我國的神舟載人飛船也可以載人登月,你知道嗎?

2021年06月02日23:54:49 科學 1515

雖然早在半個世紀前美國就率先完成了阿波羅載人登月計劃,完成了人類從地球到月球的「踏足」,但是隨著世界格局的發展,現階段中美兩國都已經開始了重新載人登月計劃,比如美國正在研發測試新一代的SLS重型運載火箭,用於重返月球。而我國現階段也正在研發長征九號超重型運載火箭用於實現載人登月,並且在核心的10米直徑箭體和500噸級液體火箭發動機技術上,都已經實現了突破。

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當然仔細對比中美兩國在新一輪載人登月的進展速度的話,美國的SLS超重型運載火箭通過大量使用太空梭項目的成熟技術,現階段已經開始了地面測試組裝任務。畢竟新一代的SLS超重型運載火箭核心的箭體結構技術,來自當年太空梭項目的橘黃色燃料罐技術,芯一級裝備的四台超大推力液體火箭發動機也來自太空梭使用的RS25氫氧火箭發動機,而且是直接來自太空梭項目中庫存和拆下的16台成熟產品,四台RS25氫氧火箭發動機就能產生超過900噸以上超大推力,外加上同樣來自太空梭項目使用的兩台千噸級固體火箭助推器幫助下,SLS超重型運載火箭在大量使用太空梭項目的前提下,最大起飛推力超過4100噸,近地軌道最大運載力高達130噸,月球軌道運載力也達到了57噸,完全滿足新一輪載人登月任務。

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而我國的長征九號雖然核心的10米直徑箭體結構環早在2017年就成功下線,並且在剛剛結束的2020年末,核心的YF480型500噸級液氧煤油火箭發動機也正式完成了渦輪泵聯調試驗,現階段首台原型機也正式下線,相信在計劃的2030年前我國就能實現載人登月,當然作為從零開始研發的長征九號在載人登月速度上,肯定不如大量使用成熟技術的SLS超重型運載火箭。

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難道說我們在載人登月上就真的慢於美國嗎?事實上可能大家不知道是,承擔我國載人航天工程的「神舟載人飛船」也是可以實現載人登月任務的,畢竟我國的神舟載人飛船「師從」蘇聯聯盟號載人飛船,而當年蘇聯研發聯盟載人飛船的時候,一開始就是奔著載人登月目的去設計的,而且相比聯盟載人飛船,我們的神舟載人飛船更先進、也更大些,也就是我國的神舟載人飛船理論上同樣具備載人登月任務,只需要將軌道艙換成登月艙即可。

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當然為什麼說是理論上具備呢?因為神舟載人飛船太小太輕了,相比美國的阿波羅登月飛船高達45噸的重量,神舟載人飛船最大重量僅有8.6噸,相差達到5倍以上。但是為什麼仍然說神舟載人飛船理論上具備載人登月的潛力呢?因為中國工程院院士、現任中國運載火箭技術研究院運載火箭系列總設計師龍樂豪曾在接受公開採訪時表示過,神舟載人飛船藉助長征五號新一代大型運載火箭地月轉移軌道超過14噸的發射優勢,分三次就能實現載人登月需求。

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三次具體發射流程中,第一次是將登月艙的下降級發射到環月軌道上,參考阿波羅登月飛船下降級8.4噸的重量,我們完全可以將神舟載人飛船的返回艙和軌道艙取消,像天舟貨運飛船一樣為其配置一個功能更加完善的登月艙下降級,並使得整個飛船的重量不超過9噸。

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第二次發射還是直接利用天舟貨運飛船來改裝,保留天舟貨運飛船的推進艙,將貨運艙替換成登月所需的上升級並自帶交會對接功能,並將其發射到環月軌道上與第一次發射的登月艙下降級交會對接,組合成一個更大的登月返回器。

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而第三次發射就更簡單了,三名航天員直接乘坐神舟載人飛船,依靠長征五號的超大推力將整艘飛船發射到地月轉移軌道,然後神舟載人飛船利用自身推力進入環月軌道後,飛船的軌道艙和此前對接成功的登月艙上下級再次交會對接,三名航天員從返回艙進入登月艙,登月艙和軌道艙分離,登月艙開始下降軌道高度並最終降落在月球表面,而神舟載人飛船的軌道艙則改裝為通訊艙,為登月艙和地球之間承擔通訊中繼任務。

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三名航天員完成一系列登月科研任務後,直接乘坐登月艙上升級返迴繞月軌道,下降級則直接留在月球表面。返回到繞月軌道的上升級和此前繞月球運轉的神舟載人飛船軌道艙對接,航天員從上升級進入返回艙內部,整個航天器從軌道艙和返回艙之間分離,神舟飛船的推進艙帶著返回艙重新返回地球。

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在整個神舟飛船載人登月過程中,共需要完成三次航天發射任務、三次空間交會對接、兩次空間分離,而這些技術背後我國現階段都已經全部掌握,特別是空間交會對接和直接從月球軌道返回地球在此前的航天發射中都已經驗證過成功。比如剛剛發射成功的天舟二號貨運飛船搭載了我國第二代空間交會對接技術,為神舟載人登月交會對接奠定了更高標準的基礎實力;此前嫦娥五號登月器完成月樣採集後返回地球時,返回器是直接從月球軌道高速衝到地球軌道,並直接進入大氣層的,這種不用額外進入繞地軌道減速的方式,更是為神舟載人登月返回地球時,奠定了成熟可靠技術和實力。

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但是為什麼我國並沒有利用神舟載人飛船完成登月任務,反而耗費巨資研髮長征九號超重型運載火箭呢?因為美蘇的航天發展經驗告訴我們——「系統越複雜,可靠性越低」,特別是對於神舟載人飛船要想實現載人登月,得經過三次發射、三次空間交會對接、兩次空間分離,畢竟任何一次改變都直接增加了一次失敗的風險。而且這種載人登月實質意義並不大,僅能實現載人登月的名聲,而不能真正實現載人登月的意義。

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就像印度早在2011年就發射了火星探測器,比我國早了近十年,但是印度發射的火星探測器重量輕、功能單一,雖然成功進入火星軌道,但不具備對火星大氣層的探測能力、也不具備對火星地質的信息採集能力,僅是一顆重量很輕的繞火星運轉的航天器而已;再舉例來說的話,早在1970年我國發射第一顆人造衛星東方紅一號後,國家就開始討論我國第一艘載人飛船「曙光一號」的上馬計劃,當時這個計劃代號714工程,但是後面為什麼沒有真的上馬呢?因為曙光一號雖然具備載人能力,但是對於中國航天發展意義卻不大,就像美國第一顆衛星重量只有8千克、除了佔一個國際名聲外實際意義並不大,而我國雖然是繼蘇美法日後,全世界第五個發射人造衛星發射的國家,但是我們的東方紅一號重量比前四個國家發射的重量總和還大,功能也更完善,能夠執行更多的航天科研任務。

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所以神舟載人飛船雖然具備載人登月的潛力,但是我們為什麼沒有真的實施,就是因為這種只佔名聲的載人登月,對於中國的航天發展並沒有多大實質性意義,反而會影響到中國航天發展的正確方向。

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