天宫空间站为何不能直接参与载人登月?科学家:风险太高,没必要

近年来,随着我国航空航天技术的迅速发展,多项深空探测活动引发了世人的广泛关注,嫦娥系列探测器、天问一号火星探测器、天宫空间站的建设等等,为世界天文探索的发展和进步注入了强大的动力,贡献了强大的中国力量。

天宫空间站为何不能直接参与载人登月?科学家:风险太高,没必要


目前,包括美国、我国、俄罗斯在内的航天在国,纷纷制定出台关于重新实施载人登月的计划,而在以美国为主导的国际空间站即将“退役之时”,作为在近地轨道上的重要天文观测和实验基地,我国的天宫空间站逐渐成为开展太空探测和实验、以及进行深空探测的实验平台的唯一最佳选择。不过,近期,我国航天科工二院的研究员杨宇光在接受媒体采访时表示,在后续我国将要实施的载人登月计划中,天宫空间站可以发挥相应的作用,但是不会直接参与登月任务。

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从我国科学家的话语中,我们可以得出几点信息,一是我国已经启动人类再次登月计划,二是天宫空间站将在登月中发挥一定的作用,第三是天宫空间站无法直接参与这一计划。作为目前我国规模最大、技术最先进的太空观测和研究平台,为什么不能直接参与宏伟的、具有划时代意义的载人登月任务呢?难道说是我国的航天技术达不到,还是说天宫空间站的性能无法满足要求?

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我们先来简单回顾一下人类上次登月的情况。在上世纪70年代初,美国利用推力巨大的“土星五号”重型火箭,先后多次将重达40多吨的阿波罗飞船直接送入地月转移轨道,然后乘坐飞船的宇航员转移至登月舱,登月舱与轨道器分离实施软着陆登月。在登月任务完成以后,宇航员们再乘坐月面上的上升舱,与在月球轨道上的轨道器实现对接,宇航员进入飞船后返回地球。登上月球的6名宇航员,全部采用的是上述通过月球轨器的“中转”作用实现的登月。

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在国际空间站正式建造完成的2010年之后,这10多年时间里,美国在国际空间站上进行了多项太空观测和科学实验,另外也在着手启动实施重新登月的阿尔忒弥斯计划,不过,在阿尔忒弥斯计划中,也没有国际空间站的身影。选择的路径也与上世纪登月时的差不多,即飞船必须达到绕月轨道才可以。

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无论是国际空间站,还是我国的天宫空间站,轨道高度都是距离地球表面400公里左右的空间区域,在这一高度下实现航天飞船与空间站的对接,进行人员转移和物资输送可以比较容易实现。但是,月球与地球相隔38万公里,即使航天器到达空间站,那么与到达月球的目标还有相当大的距离,可以说万里长征才迈出第一步。

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如果想用空间站来作为人类登月的“中转站”,那么无论是从轨道转移、物资运输,还是从实施成本等方面看,都要比直接实施航天器“直飞”方式要复杂得多,投入也大得多。而且空间站的“体量”,也不能满足作为“中转站”庞大轨道器的工作需求,不但在空间站的结构设计中事先并没有考虑这种任务需求,而且强行对接和多次对接也意味着不确定性、危险性的巨大增加。

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此外,以空间站作为“中转站”,并不能解决代替月转移轨道的功能,而且由于空间站倾角与地月转移轨道之间还得取得平衡,从空间站上再次发射火箭或者航天器的时间窗口无疑会大大收窄,发射的机动性大大降低,成功率也不能保障。

因此,无论是从发射载人登月的科学性、空间站和航天器结构的设计预期性,还是从以空间站为“中继”的安全性、可操作性以及综合成本来看,不但是现在,就是在未来,也不可能选择近地的空间站作为载人登月的“中转站”。

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虽然天宫空间站不会也无法直接参与到今后的载人登月计划中,但是作为重要和优异的空间观测和实验平台,它在承载着载人登月的相关技术环节验证和实验方面,势必会发挥出重要的功能和作用。

实施载人登月,有两个重要的环节必须要满足工作压力需求,一个是发射火箭的推力,另一个是登月器与轨道器的配合。从火箭推力来看,目前执行我国深空探测火箭发射的类型,是以长征五号系列为主,可以将25吨的有效载荷运送到近地轨道,但是与载人登月的需求相比,还有很大的差距。

目前我国正在研发的新一代载人火箭,主要由助推器、芯一级、芯二级、芯三级、逃逸塔及整流罩几部分构成,可以将70吨有效载荷送入近地轨道,能够将25吨的有效载荷直接送入奔月轨道,与现在执行任务的长征五号系列火箭相比,动力足足提升了近3倍,届时将能够满足载人登月的运力需求。

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从登月器与轨道器的配合来看,我国准备实施的载人登月任务,选择的是环月轨道集合方案,也就是从地面发射两枚新一代载人火箭,其中一个携带载人飞船,另一个携带登月舱,这两个航天器在绕月轨道区域实施对接,航天员转移到登月舱以后着陆在月球。而在此后的载人登月任务中,这个登月舱能够实现多次重复利用,通过定期的货运飞船进行补给后,即可进行月球表面与轨道舱之间的来回往返,既提高了工作效率,又大大节省了成本。

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预计在2026年前后,我国的新一代载人火箭即可完成研制并能进行首次试飞,届时火箭携带的航天器对接、重复利用等关键环节,都可以事先在天宫空间站上进行技术层面的全面验证,为2030年前后实现载人登月、2050年前后实现载人登陆火星打下坚实的基础。

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页面更新:2024-03-06

标签:空间站   天宫   登月舱   航天器   月球   飞船   轨道   科学家   火箭   风险   我国   计划

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