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我国载人登月画面“提前曝光”:月球没有火箭,航天员怎么返回地球

璀璨科学  · 公众号  · 科技创业 科技自媒体  · 2024-11-21 21:18

正文

中国人真的很快就要实现载人登月了!在1121日,官方公布了一段宣传片,向我们介绍了我国载人航天工程一系列最新的进展,其中就包括载人登月任务的动画演示。

在此之前,我们官方就已经宣布要在2030年之前实现中国人首次登陆月球,将2名航天员送上月球,并且在月球上驾驶载人月球车进行巡视、进行科学试验。在完成一系列任务后,登月航天员再从月球返回地球。

现在官方公布的动画演示中,航天员登月的画面“提前曝光”,当然这是动画的,不是航天员已经登陆月球。从画面中我们可以看到火箭发射、环绕月球、交会对接、登陆月球、月面巡视、月面起飞返回地球整个过程。而且我们也可以看到我国正在研制的新一代载人火箭、新一代梦舟载人飞船、揽月月面着陆器、月球车、登月航天服等各种产品的一些情况。

和我国现役的长征五号、神舟载人飞船相比,正在研制的长征十号火箭、梦舟载人飞船更加强大,其中长征十号火箭可以将接近27吨的有效载荷送上月球轨道。相当于把中国空间站天和号核心舱那么大吨位的航天器直接就送到月球,轻轻松松。

而梦舟载人飞船在返回地球的时候,也不会再像神舟载人飞船那样采用单个伞降落的方式,而是使用群伞降落。这是因为梦舟载人飞船的重量更大,超过20吨,远比神舟载人飞船重得多,单个伞降落已经满足不了梦舟载人飞船了。

按照计划,我们将会在2030年之前实现航天员登陆月球,在月球上面开展开展月球科学考察及相关技术试验,完成“登、巡、采、研、回”等多重任务。现在用来实施首次载人登月的火箭、飞船、登月航天服、月面着陆器、载人月球车等相关的产品都已经在按计划开展初样产品生产和相关地面试验,文昌发射场也在进行建设中。

怎么登月的

现在我国最强的火箭是长征五号火箭,可以轻轻松松将嫦娥五号、嫦娥六号探测器送上月球,但是没法实现载人登月。而我国现役的神舟载人飞船也没法满足载人登月的要求,所以现在需要等新一代火箭、飞船研制成功后,我们才能实施载人登月。

在登陆月球的过程中,除了有载人飞船外,还有很多关键的设备,例如月面着陆器,如果没有月面着陆器,航天员是没法登陆到月球表面的。我国正在研制的新一代梦舟载人飞船和揽月月面着陆器的重量都超过20吨,而长征十号火箭的有效载荷大约为27吨。

也就是说,如果梦舟载人飞船、揽月月面着陆器形成一个组合体的话,一枚长征十号火箭是没法将它们送上月球轨道的。所以,在首次载人登月任务中,我们将会使用2枚长征十号火箭来完成。载人登月的过程大致是这样的:

梦舟载人飞船、揽月月面着陆器在发射之前都是单独的航天器,分别使用长征十号火箭进行发射,这两个航天器在进入月球轨道后,再进行交会对接形成一个组合体,这样一来航天员就能从载人飞船进入到月面着陆器。

随后,月面着陆器和梦舟载人飞船进行分离,航天员乘坐月面着陆器进行登月,降落到月球表面预选的着陆区,在抵达月球表面后,航天员就会在月球上面开展一系列的工作,包括采集样品、进行科学研究、驾驶月球车进行巡视等。

在完成登月任务后,航天员再从月球表面起飞返回环月轨道,进入载人飞船后,乘坐飞船返回地球。整个登月的过程其实和嫦娥五号、嫦娥六号没有太大的区别,主要的区别就是嫦娥五号、嫦娥六号只需一枚火箭就能完成发射,而载人登月任务中需要用到2枚火箭,所以在飞向月球以后,载人飞船、月面着陆器需要进行一次交会对接。

航天员怎么返回地球

看到我们现役的长征五号火箭没法实现载人登月,需要用到新一代长征十号火箭,而且文昌发射场也在进行相关的建设工作,可能有很多网友感到奇怪,从地球出发需要用到这么强大的火箭,也需要有发射场,而月球上面不仅没有火箭,也没有发射场,那登月的航天员是怎么从月球表面起飞返回地球的呢?

关键就在于这个月面着陆器了。以嫦娥五号、嫦娥六号探测器为例,整个探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成,在登陆月球的时候,着陆器、上升器组合体和轨道器、返回舱组合体进行分离,着陆器、上升器组合体登陆月球表面,降落的过程中使用着陆器的反推发动机进行减速、悬停、软着陆。

在完成月球表面的任务后,着陆器就充当发射平台了,而上升器就充当运载火箭,上升器启动自身携带的发动机就能从月球表面起飞。在进入月球轨道后,上升器和轨道器、返回器组合体进行交会对接,完成样品的交接后,上升器再次分离受控降落月球表面,而轨道器、返回舱组合体则加速摆脱月球引力返回地球,回到地球附近后轨道器、返回器组合体进行分离,返回器带着样品返回地球,而轨道器则继续飞行去执行后续的任务。

嫦娥五号探测器在地球出发需要用到长征五号火箭,是因为嫦娥五号探测器总重量接近8吨,而且地球的引力比较大,需要接近地球第二宇宙速度才可以飞往月球,火箭本身的重量也不小,所以火箭、探测器组合体对火箭推力的要求就相当高了。

而从月球表面起飞返回地球的情况就简单很多了。因为登陆月球的只有着陆器、上升器组合体,轨道器、返回器在月球轨道环绕月球飞行,最后也只有一个很小的上升器从月球表面起飞。最重要的是,月球的质量远比地球小得多,所以月球表面的引力也小很多,月球也没有大气层,没有空气阻力,所以从月球表面起飞时对推力的要求就不高了,稍微加大推力就会从月球表面起飞。

载人登月的时候也是如此,以我们即将实施的载人登月计划为例,梦舟载人飞船、揽月月面着陆器都是20多吨的航天器,加起来整个组合体的重量就是接近50吨了,长征五号火箭只能将天和号核心舱这样20吨级别的航天器送上近地轨道,没法将梦舟载人飞船、揽月月面着陆器这样的航天器送上月球轨道,需要有更强大的长征十号来完成,而且是需要2枚长征十号火箭。

在登陆月球的时候,航天员是乘坐月面着陆器进行登月,载人飞船继续环绕月球飞行,在完成月球表面任务后,航天员进入月面着陆器从月球表面起飞,这样的话,从月球表面起飞的重量其实也不是很大,不需要太强大的火箭就能起飞了,月面着陆器的发动机就可以完成。

简单地说,我们从地球出发就是满载出发的,需要搭载大量的物资、推进剂、科学载荷,而从月球表面起飞就是轻装上阵,毕竟在登月的时候载人飞船并没有降落月球表面,而且从月球表面起飞也不需要搭载诸如食物、水或者其他的物资,也不需要带月球车返回,这样一来就减轻了从月球表面起飞的重量了。