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空间站已建成,载人航天下一步往哪走?空间站与载人登月并行实施

 殘荷聽雨 2022-11-27 发布于北京
空间站已经建成,载人航天工程的下一步往哪走?多年前一位该工程的负责人就曾披露,“中国载人月球探测研究是在研制建设近地空间站的同时开展,并极有可能在空间站运营过程中并行实施,这在世界载人航天领域是前所未有的。”。今年是载人航天工程立项三十周年,通过三十年努力我们不仅建成了“大型载人空间站”,还培养了一大批致力于载人航天事业的人才团队,以及建造了大量的配套实验设施,如何才能让这些资源不被浪费并发挥更大的效益?树立新的更高目标很重要,那就是载人登月。

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天宫空间站

一艘完整的载人登月飞船通常由两大部分组成,一部分是载人飞船,另一部分就是登月舱。早在两年前服务载人登月任务重达21.6吨的“新一代载人飞船试验船”就曾搭乘长征5B遥一火箭成功实施了首飞任务,成功验证了近第二宇宙速度热流条件下再入大气层的隔热能力,以及基于群伞+气囊缓冲的无损着陆技术,还有基于自适应预测制导的高精度着陆技术,这艘飞船可以搭载3至4名航天员执行载人登月任务,如果用来执行近地轨道任务,航天员数量可以升至7人。张柏楠总师说,这艘飞船就相当于当年神舟一号的状态。也就是说,从那时开始,我们至少已经拥有了“半艘载人登月飞船”。

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新一代载人飞船试验船

载人登月飞船的另一半,也就是登月舱呢?说实话,登月舱的信息这么多年以来一直很少,直到今年央视才披露了部分内容,目前我们已经将载人登月舱的舱壁厚度做到了一毫米,设计师说,既要减重又要确保安全,确实是非常难。但好在天道酬勤,目前我们已经突破了大部分工程难题。再结合嫦娥探月工程中嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号连续三次成功登月的纪录,事实表明我们已经掌握了高可靠高安全的月面着陆技术,登月成功率高达100%,其中嫦娥三号更是结束人类无人探测器盲降月球历史的探测器,我们自主创新了一套基于机器视觉理念的自主避障登月技术,这些着陆器能够在月面上空一百米处悬停,然后通过激光三维成像敏感器对着陆区进行扫描,之后根据扫描信息快速决定着陆点,然后避障降落,这是我们保持高成功率的关键所在。

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新一代载人运载火箭

运载火箭的运力有多大,航天舞台就有多大。即便我们掌握了载人登月飞船的全套技术,如果没有配套的火箭,一切都是空谈。过去很长一段时间,很多人以为长征九号就是载人登月火箭,但事实上并不是,如果用长征九号登月,它可以发射阿波罗式的载人登月飞船,也就是“载人飞船+登月舱的结合体”,然而新世纪的载人登月不能再走半个世纪前的老路,需要从降低运营成本的角度出发设计新的登月方案,唯有如此才能实现载人月球探测的可持续发展,具体方法就是实现重复使用。

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新一代载人运载火箭

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新一代载人运载火箭结构试制件

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泵后摆高压补燃液氧煤油发动机试车

载人飞船返回舱目前已经具备重复使用条件,登月舱也需要具备重复使用功能,后者可多次往返于月轨与月面,只需适时发射低成本货运飞船对登月舱进行燃料补加,即可实现重复使用功能,也就是说未来常态化发射的航天器就是载人飞船,也就无需地月转移轨道运力达50吨级的重型火箭,“新一代载人运载火箭”因此应运而生。

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载人月球探测已经成为共识

新一代载人运载火箭基于“芯级并联方案”采用三级半构型设计,火箭总长约90米,起飞级配置21台高压补燃液氧煤油发动机,起飞推力约2600吨,具备27吨地月转移轨道运力,近地轨道构型可具备70吨级运力,能够胜任发射载人飞船往返于地月空间的任务,也可向月球轨道发射20吨级大型舱段。

在“新一代载人运载火箭”、“新一代载人飞船”、“登月舱”三大装备助力下,我们将实施月球轨道集合方案的载人登月,使用两枚新一代载人运载火箭分别发射飞船和登月舱至环月轨道对接,航天员由飞船进入登月舱实施载人登月。

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国际月面科研站

正如昔日发射神舟载人飞船的目的是“载人为建站,建站为应用”,如今发展载人登月飞船的目的也是“载人为建站,建站为应用”,后者将基于载人往返地月空间能力服务于由我国主导建设的“国际月面科研站”,实现可持续且更高效的人机协同探月。

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