載人登月中國還有多遠

2020年12月17日，嫦娥五號探測器的返回器攜帶月壤樣品成果在內(nèi)蒙古四子王旗著陸場著陸。此次嫦娥五號探測任務(wù)實現(xiàn)了多個首次，其中多個首次還為載人登月技術(shù)發(fā)展積累了相關(guān)工程經(jīng)驗和技術(shù)基礎(chǔ)，比如首次上升器月面起飛、上升器與軌返組合體月球軌道首次對接。

國家航天局探月與航天工程中心主管劉然接受媒體采訪時表示，這次對接，包括之前的著陸起飛，后續(xù)的降落返回，都是基本勾勒載人登月的主要環(huán)節(jié)，也為后續(xù)的深空探測和載人登月奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。隨著載人登月論證工作的推進和相關(guān)技術(shù)的積累，中國離實現(xiàn)載人登月的目標(biāo)越來越近。

載人登月不會太遙遠

載人登月是大國地位的象征，是一個國家綜合國力的體現(xiàn)，載人登月的實施將極大促進材料、通信、遙測、系統(tǒng)工程和生命工程等諸多技術(shù)的發(fā)展，不僅可以進一步深化人類對月球的認識，還可全面帶動一國經(jīng)濟、社會和文化的發(fā)展。

美國從1969年阿波羅11號首次成功載人登月到1972年，共成功進行6次載人登月任務(wù)，先后有12人次踏上月球表面。對于美國來說，阿波羅登月計劃的成功不僅有巨大的科學(xué)意義，還有重大的經(jīng)濟和社會意義。

雖然阿波羅計劃耗資巨大，其直接科學(xué)成果與花費相比要少，但是考慮到各種間接效益，阿波羅計劃取得的收益是巨大的。宏觀經(jīng)濟學(xué)研究表明，阿波羅計劃技術(shù)研發(fā)的花費對估定產(chǎn)出（經(jīng)濟效益）的影響是：投入產(chǎn)出比從過去的1：7變?yōu)?：14。在阿波羅計劃結(jié)束后的20年內(nèi)，阿波羅計劃仍然對經(jīng)濟發(fā)展有推動作用，估計產(chǎn)出比是1：9。

美國蔡司公司提交的報告指出，阿波羅計劃使美國經(jīng)濟增長率提高了2%，物價指數(shù)下降了2%，創(chuàng)造了80萬個就業(yè)指標(biāo)。蔡司報告還認為，美國1958年的國民收入為4062億美元，1968年則達到8640億美元，1970年又增至9046億美元，10年間翻了一番，這也是阿波羅計劃刺激的結(jié)果。阿波羅計劃獲得的新技術(shù)廣泛應(yīng)用于社會，結(jié)果使美國國民收入到1978年又翻了一番，達到19414美元。

新一代載人飛船返回艙。圖片澎湃新聞

在嫦娥五號之前，中國已經(jīng)成功發(fā)射嫦娥一號、嫦娥二號、嫦娥三號和嫦娥四號，不僅對月球進行了環(huán)繞探測，還對月球正面和背面進行軟著陸探測，本次嫦娥五號成功采樣返回，將大幅提升中國對月球的認識，而且還可以為未來實施載人登月奠定一些技術(shù)基礎(chǔ)和積累不少工程經(jīng)驗。

在登月模式中，阿波羅計劃一次發(fā)射將載人飛船和登月艙送入軌道是程序相對簡單的模式，但這種直接登月模式需要有近地軌道100噸以上的重型運載火箭。進入新世紀(jì)，不少國家提出了非一次發(fā)射直接登月模式，一般是分別發(fā)射載人飛船和登月艙，有些還借助空間站，在太空對接后進行登月。這種模式對火箭運載能力要求相對較低，近地軌道運載能力25噸以上也可以滿足需求。由于不需要研制重型運載火箭，其所需研發(fā)的難度相對較小，最大化利用了現(xiàn)有技術(shù)與資源，但同時，發(fā)射次數(shù)的增加使得此方案可靠性也隨之降低。

根據(jù)相關(guān)資料，從2011年開始，我國開展了多輪載人月球探測論證工作，逐步形成了共識。目前，新一代載人運載火箭環(huán)月軌道對接飛行模式已經(jīng)受到青睞，運載火箭和飛行器包括新一代載人運載火箭、新一代載人飛船和月面著陸器。相對于依靠長征九號重型運載火箭，新的模式可以讓載人登月更快實現(xiàn)，技術(shù)難度也相對小些。

據(jù)官方報道，新一代載人火箭總體雛形箭長約87米，起飛重量約2200噸，起飛推力接近2700噸，地月轉(zhuǎn)移軌道運載能力不低于25噸。在可運用于深空探測的新一代載人飛船研制方面，2020年5月，新一代載人飛船試驗船發(fā)射成功，在軌飛行2天19小時后，著陸艙成功再入返回地球，試驗取得圓滿成功。航天五院新一代載人飛船試驗船技術(shù)負責(zé)人楊雷向媒體表示，相比于神舟系列飛船，新一代載人飛船的體積更大，內(nèi)部空間更加充裕，堪稱“太空巴士”，可以用于近地軌道運輸，支撐我國空間站建設(shè)，還將肩負起載人登月等更遙遠的深空探測重任。

12月17日1時59分，嫦娥五號返回器攜帶月球樣品在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域安全著陸。圖片新華社

通過嫦娥探月工程、921載人航天工程，我國在進入空間與返回地球、高效軌道轉(zhuǎn)移、地外星體著陸與上升等核心方面實現(xiàn)重大突破和跨越，這些都為未來載人登月奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

嫦娥六號、七號和八號

根據(jù)官方信息，嫦娥五號探測器之后我國還將發(fā)射多顆無人月球探測器。中國國家航天局秘書長許洪亮在2020文昌國際航空航天論壇上表示，后續(xù)中國將陸續(xù)實施嫦娥六號、七號、八號等任務(wù)，同時還規(guī)劃建設(shè)國際月球科研站。

不出意外，嫦娥五號任務(wù)結(jié)束后將發(fā)射其備份探測器——嫦娥六號。就像嫦娥三號備份探測器嫦娥四號一樣，它的任務(wù)也不會簡單重復(fù)嫦娥三號的任務(wù)。中國探月工程嫦娥六號任務(wù)的主要任務(wù)目標(biāo)是實現(xiàn)無人自動采樣返回。據(jù)報道，嫦娥六號計劃在月球南極進行采樣返回，但具體在月背還是正面，要根據(jù)嫦娥五號的采樣情況確定。

嫦娥六號探測器由軌道器、返回器、著陸器和上升器四部分組成。軌道器完成地月轉(zhuǎn)移、環(huán)月飛行和月地轉(zhuǎn)移，著陸器和上升器從環(huán)月軌道降落至月面并完成樣品采集，上升器攜帶采集到的樣品從月面送至環(huán)月軌道并轉(zhuǎn)移至返回器，返回器隨軌道器負責(zé)將采集到的月壤樣品帶回地球。

為什么選擇月球南極，這是因為在月球的南極地區(qū)的月坑中，存在大量的水冰物質(zhì)。在月球上開發(fā)水冰物質(zhì)，既可以解決飲用水的問題，還能通過分解水得到氧氣和氫氣，作為燃料，對這一區(qū)域加強探測，可深化這一區(qū)域資源的認識。目前，印度、俄羅斯、美國都規(guī)劃了月球南極探測。印度2019年發(fā)射的“月船二號”探測器計劃著陸月球南極進行探測，但最后未獲成功。美國提出2024年載人登月的“阿爾忒彌斯”計劃的登陸地點也是選擇月球南極。俄羅斯計劃2021年發(fā)射的“月球”-25著陸地點也是選擇月球南極。嫦娥五號之后，中國后續(xù)將陸續(xù)實施嫦娥六號、七號、八號等任務(wù)。

想要在月球上居住還要擔(dān)心輻射問題。地球的強大磁場和大氣層使我們免于宇宙輻射的殺傷，而月球不然。缺乏保護的人類可能需要把科研站建立在地下，其中涉及的工程問題就需要非常復(fù)雜和嚴謹?shù)目蒲泄リP(guān)。

嫦娥六號還計劃展開國際合作。2019年4月，中國國家航天局發(fā)布了嫦娥六號任務(wù)國際載荷搭載合作機遇公告，將在嫦娥六號的軌道器和著陸器上為國際合作伙伴提供10千克的載荷。

嫦娥六號之后應(yīng)該是嫦娥七號。規(guī)劃中的嫦娥七號任務(wù)是準(zhǔn)備開展月球南極著陸與巡視探測，具體的探測計劃細節(jié)還并未公布。目前掌握的信息是嫦娥七號重約8噸，整個探測器由軌道器、著陸器、巡視器、中繼衛(wèi)星、飛躍探測器組成，也是一個非常復(fù)雜的航天器。緊隨其后的嫦娥八號，除了和嫦娥六號和嫦娥七號一樣進行科學(xué)探測之外，還會進行一些關(guān)鍵技術(shù)的月面實驗，比如測試3D打印技術(shù)，月球科研實驗室建設(shè)等等。

月球科研站什么樣

在月球上，建科研站首先要考慮的就是地質(zhì)問題，科普作者、果殼網(wǎng)科普主筆瘦駝分析，由于月球地貌復(fù)雜，高山和深谷不計其數(shù)，而科研站需要建立在一個地面平坦、地基穩(wěn)固的地方。其次，探月的目的也決定了科研站的位置。近年來，天文學(xué)家們逐漸對月球的南極產(chǎn)生了強烈的興趣，因為科學(xué)家在南極附近的隕石坑深處發(fā)現(xiàn)了水存在的痕跡。所以，瘦駝?wù)J為，水源的存在意味著人類未來可能會在月球上長期值守，而靠近水源的地方就是科研站的優(yōu)選地。

什么樣的科研站才適合人居住呢？

在月球上，一個月中有一半是白天，另一半是晚上，即14天月晝，14天月夜。我們目前的月球探測器都需要依靠太陽能進行能量供給，但是月夜期間沒有陽光，因此只能進行自動休眠，到月晝時再被喚醒。但是人類目前無法實現(xiàn)連續(xù)半個月工作，再半個月休眠，于是能夠使用其他能源的科研站就成為滿足人類居住的第一個要求。

此外，想要在月球上居住還要擔(dān)心輻射問題。地球的強大磁場和大氣層使我們免于宇宙輻射的殺傷，而月球不然。缺乏保護的人類可能需要把科研站建立在地下，其中涉及的工程問題就需要非常復(fù)雜和嚴謹?shù)目蒲泄リP(guān)。

在月球上，人如何保持好的身體狀態(tài)？雖然人類目前已經(jīng)具備了月地往返的能力，但還無法做到隨時隨地的自由往返，因為這需要花費巨大的成本。因此人類值守科研站可能也會與值守國際空間站一樣，少則幾個月，多則一年。在長時間的低重力環(huán)境下，我們的身體也會產(chǎn)生一系列的變化，需要各種訓(xùn)練才能維持正常狀態(tài)。比如我們的骨骼和肌肉由于缺乏重力的作用，一直處于放松的狀態(tài)，久而久之就會導(dǎo)致肌肉萎縮和骨質(zhì)疏松，因此，宇航員需要每天進行健身鍛煉，只有達到足夠的運動量，才能維持較好的身體狀態(tài)。

很多科學(xué)家設(shè)想：把月球科研站作為一個中轉(zhuǎn)站，當(dāng)我們想要去更遠的地方時，我們就能先把材料運往月球，在月球上進行組裝再發(fā)射。由于月球上的重力只有地球的六分之一，所以不僅在組裝上變得格外簡單，就連火箭本體都能縮小很多，因為我們不必再造一個需要克服地球重力的巨大火箭了。那么這能實現(xiàn)嗎？瘦駝表示，隨著科技發(fā)展，越來越多的愿景已經(jīng)成為現(xiàn)實，未來我國長期值守型月球科研站能夠成功的話，我們就離這個目標(biāo)更近了一步。

◎ 來源|綜合澎湃新聞、央廣網(wǎng)