两次发射长征十号圆中国人的登月梦想？专家：花小钱办大事

潮新闻客户端 记者 屠晨昕

这个元宵节，中国载人登月初步方案公布，让中国人“上九天揽月”的梦想变得清晰而可触摸。

新华社2月24日报道，中国载人月球探测任务新飞行器名称公布，新一代载人飞船命名为“梦舟”，月面着陆器命名为“揽月”，它们将与长征十号运载火箭一起完成中国载人月球探测任务。

据央视新闻报道，未来的载人登月任务主要过程为：采用两枚长征十号先后将揽月着陆器、梦舟飞船送至地月转移轨道。

两个飞行器在绕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绕月轨道，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。

看到中国载人航天办公室官宣的图文与视频，公众在激动之余，脑海里不免跳出一串问号。潮新闻就大家最关心的以下几个问题，专访了国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光。

图源：央视新闻

国际上载人登月的主流方案有哪几种？

我国载人登月初步方案的一大亮点，是采用两次发射的绕月轨道交会对接。杨宇光告诉潮新闻记者，除了绕月轨道交会对接方案，还有直接登月、地球轨道交会对接，一共三类主要方案或其组合。

“直接登月方案，要求飞船着陆月球表面，完成任务后，整个飞船从月面直接上升返回地球，这对火箭运力的要求是最高的，因为把所有功能都集中在一个飞船内，那这个飞船将会非常巨大。”杨宇光认为，这虽然在理论上可行，但人类任何一种火箭都不可能满足这个要求，硬要造出那样的火箭需要投入天量资金，完全不可取。

杨宇光举例说明：苏联发射的月球-16、20、24号三个月表采样飞行器就采用直接登月法，其“质子”运载火箭近地轨道运力约20吨，接近长征五号，但一次只能带回区区100多克的样本，可见该方案能量浪费之大。

地球轨道交会对接方案需用多枚火箭分别发射飞船的一部分，各部分在地球轨道上完成组装后，奔月和登月类似直接登月法，从而不必研制重型火箭，其效率介于直接登月、绕月轨道交会对接两个方案之间。

图源：央视新闻

“最节约能量的是‘阿波罗计划’采用的绕月轨道交会对接法。”杨宇光介绍，其登月组合体包括飞船和登月舱，两者在月球轨道上分离后，登月舱着陆月表，完成任务后，上升对接飞船，飞船再变轨返回地球。

月球轨道对接法最大的好处，是登月舱只负责绕月轨道和月面之间的往返，飞船只负责绕月轨道和地球之间的往返，各司其职，都没有其它负担，最大限度地压缩了登月组合体的规模，有效降低了任务成本。因此所有国家制定登月计划时都选用了这一方案，没有例外。

据中国航天报报道，我国的绕月轨道对接方案，既借鉴了“阿波罗”环月轨道对接设计，又有很大的创新，与美国“阿尔忒弥斯计划”部分登月方案不谋而合。我国载人登月初步方案与“阿尔忒弥斯-3”任务相似，但不必专门研制重型火箭，从而做到了节约成本，高效利用技术进步，消除风险，更稳健可靠。

我国长征十号火箭、揽月着陆器和梦舟飞船模型。图源：中国载人航天办公室

为啥一次登月要发射两枚长征十号？

截至目前，“阿波罗计划”是唯一成功的载人登月计划，由1枚土星五号重型火箭发射载人飞船和登月舱。同时代，苏联同样选择了由重型火箭（N1）一次性发射的方案。

而我国规划的载人登月任务，是分两次发射长征十号。杨宇光表示，这充分发掘了我国已有的技术基础，又集成创新，体现了对于力求任务成功与降低潜在风险的权衡。

在美苏论证载人登月之初，航天器交会对接技术还不成熟，如果分别发射月球着陆器和载人飞船，实施在轨对接，技术风险很大。为提高成功率，最简单、最实用的办法就是研制运力惊人的重型火箭，将登月舱和载人飞船一次性送去月球。

然而，如今情况大不相同。一方面，新一代重型火箭研制难度大，耗费时间长，综合成本极高。美国SLS火箭耗费上百亿美元，至今却仍在使用过渡型号上面级。另一方面，航天器交会对接技术已非常成熟可靠。

综合衡量后，使用运力够、研制费用更低的火箭分别发射载人飞船和登月舱，在轨交会对接，反而是可行且合理的选择。

长征十号正是现阶段我国符合这一要求的火箭。“长十运用了大量长五的成熟技术，比如采用新一代长征火箭广泛使用的YF100系列液氧煤油发动机。对比长五上的型号，其不仅单台推力从120吨级增长到130吨级，更关键的是泵前摆改成泵后摆，每台发动机占用空间缩小很多，可在5米直径箭体内装下7台，而原来的YF100在长五3.35米直径助推器里只能装2台。”杨宇光介绍说，长征十号的起飞推力达到了2600多吨，完全满足双发登月的运力需求。

据央视报道，依靠推力提升和结构创新，长征十号起飞质量约为2187吨，预计地月转移轨道运力会从长征五号的8.2吨提高到27吨左右，这个指标与美国SLS重型火箭初期型相当。

考虑到长征十号的研制成本远低于美国几款重型火箭，我国载人登月方案无疑将具备更出色的性价比和可持续性。

图源：央视新闻

图源：央视新闻

为什么半个多世纪过去了，人类重返月球反而更难了？

“阿波罗计划是60年前冷战高峰期间，以政治驱动为主，不计代价地投入所实现的技术奇迹。”杨宇光透露，即使今天美国想要造出土星五号也非常困难，虽然图纸留下来了，但是有经验的工程技术人员基本上都不在人世了。

事实上，美国当前的两款重型火箭，无论是SLS还是“星舰”，如果不进行推进剂补加，在执行登月任务方面的能力都不如土星五号。

“中国登月方案与美国阿尔忒弥斯计划，都不可能像阿波罗计划的时代那样去花钱，用于载人登月的航天经费要少得多，必须经济地投入。”这或许能解释为什么当年能登月成功，如今美国重返月球都如此困难。

对阿尔忒弥斯计划相比，我国选择的方案虽然都是两次发射，但不需要研发重型火箭，这就更为经济、快捷地实现了。

“中美当前的登月计划还有一个共同点，就是把建设未来的月球基地作为一个体系去考虑。”杨宇光说，以后的载人登月任务不再是打卡式的旅游，载人登月任务将更加鲜明地体现出“探索月球和开发月球并重”。

（来源：潮新闻客户端）