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俄罗斯一项规模最为宏大的航天计划公布新细节 —— 该国将实施一系列探月远征任务,对地球最近的天体月球展开研究。这一计划中,哪些部分最具难度与独创性?俄罗斯又为何要与相关国家携手共建月球站?
上周,莫斯科鲍曼国立技术大学举办了第五十届周年庆 “科罗廖夫学术研讨会”。这场始于 1977 年的会议,早已不只是航天领域顶尖科学家、工程师与专业人士交流知识和经验的平台,更成为俄罗斯最具发展前景航天项目的风向标。本届研讨会中,诸多报告聚焦于俄罗斯的月球与金星星际探测任务。
俄罗斯上一次尝试实现月球软着陆的任务,是遭遇失败的 “月球 - 25” 号探测器。这台自动探测器于 2023 年 8 月 11 日发射,后脱离轨道并坠毁在月球表面。经调查,事故最可能的原因是星载控制系统异常运行,由程序错误引发的星载惯性导航系统加速度计模块未启动,最终导致了此次故障。
俄罗斯下一个编号探月任务为 “月球 - 26” 号,计划于 2028 年发射。不过该任务存在一个特点:这一探测器从设计之初便定位为环月轨道探测器,并不执行月球着陆任务。因此,它只能在一定程度上弥补 “月球 - 25” 号失败的遗憾。但倘若任务顺利,俄罗斯将在月球晕轨道部署一套独一无二的科学探测设备。按照规划,该探测器最初数年将在约 200 公里高度的轨道运行,后续将变轨至更高轨道,继续开展探测研究。
真正执行月球着陆任务的将是 “月球 - 27A” 号与 “月球 - 27B” 号。“月球 - 25” 号任务失败后,俄罗斯做出了一个明智的决定 —— 同时研发主用和备用两台自动着陆探测器。这一举措不仅能最大限度积累着陆任务经验,还能在其中一台设备出现故障时,为整个探月任务保驾护航。
事实上,苏联时期便有过类似的研发模式,当时会成批研制航天探测器。后来因这类科学项目单台成本过高,这一做法被废弃。如今看来,俄罗斯正重拾这一传统。
“月球 - 27A” 号与 “月球 - 27B” 号计划于 2029 年和 2030 年按序发射,二者的着陆目的地并不相同。
“月球 - 27A” 号将奔赴月球南极 —— 这是月球最具探测价值的区域之一,月壤中蕴藏着大量水冰;而 “月球 - 27B” 号则计划在月球北极或月球背面极区着陆。两台探测器各搭载约 50 公斤科学载荷,包括光谱仪、地震仪、色谱仪、雷达等设备,同时配备钻探装置,用于采集月球深层样本。
这两台探测器均不搭载返回舱,俄罗斯计划在 “月球 - 28” 号探测器上首次配备月球样本返回模块。据科罗廖夫学术研讨会公布的信息,该探测器将于 2034 年前完成研发。
而在 “月球 - 28” 号之前,俄罗斯还计划发射环月轨道探测器 “月球 - 29” 号,其主要用途大概率是为未来的月球表面探测任务提供中继通信服务。中国在系统性开展探月工程前,也采取了相同的策略 —— 发射了 “鹊桥” 号中继卫星,该卫星成为连接地球与月球背面的太空通信桥梁和地面测控基站。
研讨会上还单独介绍了三款编号为 1、2、3 的俄中月球站实验舱(分别为实验舱、基础设施舱和能源舱)。这三款舱段将被纳入俄中联合研制的全自动国际月球科研站项目。
其中,研发难度最大的是能源舱 —— 这是一套可在月球表面运行的小型原子能电站。
俄罗斯国家航天集团正与库尔恰托夫研究所合作研发这套核动力装置,计划于 2033 至 2035 年间发射。
相关国家是该项目的核心参与方之一。由于国际月球科研站为联合共建项目,各舱段需实现深度集成与功能分工,这意味着俄中双方均不能在研发进度上落后。
为何月球站需要配备原子能电站?俄罗斯在该领域的技术优势,又为何对相关国家至关重要?按照规划,国际月球科研站将由多个独立舱段组成,各舱段承担不同的专业探测任务,建站选址拟定在月球南极附近。
这类月球站运行面临的核心难题,是长达约 14 天的月球黑夜。此期间,月球表面温度会降至零下 170 摄氏度以下,需要大量能源为舱段的电子设备供暖。若使用太阳能供电,不仅需要运送大型储能电池并维持其正常工作、防止亏电,成本和技术难度都极高。因此,原子能供电成为最便捷的解决方案。
放射性同位素热电机在此处难以满足需求 —— 这类装置的输出功率过小,仅有数百瓦,而月球站至少需要数千瓦的供电功率。这意味着,研发小型原子能电站成为唯一合理的选择。目前,全球尚无任何国家实现这一技术突破。苏联曾在航天探测器上搭载核反应堆,但从未在月球表面部署过核动力装置。因此,若该项目研发成功,俄罗斯将成为月球能源领域的技术先驱。
当下,即便只是提出月球科学探测任务,俄罗斯国家航天集团有时也会遭受诟病。不少人质疑,国内尚有诸多迫切需要解决的问题,为何还要投入资源开展探月工程,不如将这些人力物力用于研发通信卫星或地球遥感卫星。但实际情况并非如此:与其他航天项目相比,俄罗斯的星际探测计划规模相对较小,即便取消,也无法为其他领域腾出大量资源。
更重要的是,看待月球探测计划,不能仅局限于当下的现实。研发出全球首套月球表面核反应堆,是迈向未来星际能源领域的重要一步,也将助力俄罗斯在 21 世纪的技术竞赛中占据一席之地。月球,不过是俄罗斯向世界展示自身技术成就的一个窗口。
俄罗斯探月计划的收官之作,将是搭载两辆中型月球车的 “月球 - 30” 号自动星际探测器。值得一提的是,这批月球车的用途之一,便是运输国际月球科研站的各舱段。月球车可实现 “月球列车” 式协同工作,将两辆月球车拼接为双节联动设备。据规划,该月球车可运输直径最大 4 米、最长 8 米、重量最高 18 吨的舱段设备。
“月球 - 30” 号任务计划于 2036 年实施,站在 2026 年的当下,这一时间似乎十分遥远。但另一方面,这一计划更关键的是按时间节点稳步推进,不急不躁,也绝不拖延。若能做到这一点,人类重返月球的那天,或许就不再遥远。
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