这个问题在10月31日有了官方答案。第七届载人航天学术大会当天在北京开幕,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把我国首次载人登月方案摊开来讲:2030年前,3名航天员乘“梦舟”飞船前往环月轨道,与先行抵达的“揽月”着陆器对接,其中2人进入着陆器降落月面开展科考,1人留守轨道接应,完成任务后全员乘飞船返回地球。难度有多大?要把2名航天员安全送上月面再带回来,意味着我国必须在同一项任务里跑通大运力登月火箭、38万公里外的两次环月交会对接、全程自主控制的月面动力下降与起飞,以及比空间站返回更剧烈的再入返回——每一环都是中国航天的第一次。光明网央视新闻
难度首先就藏在“2”这个人数里。官方资料里,揽月月面着陆器的设计能力就是搭载2名航天员往返环月轨道与月面,并可携带月球车和科学载荷。王翔解释,这样切分功能是从现有能力出发:梦舟专管地面到环月轨道的载人运输,着力解决安全性;揽月专职负责环月轨道到月面的往返。分开研制让两器分工明确,也有利于标准化、形成长期使用的系列型谱。而留守轨道的那1名航天员并非冗余——两名航天员月面上升后,要与搭载另一名航天员等待的“梦舟”实现第二次环月交会对接,全员再同船返回地球。“3人去、2人落、1人守”,不是人手省着用,而是安全、任务量与质量预算反复权衡后的配置。新华社央视新闻人民网
飞向月球:先迈过“27吨”的门槛
地月平均距离大约38万公里,飞到月球,运力是第一道坎。经科学论证,送往地月转移轨道的载荷能力不能低于27吨,而现役最大火箭这一指标只有约8吨,这个差距催生了专门研制的长征十号。登月任务中,两枚火箭要按设计时序先后发射,把各自载荷精准送入预定地月转移轨道,为环月对接创造条件,这型火箭还实行登月、近地两种构型设计,对入轨精度和发射窗口灵活性的要求远高于普通任务。新华社
为登月配套的“梦舟”与神舟“火箭负责逃逸、飞船负责救生”的分工不同,把逃逸和救生一肩挑,接到指令后自己负责逃逸和救生,紧急情况下将载有航天员的返回舱带离危险区域。截至目前,梦舟飞船零高度逃逸、揽月着陆器着陆起飞、长征十号运载火箭系留点火、长征十号低空演示验证与梦舟飞船最大动压逃逸飞行等大型试验已陆续完成。人民网光明网
登陆月球:最关键的“一下一上”
去年8月6日,揽月月面着陆器在河北怀来的地外天体着陆试验场完成着陆起飞综合验证试验——这是我国首次进行载人航天器地外天体着陆起飞试验,塔架与钢缆系统模拟月球六分之一重力,沙石坑坡模拟月表,着陆器悬停识别障碍、自主选定安全区,按设计只要“两条腿”触地发动机就关机。月球没有大气,下降全程无法借助降落伞减速,发动机控制加自主避障是唯一的着陆手段,月面着陆和月面起飞因此被视为登月最关键的环节。新华社
“揽月”不只是往返交通工具,它将作为航天员月面的生活、能源与数据中心,支撑月面驻留和月面活动。但地面演练再充分,月球仍有未知部分——极端高低温、高真空、月壤厚度不均藏有暗坑、扬尘遮挡视线、随时可能袭来的微流星体,都摆在两名踏上月面的航天员面前。身着“望宇”登月服的航天员将步行或乘载人月球车到达作业点,开展采样和探测仪器布设,这套2020年启动研制的登月服已攻克数十项关键技术。新华社人民网人民网
返回地球:速度更快,得“太空打水漂”
登月完成后,最容易被低估的是回家的路。返回舱穿越地球大气层时因高速飞行与大气剧烈摩擦产生大量热,而从月球返回的初始再入速度更快,高温比空间站返回剧烈得多,热防护必须万无一失。新华社
速度要靠“太空打水漂”来消:第一次进入地球大气层先实施气动减速,下降到预定高度后跳出大气层,到达最高点再进入、二次气动减速——这套“半弹道跳跃式返回”嫦娥六号从月背带回样品时验证过,对制导导航与控制系统的精度要求近乎苛刻。人民网
人的保障也在同步补课:去年12月,28名航天员在重庆武隆分4组、各驻留6天5夜,完成了我国首次航天员洞穴训练,练的就是极端密闭环境下的心理韧性、独立决策和团队协作。第四批预备航天员入队起就面向登月任务设置训练:驾驶月球车、天体辨识与地质科考、月面负重行走都是新科目。今年完成的“地星三号”卧床实验,也验证了针对登月低变重力环境的生理防护方案切实有效。新华社人民网
到2030年,中间还排着一整串“彩排”
“所有月球要做的事情,我们在近地先做一遍,所有载人要做的事情,我们先用无人的方式验证一遍。”王翔这样概括这项工程的风险哲学。按官方公布的日程,后续还将组织完成长征十号运载火箭技术验证飞行、梦舟载人飞船和揽月着陆器首次飞行、嫦娥七号等重要任务——结合“载人先由无人验证”的原则,这些新飞行产品都要先以无人状态走完关键关口,才轮到3名航天员登场。央视新闻光明网
时间并不宽裕:距2030年底只剩约4年,而主要飞行产品的首飞大多尚未进行。大洋彼岸,美国今年2月刚调整“阿耳忒弥斯”登月计划架构,“阿耳忒弥斯3号”改为在近地轨道进行系统及运行能力测试,原计划2027年的首次载人登月调整为“阿耳忒弥斯4号”、推迟至2028年——两国路线不同,但都印证载人登月的日程表本身就写满不确定性。新华社
需要说清楚的是,首飞的具体时间、着陆区位置、月面驻留时长和首登乘组人选,目前官方均未公布,“难度多大”的最后一环只能由接下来几年的实际飞行作答。对普通观察者来说,盯住两个信号即可:长征十号技术验证飞行的结果,和揽月着陆器的无人首飞——这两关过了,2名中国人踏上月面的倒计时才算真正开始。