三个人去,两个人下,一个人留在环月轨道上等。
10月31日,第七届载人航天学术大会在北京航空航天大学开幕。中国载人航天工程副总设计师、月球探测工程总设计师王翔披露了首次载人登月任务的乘组方案:3名航天员出征,2人着陆月面。最抓眼球的数字是“2”,但真正解释这个“3—2—1”的,是方案里另一个更技术的词——“环月轨道对接”。新浪新闻
按官方披露,任务分两次发射。第一枚长征十号把揽月着陆器送入环月轨道;第二枚把搭载3名航天员的梦舟飞船送上去。两者在环月轨道交会对接,2名航天员从梦舟进入揽月,另1人留在梦舟值守;随后揽月与梦舟分离,降落月面。完成月面科考后,揽月上升段起飞,再次与梦舟对接,3人一起返回地球。环球网
为什么不直接把两个人送到月面,非要先在月球轨道上换一次船?
最直接的原因是重量。按公开资料,梦舟和揽月各约26吨,两件加起来超过50吨;长征十号单发的地月转移运力不低于27吨,一枚火箭送不走。要一枚火箭全打包,就得把运力翻倍,从头研制一型更大的超重型火箭——那不是2030年前能等到的进度。拆成两发,每发各送一个26吨级的大件,运力和载荷正好对上。知乎
但就算火箭够大,也不该把返回地球的那艘船带到月面。梦舟要带回3个人,身上背着隔热盾、降落伞、返回发动机和深空生命保障;揽月要在月面降落再起飞,背着下降级、上升级和着陆支架。两套东西各干各的活。让梦舟留在环月轨道、揽月只负责月面往返,等于谁都不背对方的死重。阿波罗当年也是这么分的:指令舱留在月球轨道,登月舱下去,只是美国用一枚土星五号把两件一起送上了路。
所以,环月对接不是流程里多出来的一道手续。它是整次任务的接缝:一头连着地球返回系统,一头连着月面着陆系统。两名航天员在这里换船,月面采到的样品也在这里交回梦舟。三个人里为什么只下去两个?揽月按两人落月设计,梦舟也需要有人值守——那是三个人回家的唯一一艘船。留在轨道上的那位不是“看客”,他要盯着飞船状态、配合交会对接,是这次任务在38万公里外的接应。
两次对接,分量并不一样。交会对接本身,中国航天在空间站任务里已经干了几十次;难的不是动作,而是地点和退路。第一次如果没成功,航天员还在梦舟里,可以放弃登月、原路返回,任务失败但人还有退路。第二次不一样:揽月从月面起飞后,上升段没有隔热盾,也没有返回地球的推进剂,它唯一的路就是在环月轨道上追上梦舟。追上了,三个人一起回家;追不上,月球轨道上就没有第二艘能带人回家的船。整个方案把最难的一步,压在了任务快结束时的那次“会师”上。
这也是为什么,载人登月之前要先用无人飞行把这条路走一遍。按此前公布的时间表,2028年至2030年间,文昌航天发射场将执行3次无人绕月验证任务,再执行1次载人登月。梦舟和揽月的首次飞行,是把两套系统第一次放进真实的热、真空、辐射和轨道环境;无人绕月验证则要把交会对接、环月飞行和返回的全流程走一遍。地面试验做得再多,也替代不了地月之间那一次靠近。中国航天知乎
10月31日的新闻里,“2名中国人将登陆月球”是最容易传播的一句话。但让这句话成立的,是另一句听起来很枯燥的话:“采用环月轨道对接飞行模式”。它决定了为什么要两枚火箭、为什么是3个人、为什么着陆器要先上去等,也决定了所有人的心会悬在哪一次对接上。等到揽月从月面起飞、在环月轨道重新靠近梦舟的那一刻,中国载人登月才算真正走完了最险的一段。