一句话先给答案:中国首次载人登月和阿波罗的差别,不在"对接"二字——两个方案走的其实是同一条"月球轨道交会"路线;差别在"发射":阿波罗把整套家当装进一枚超大火箭打包送上去,中国则把两件航天器分开发射,在38万公里外环月轨道会师。而且这个差别的成因,与多数人的直觉相反——土星五号那样的巨箭是果,不是因。
10月31日,第七届载人航天学术大会在北京开幕,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披露了我国载人月球探测工程采用的"两次发射、环月对接"方案:两枚火箭分别将揽月月面着陆器与梦舟载人飞船精准送入地月转移轨道,之后在环月轨道交会对接,航天员从梦舟飞船进入揽月着陆器进行着陆,开展相关科研工作。新华网
先说相同处:登月"剧本"其实一模一样
登月方案怎么定,当年美国内部整整争论了两年,当时摆在桌面上的方案有三个:直接登月、地球轨道集合、月球轨道交会,最后挑了月球轨道交会方案,把飞船和登月舱拆成两件,在月球轨道上对接。中国首次载人登月用的是同一个剧本:乘组3人,2人乘揽月下降月面、1人留守环月轨道;月面任务结束后,两名航天员返回揽月从月面起飞,与搭载另外一名航天员飞行等待的梦舟实现第二次交会对接,三人再一起乘飞船返回地球。真正的分水岭在出发那一刻:阿波罗的指令舱与登月舱是同箭连体、近距重组,到了环月轨道只需要让上升段"回家";我们的两次对接都在环月轨道上做,第一次是两个分头出发、先后抵达的航天器碰头,相当于在38万公里外完成一次"双箭分飞、月轨会师"。蒋院长讲航天央视网野狸子
再看差别成因:大火箭是那个年代交的"保险费"
最常见的说法是:美国单发是因为土星五号够大,我们两发是因为火箭不够大——因果关系恰恰相反。1961年,谁也没底气在距离地球38万公里外把交会对接做稳妥。达哥有点味蒋院长讲航天
那个年代,自动轨道交会对接技术尚不成熟,飞船和登月舱对接很多时候还是需要宇航员来手动操作,两个航天器能否在月球轨道成功会合并没有十足把握,于是干脆把"对接"这个最不可靠的环节压缩到最少。代价就是造出起飞重量2900多吨的巨箭,一口气把飞船和登月舱一起推上奔月轨道。达哥有点味野狸子
中国为什么敢"拆":运力刚好对上,技术已经练熟
对我国而言,两次发射首先是运力的精确匹配:工程对单次发射的地月转移轨道运载能力提出了硬性指标——不小于27吨。而公开资料显示揽月着陆器和梦舟飞船各重约26吨,一枚长征十号刚好装下一器。若改成单发,火箭运力必须翻倍,等于从零攻关一枚土星五号量级的超重型火箭,研制周期等不起2030年前的节点。新华网蒋院长讲航天
更关键的是,交会对接早已从稀缺技术变成家常便饭:从2011年天宫一号和神舟八号完成首次无人自动交会对接,到如今中国空间站的常态化值守,各类对接任务已经扎实干了三十多次。2020年12月,嫦娥五号上升器带着1731克月壤从月面起飞,在环月轨道上和轨道器对接,这是人类第一次在月球轨道上的无人交会对接,2024年嫦娥六号在月背又跑通了一遍。落月、起飞、月轨对接这条最难闭环,机器已经完整验证过两回,载人任务要加的是把人放进去。蒋院长讲航天野狸子
"拆"的复杂度确实转到了流程里,但换回了弹性
分两次发射也带来了阿波罗不需要面对的新难度:两枚火箭需在严格时序内发射,将各自载荷精准送入预定的地月转移轨道,其间发射窗口、地月位置均有变化,才能确保38万公里外"会师"的可行性与效率。我们的第一次对接是双箭分飞、月轨会师,难度比阿波罗近地"重组"要大上不少。新华网野狸子
换来的,是单发方案给不了的节奏弹性:公开方案介绍称,着陆器到位以后,载人飞船的发射还可以根据天气、技术状态来调整,即使推迟几天甚至更久,任务也不会有影响;而阿波罗的单发模式,一旦发射阶段出现问题,整个任务就可能前功尽弃。王翔把这个方案的底层逻辑概括为两点:与现有技术能力和设施手段匹配;飞船和着陆器分开研制,分工明确,有利于飞行器标准化研制,形成长期使用的系列型谱。达哥有点味新华网
方案"复杂"不等于慢:阿波罗也曾十次彩排才登月
不少人觉得两次发射加两次对接,中国的流程比当年美国复杂得多。翻回去看历史,阿波罗11号之前,阿波罗飞船及其配套的土星1B和土星5火箭已经跑了十次从无人到载人的测试;1969年5月的阿波罗10号更是完整登月彩排——三名宇航员携带完整登月组合体抵达月球,两人进入登月舱,下降到距离月面约15公里的高度,再启动上升级与留在环月轨道的指令舱重新交会对接,就差最后真的着陆。两个工程在"稳"上是同一类,区别只在风险形态:阿波罗把风险押在一枚巨箭一次发射上,中国把风险摊到两次发射和两次环月对接里。Chronoscriber
更本质的差别在工程的终点。阿波罗是一场冲线即止的竞赛:1972年阿波罗17号之后,人类再没踩上过月球。中国的载人登月则被定位为起点,王翔强调月球探测要遵循认知先行、能力先行的科学规律,后续还将探索建造月球科研试验设施,开展系统、连续的月球探测和相关技术试验验证。截至10月底,梦舟飞船零高度逃逸、揽月着陆器着陆起飞、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,接下来是长征十号、梦舟飞船和揽月着陆器的首飞。野狸子新华网解放军报
回到标题的问题:差别到底在哪?表面上看,是一枚超巨型火箭对两枚中型火箭;往深处看,是两个技术时代对同一道难题给出的不同答案——1960年代,对接是没人有把握的技术,所以人和船必须捆在一起,把在轨对接压缩到最少;今天,对接是被反复验证的常规动作,所以飞船与着陆器可以各打一发、分工研制,把风险和任务弹性各管一段。阿波罗方案是1960年代的最优解,"两次发射、环月对接"是当下的最优解。等2030年前两名航天员真正踏上月面、头顶还有一人值守接应时,这套差别的全部意义才会见分晓。