现代快报+ 2024-02-28
探月为何不再采用“一步直达”方案?航天界也讲“性价比”
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最近,中国新一代载人飞船命名的新闻被持续关注,载人登月成为网络热议话题。一些网友注意到,中国登月计划将分两次发射“梦舟”飞船、“揽月”着陆器,它们在月球轨道对接后,航天员再登陆月球。如今,美国重返月球的“阿尔忒弥斯”计划,也是采用多次发射的方案。55 年前,“土星五号”火箭一次发射就将宇航员送达了月球。为何各国登月方案不再“一步直达”,多次发射有何优势?现代快报记者采访南京大学天文与空间科学学院副教授汤靖师。

“大火箭”不香了?成本太高

近日,中国载人航天工程办公室公布载人月球探测任务新飞行器名称,新一代载人飞船命名为“梦舟”,月面着陆器命名为“揽月”。据介绍,中国登月计划采用了两次发射的方案,两枚长征十号运载火箭先后将“揽月”着陆器、“梦舟”飞船送至地月转移轨道。两个飞行器在环月轨道进行交会对接,航天员进入着陆器,并由着陆器将航天员送上月面,航天员在月面按计划开展科学考察和样品采集。完成既定任务后,航天员乘坐“揽月”着陆器上升到环月轨道,两个飞行器再次交会对接,航天员将月球样品转移到飞船,飞船由月地转移轨道返回地球。

目前,由美国国家航空航天局(NASA)主导,目标在月球上建立基地的“阿尔忒弥斯计划”,同样是采用多次发射的方案。然而在 55 年前,人类首次登录月球的“阿波罗计划”,“土星五号”火箭却是一次发射,就将宇航员送达了月球。难道人类现今的技术,造不出比“土星五号”更先进的火箭吗?

的确,“土星五号”仍是人类历史上最复杂最强大的火箭之一, 总推力达 3408 吨,月球轨道运载能力 45 吨,近地轨道运载能力 118 吨。1967—1973 年,它发射了 13 次,成功率保持 100%。但目前各国都选择多次发射载人登月的方案,则是出于成本控制和工程复杂性的考量。

“美国的阿波罗计划诞生于美苏太空竞赛的背景下,美国选择了设计大推力火箭,一次发射将宇航员送上月球,拿到了 ‘ 第一 ’。现在各国载人登月则是出于太空探索的目的,采用了更务实的思路。”南京大学天文与空间科学学院副教授汤靖师介绍,土星五号为了追求大推力,采用了三级火箭的设计,而且在太空中还要实施舱段次序变化,指令 / 服务舱从“土星 5 号”分离,并旋转 180° 与第三级火箭内的登月转接器中的登月舱连接。“从成本、风险控制的角度看,今天再照抄阿波罗登月的方案,已经不划算了。”汤靖师表示,曾有网友调侃美国人是不是弄丢了“土星五号”的图纸,再也造不出这么大的火箭。其实,今天即便造得出,也面临能不能“用得起”的难题。NASA 实施阿波罗登月计划,耗资约 255 亿美元,每一枚“土星五号”火箭都是造价高昂。

技术仍在进步,如今走“模块化”路线

当年,人类用土星五号实现了“大力出奇迹”。但今天,人类的太空探索更认识到“杀鸡焉用牛刀”的道理。土星五号那么强大的火箭,终究因成本高昂而停止使用。如今,各国都认识到,太空探索不是一锤子买卖,要用有限的预算不断取得科研成果。因此“模块化”设计更受青睐,其更具灵活部署、成本较低的优势,成为了人类重返月球的选择。

汤靖师解释道,“模块化”设计就像是搭积木,一个个功能模块送达太空,再降落在月球上。中国探月工程长期目标,也是要在月球上建设科研基地,因此目前长征十号火箭通过两次发射将载人飞船送达月球的方案,也能为将来月球基地建设提供技术积累。

其实,人类的太空探索技术并非止步不前。可重复使用的各种航天设备,正在陆续推出,这将继续降低未来太空探索的成本。国外有 SpaceX 的火箭返回和重复使用技术日趋成熟,国内也有东方空间、星际荣耀、蓝箭航天等公司竞相开发可重复使用火箭。此次公布的“梦舟”飞船也具有“可重复使用”的特点。据央视新闻报道,“梦舟”飞船是在神舟飞船基础上全面升级研制,主要用于我国载人月球探测任务,兼顾近地空间站运营,具有高安全、高可靠、多任务支持、可重复使用的特点,登月任务可搭载 3 名航天员往返地面与环月轨道,近地轨道飞行任务可搭载 7 名航天员往返地面与空间站。

现代快报 / 现代 + 记者 是钟寅

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