2023年7月12日，中國公布消息，計(jì)劃在2030年之前實(shí)現(xiàn)載人登月。

目前的初步方案是，首先用兩發(fā)火箭分別把飛船和月面著陸器發(fā)射到月球軌道上，月球軌道上交會對接，航天員從飛船鉆到著陸器里面，然后兩者再分離，著陸器著陸。完成登月任務(wù)之后著陸器再從月面起飛，回到月球軌道，跟等在那的飛船再進(jìn)行一次交會對接，航天員回到飛船里面，然后乘坐飛船飛回來。

如果你熟悉阿波羅的登月方案就會發(fā)現(xiàn)，有相似，又有不同，不同的地方主要在于，阿波羅計(jì)劃是用一發(fā)火箭把飛船和著陸器同時(shí)發(fā)射到月球軌道上，就相當(dāng)于省了咱們第一步月球軌道的交會對接。有人就要說了，還不是因?yàn)樵蹅儧]有土星五號那么大的火箭，所以沒辦法把飛船和著陸器同時(shí)打過去，這話不完全對，對的部分是，像土星五號運(yùn)載能力那么大的火箭，以及能推動它的發(fā)動機(jī)，我們暫時(shí)確實(shí)還沒有成熟，但不對的部分是，并不是因?yàn)榛鸺粔虼笪覀儾庞眠@樣的方案，而是現(xiàn)在我們有這樣的技術(shù)能力即便不用這樣的大火箭也能實(shí)現(xiàn)登月了。

當(dāng)年阿波羅計(jì)劃也不是沒想過要通過打多發(fā)火箭，然后在太空拼裝的方案，但是在定方案的那個(gè)時(shí)期，航天器在太空拼裝，也就是軌道交會對接技術(shù)還沒有那么成熟，即使是后來阿波羅計(jì)劃執(zhí)行的時(shí)候，自動軌道交會對接技術(shù)還是不成熟的。阿波羅任務(wù)當(dāng)中總共有兩次對接，第一次是剛發(fā)射上去之后，阿波羅飛船需要跟后面的火箭分離，然后原地掉頭，再懟回來，跟火箭里面的登月艙對接，再把登月艙拉回來。這次對接呢，基本可以說是只有對接，不需要交會，因?yàn)楸緛砭褪且粔K的，需要調(diào)整的部分很小。

第二次難度稍大，是登月艙從月球上起飛之后接近軌道上的飛船，然后兩個(gè)交會對接。大家知道，月球上沒有空氣，擾動比較小，軌道高度又比較低，交會對接相對容易，找準(zhǔn)機(jī)會發(fā)射上去之后兩個(gè)航天器基本就很近了，宇航員肉眼都能看見。而這兩次對接的最后關(guān)鍵部分，全部是由美國宇航員手動操作的，這兩個(gè)動作屬于整個(gè)任務(wù)的難點(diǎn)之一，需要大量練習(xí)。

所以你看，在這種情況下，如果他們搞兩個(gè)火箭，一個(gè)先飛到月球，另一個(gè)再飛到月球，兩個(gè)能不能交會到一塊兒，他們自己心里都沒有底，所以不敢定這樣的方案。而現(xiàn)在不一樣了，自動控制和遙測技術(shù)發(fā)展的這么好，不管是咱們中國空間站還是國際空間站，前面對、后面對、上面對、下面對、人工對、自動對，想怎么對就怎么對，當(dāng)年阿波羅飛船的計(jì)算機(jī)還不如現(xiàn)在的計(jì)算器呢，控制指令都是地面算出來告訴宇航員，再由宇航員人工輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)里去的，而現(xiàn)在飛船自己的計(jì)算機(jī)全都能自行計(jì)算，智能控制，算個(gè)軌道自動調(diào)整再自動交會對接不成問題，所以你別看火箭沒有原來大了，技術(shù)水平可不比原來低。而且不光是咱們，美國的新一代登月計(jì)劃，也要用這用太空搭積木方案，大家都學(xué)會使巧勁兒了。

那么我們?yōu)榱四軌虻窃逻€需要有哪些新技術(shù)，由延續(xù)了哪些老技術(shù)呢？首先就是火箭，雖然咱們的登月方案用不著土星五號那么大的火箭，但咱們現(xiàn)有的火箭運(yùn)力也是不夠的，要有新的火箭，長征十號。其實(shí)去年十月份我講過這個(gè)火箭，那時(shí)候還叫長征5號改，或者長征五號DY。后來官宣了，型號就叫長征十號。而他之所以之前叫長征五號改，是因?yàn)樗L五有很密切的關(guān)系，由三個(gè)五米直徑的火箭并聯(lián)而成，五米剛好是長征五號的芯級直徑，所以在結(jié)構(gòu)和總體設(shè)計(jì)上可以借鑒。另外，長征十號的一級是21臺YF100K液氧煤油發(fā)動機(jī)，二級是兩臺YF100M，YF100M可以看做是噴口放大適合真空的YF100K，三級用的是三臺YF-75E氫氧發(fā)動機(jī)。無論是YF100還是YF75，都是在長征五號上大量驗(yàn)證過的成熟發(fā)動機(jī)，主打一個(gè)穩(wěn)。

除了火箭之外，飛船我們也得換新，新的飛船要更大，之前咱們的神舟系列只有八噸多，而要想飛到月球再飛回來，新飛船得26噸。還有著陸器、登月車，都需要重新設(shè)計(jì)，這里面還有一個(gè)值得一提的我們延續(xù)了的關(guān)鍵技術(shù)，就是大范圍可變推力的7500?；鸺l(fā)動機(jī)，你別看它推力不大，但只要想在其他星球著陸，沒它就不行，因?yàn)橹懫髟谥戇^程中，發(fā)動機(jī)一直工作，燃料是慢慢消耗，重量是不斷變化的，那推力就肯定也要不停地精確調(diào)整才能平穩(wěn)輕柔落地，所以必須有大范圍可變推力的發(fā)動機(jī)，這個(gè)發(fā)動機(jī)是我們最早在嫦娥三號、四號任務(wù)的時(shí)候開始使用的，后來的嫦娥五號和天問一號任務(wù)也都使用了這系列發(fā)動機(jī)，每次表現(xiàn)都很好，又主打一個(gè)穩(wěn)。

可以看出來，我們的載人登月計(jì)劃，也是在現(xiàn)有技術(shù)水平和能力的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出來的一個(gè)又快又省的方案，既可以讓我們實(shí)現(xiàn)登月夢，又沒有過高的技術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)。所以2030年之前登月，我是信心滿滿的，非常希望看到中國人踩在月球上的那一天。

本文為科普中國·星空計(jì)劃扶持作品

作者：茍勝老師

審核：劉勇（中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心 研究員）

出品：中國科協(xié)科普部