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2019年9月7日，印度的月船2号软着陆失败，给这次印度的月球探索画上了一个遗憾的句号。近些年，中国、印度、以色列这些新兴航空国家对月球探索表现出了相当高涨的热情，纷纷派出登月着陆器，但这里面只有我国取得了成功。但我们也要知道，我国派出月球的只是一个无人的登陆器和月球车，与载人登月的技术成就和意义还是有相当大的差别。那么随着长征5号这种重型火箭的服役，我们有没有机会实现载人登月呢？其实这个问题，只要重新回顾一下阿波罗11号计划，就可以到答案。 登月的三种方案其实载人登月有三种方案，分别为直接起飞（Direct ascent），月球轨道交会（Lunar Orbit Rendezvous，LOR）和地球轨道交会（Earth Orbit Rendezvous，EOR）。当年美国的阿波罗11号和苏联的N-1火箭登月（由于火箭试验全部失败未能付诸实践），采用的都是LOR方式。下面分别介绍一下这三种方案。 三种登月方案的示意图 直接起飞 直接起飞就是火箭直接从地球起飞到月球，由一枚超大火箭本身带着舱室降落到月球上。因为火箭和载荷没有分离，是直接降落到月球上的，而且火箭这么大的家伙对登陆缓冲的要求更高，无疑又增加了一部分推进剂重量，这种方案火箭的起飞重量是最大的，大到难以接受。当年美国为这种方案准备的Saturn Nova火箭，在第一级并联了8台F-1液氧煤油发动机，变态程度直逼苏联的N-1火箭。 阿波罗11号登月计划使用的C-5（土星五号）和直接起飞方案的Nova尺寸对比 地月轨道交会 月球轨道交会，属于一种折中方案。它是采用一枚起飞重量较重的运载火箭，将一个主航天器（服务舱+指令舱）和次航天器（登月舱）通过GTO（地球转移轨道）的近地点加速，进入LTO（地月转移轨道）脱离地球束缚，飞向月球。在LLO（近月轨道）完成主航天器和次航天器分离，次航天器单独着陆。完成任务后次航天器起飞在LLO与主航天器对接，加速脱离LLO后重新走LTO返回地球。世人皆知的阿波罗11号登月计划，就是采用的LOR这一种，这一种方案是集成功率和经济性为一体的方案。该方案的主航天器为服务舱+指令舱，次航天器为登陆舱，也就是阿姆斯特朗踏上月球的那个飞船。不过为了保险起见，其实登月舱多了一套和指令舱类似的发动机，用于重返地球。比如阿波罗13号就是在指令舱故障后，宇航员利用登月舱的发动机返回的地球。 阿波罗11号登月-返回路线 阿波罗11号的服务舱+指令舱 指令舱，这是返回地球唯一没有烧毁的舱室 登月舱与指令舱对接时的状态 需要说明的是，阿波罗11号的有效载荷里，服务舱和指令舱高达30.3吨，登月舱也达到16吨，也就是说运载火箭要有将近50吨的LLO（月球轨道）能力。所以这种登月模式用到的土星五号（Saturn V）仍然是迄今为止人类造出来的最大火箭，其GEO运载能力高达140吨，最大起飞重量达3000多吨。 土星五号和苏联N-1火箭的对比，土星五号的LEO为140吨，远超N-1的95吨。 地球轨道交会 地球轨道交会对火箭的体积要求最小，其方案为火箭仅把飞船发射到近地轨道，不同部分在近地轨道完成飞船交会对接后通过加速飞向地月转移轨道，飞向月球；这种方案所需的火箭最小，仅为阿波罗11号计划使用的火星五号火箭的一半起飞重量就可以满足要求。但是多个部分交会对接难度非常大，安全性和成功率会大大降低。 现役的长征5号，能否堪当大任？说完了这几种登月模式，再来看看我国目前的运载火箭能力。我们目前最大运载火箭长征5号，起飞重量也只有800多吨，LEO运力达到25吨，这已经远超长三系列，但是连土星五号的1/5都不到。所以如果要想搞登月，只能是搞地球轨道交会模式，那么需要发射的航天器分段就必须非常多，而航天器的对接对整体结构强度的影响很大。那么就带来两个问题，一个是多分段对接带来的结构强度风险，一个是对接失败风险。假如只用一枚长5呢？它的TLI（地月转移）能力只有8吨左右，这个载荷连阿波罗11号的鹰式登月舱的一半都不到。即便勉强送1个宇航员上去，估计也回不来。 长征五号是目前我国现役最大的运载火箭 长征五号载现役重型火箭里也只是中等水平，和历史上的巨无霸火箭比起来只能算弟中弟 这也是为什么我国的运载火箭正在规划开发长征9号。长征9号的最大起飞重量预计可以达到3000吨，LEO运力140吨，TLI 50吨，技术指标基本是瞄准土星五号的水平去的，但按照计划要等到2030年才可以首飞。因此我们可以推断未来中国的载人登月和阿波罗会采取类似的方案，即月球轨道交会，可以运送3-5人到月球进行登陆探测。这才是成熟保险的方案。所以宇宙开发还是要尊重科学，急功近利是要不得的。
CZ-9服役后，LEO可以达到140吨，和土星五号并列史上第二高的水平，到那时载人登月就指日可待了 论述了这么多，我们可以得出以下结论：以现在我国的航天实力几乎不可能做到载人登月，即便可以实现付出的代价也太大。发展航天首先基于科学的发展观念，成功率太低，难度太大就意味着不具备可行性，那就是不能实现。要知道，载人登月和月球车是完全两个概念，载荷的差距太大了。
嫦娥四号1200公斤，玉兔140公斤，和动辄几十吨的载人登月的载荷相去甚远 |
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