以從月球表面起飛時對推力的要求就不高了,稍微加大推力就會從月球表面起飛。
載人登月的時候也是如此,以我們即將實施的載人登月計劃為例,夢舟載人飛船、攬月月面著陸器都是20多噸的航天器,加起來整個組合體的重量就是接近50噸了,長征五號火箭只能將天和號核心艙這樣20噸級別的航天器送上近地軌道,沒法將夢舟載人飛船、攬月月面著陸器這樣的航天器送上月球軌道,需要有更強大的長征十號來完成,而且是需要2枚長征十號火箭。
在登陸月球的時候,航天員是乘坐月面著陸器進行登月,載人飛船繼續環繞月球飛行,在完成月球表面任務後,航天員進入月面著陸器從月球表面起飛,這樣的話,從月球表面起飛的重量其實也不是很大,不需要太強大的火箭就能起飛了,月面著陸器的發動機就可以完成。
簡單地說,我們從地球出發就是滿載出發的,需要搭載大量的物資、推進劑、科學載荷,而從月球表面起飛就是輕裝上陣,畢竟在登月的時候載人飛船並沒有降落月球表面,而且從月球表面起飛也不需要搭載諸如食物、水或者其他的物資,也不需要帶月球車返回,這樣一來就減輕了從月球表面起飛的重量了。