中美登月路線大不同！我們的火箭更小，為何運力卻不落下風？

咱上次不是講到阿爾忒彌斯計劃嘛。這次就來聊聊咱們中國自己的載人登月計劃，以及配套的火箭和飛船。

首先呢，咱們的盤算一下，載人登月，一切技術裝備都是為人服務的嘛。阿波羅計劃是送了2個人上月球，一個在環月軌道上的負責留守，一共是3個人。美國的阿爾忒彌斯計劃是送4個人去，2個人負責登月，2個人在環月軌道上留守。當然，隨著計劃的不斷深入，也有可能4個人都下去。不過這都是將來的事兒啦。

蘇聯計劃是送2個人去月球，1個人獨自登月，1個在軌道留守。他們的火箭運載能力有限，登月艙很小，只能塞1個人。后來嘛，這個計劃也黃了。

咱們到底派幾個人去呢？目前看來，按照阿波羅計劃的配置是比較合理的。兩個下去互相照應，一個在環月軌道留守，相對來講比較劃算?？磥恚碌娘w船肯定要裝3個人，最起碼是3個人。

咱們國家的習慣絕對是物盡其用。剛好啊，神州飛船也需要換代了，登月飛船最好是能夠一魚兩吃。神州飛船是個三艙結構，一個飛船，屁股后邊接著服務艙，帶著發動機和燃料，還有太陽能電池板，前邊還有個軌道艙呢?；旧舷喈斢谝皇乙粡d。因為研發神州飛船的時候，咱們還沒有空間站。你要工作，你要做各種實驗，總要有個工作間。生活區和工作區總要隔開的。三艙結構也是不得已而為之。你瞧人家馬斯克的龍飛船，那就沒這么麻煩，人家的飛船純粹是個交通工具。人家就可以做得比較寬敞。

所以啊，咱們下一代的夢舟飛船就做了一魚兩吃的準備。帶上大號服務艙，只裝3個人，就可以當登月飛船用。換上小號服務艙，就可以一口氣帶著7個人飛向空間站。反正新版飛船個頭大，里邊容積也高，特別的寬敞。而且飛船還可以重復使用，也算是省錢的舉措吧。

美國人的飛船都是在海上濺落，咱們的飛船既要考慮海上，也要考慮陸地。外加上飛船變大變重了，原有的火箭反推緩沖就不夠用了。必須在飛船屁股后邊彈出6個氣囊來作為著陸緩沖。這東西水上和陸地都適用。

為了防止飛船落地的時候翻到。氣囊的撒氣也是有講究的，是沖擊最大的4個氣囊先撒氣，另外兩個后撒氣，這樣可以有效防止飛船落地的時候翻跟頭，航天員坐在里邊能舒服不少。

咱們這個新版的夢舟飛船，用做登月飛船的時候，重量大概是26噸。這個重量比美國人的獵戶座飛船稍微小一點，基本上是半斤八兩。內部容積是13立方米，比獵戶座的9立方米大了不少，也比馬斯克的龍飛船大了不少。近地版輕一些，大概是14噸。

想當年，阿波羅登月計劃采用的方式是一枚火箭就把登月艙和載人飛船都打上去，一起去月球。而現在中美兩國采用的途徑都是打兩發火箭，一發是登月艙，一發是載人飛船，然后在環繞月球軌道上對接。區別在于，咱們是用同一種火箭打兩發，美國人采用了不同的火箭，SLS只負責打飛船，星艦只負責發射登月艙。兩國看似殊途同歸，其實背后的動機完全不同。

美國人放棄了當初阿波羅飛船的方案是因為現在美國人的目標變了。他們想將來在月球上搞固定基地。登月的著陸器就變大了，沒辦法一發火箭全打上去。咱們是為了降低成本，用不著造土星5號那么大的火箭，也能實現登月。另外，小一點的火箭也并不完全是登月專用，還可以有其他的用途。這樣一魚多吃是最靈活，也最合算的。經營月球基地是個長期的買賣，得考成本問題。美國用星艦當登月艙不也是為了考慮成本問題嗎？

咱們來大致對比一下土星5號、SLS和長征10號的設計。長征10號是3級半的設計，土星5號是3級，SLS是2級半。以登月火箭這個目標來講，3級火箭比兩級火箭賺便宜，只是稍微復雜點。土星5號發射重量大約3000噸，SLS是2600噸，長征10號只有2200噸。很明顯，長征10號是最小的一個。近地軌道的運力大概是70噸，SLS達到95噸，土星5號更是達到了驚人的140噸，幾乎就是長征10號的兩倍。

長征10號的起飛推力大概是2700噸。 SLS火箭的起飛推力達到了恐怖的3900噸。土星5號的起飛推力只有3500噸，也就是說SLS的起飛推力比土星5號還大。但是運送能力遠遠不如土星5號。

如果看地月轉移軌道運載能力，那就更加奇怪了。長征10號和SLS現在居然是差不多的，都是27噸左右。土星5號明顯大了快一倍，大概是48.6噸。由此可見，當初馮布勞恩主持設計出這枚土星5號，真的是優化到了極致。長征10號雖然比它小很多，但是好在長征10號靈活性比它好得多，土星5號幾乎只能用來登月或者發射超大型的空間站，否則根本用不上這么大的家伙。

長征10號火箭艦體的直徑只有5米，芯級火箭使用了7臺YF-100K發動機，擺成一個六邊形。每一臺推力最大130噸，兩枚助推器和一級火箭實際上是一模一樣的。3根火箭捆在一起，21臺發動機，總推力2700噸左右。

搞出這么大的火箭，還是沿用了在長征5號上成熟的5米直徑的結構，使用長征5號上已經成熟的YF-100系列發動機。沒有多少技術上的攔路虎，而且還比較實用。長征10號的二級火箭用2臺YF-100M型真空優化的發動機，每一臺推力145噸。頂上的第三級用的是氫氧火箭，3臺YF-75E，足夠把26噸的飛船送入地月轉移軌道。

當然，我如果把助推器拆掉，只用芯級火箭，推力也有900噸呢。配上一個合適的上面級，就可以用來發射衛星，發射載人飛船。雖然發射能力不如土星5號那么恐怖，但是用途廣泛。所以咱們在整個系統的構型上是下了不少功夫，動用了不少的巧心思的。其中也包括可以回收。大家前一陣子也都看到了長征10號的芯級火箭在做飛船最大動壓分離實驗的時候，順便玩兒了一把回收測試。要是將來回收技術成熟，價錢會更加便宜。

最倒霉的就是那個SLS，純屬兩邊不討好。這枚火箭明顯比長征10號大了一大截，但是地月轉移軌道的運載能力居然是半斤八兩，夢舟飛船26噸，獵戶座飛船26.5噸，真的沒差多少，咱們的容積還比它大，美國人是怎么搞的？

說到底是因為SLS這枚火箭的設計結構是不合理的。固體火箭助推器的推力固然大得驚人，但是燒的太快，沒推幾秒鐘，燃料就燒光了。氫氧發動機的比沖雖然非常高，特別是航天飛機的那個氫氧發動機RS25，真的是比沖非常的逆天。但架不住液氫的密度太低了呀，你不得不造一個體積龐大的燃料罐。而且這個燃料罐不僅僅要承受液氫液氧的重量。旁邊還要掛兩個推力巨大的固體助推器。你要是造的不夠結實，還架不住這兩個家伙撕扯呀，一來二去總重量就上去了。

另外，它老先生是個二級火箭，采用了兩級半的構型，上面級雖然也是氫氧發動機，但無奈它只有一臺RL-10啊，這個能力太孱弱了。三級火箭比二級火箭強在哪里？就是強在可以提前扔掉死重。一般來講，大小差不多的火箭，三級要比二級運載能力強，但是貴了點，畢竟多了一組發動機，多了一步流程。

所以啊，美國人用了非常別扭的技術，造出了一枚大火箭，這個火箭看上去指標非常的強大，但是運載能力不怎么樣。而且這枚火箭就是登月的專用火箭，它實在派不上別的用場了，發射頻率高也高不到哪里去，NASA也沒有辦法去分攤成本呀。上次我們也說了，這就是國會的老爺們為了保住百萬漕工衣食所系搞出來的玩意兒。

說完飛船和火箭，下邊咱們來好好分析一下登月艙的結構。藍月亮是個比較古典的登月艙，因為它的結構和阿波羅飛船是一模一樣的，只是現在藍月亮的個頭更大，重量達到了45噸級別。當初阿波羅的登月艙只有14~15噸，藍月亮明顯是為了長期駐扎做準備的。

藍月亮載人登月版也分上升段和下降段，動力全面氫氧化。當初阿波羅用的是偏二甲肼+四氧化二氮，這東西是個常溫推進劑。這次藍月亮采用的是氫氧發動機，低溫液體能否在月球上堅持一個月，那就很難說了，不過這是人家惦記的是月球上的水冰，如果有水，有冰，咱電解以后直接就可以獲取氫氧燃料。人家打到是這個算盤，你別說，這個算盤打得還是蠻精明的。

但是，氫氧這種燃料是極其難伺候，因為溫度太低了，液氧是-183度，液氫是-253度。這不是靠風扇吹風就能解決的。

月球上的熱管理非常復雜，因為曬太陽那一面可以飆到零上一百多度，背陰面可以冷到零下一百多度。所以對氫氧低溫燃料的保存，必須經過三道防線。首先就是隔熱材料要給力，這種被動技能是最常見的手法。

另外，必須上主動制冷系統，才能應付這么極端的溫度，制冷機靠的是壓縮氦氣，然后再減壓來獲取低溫。沒辦法，在液氫的溫度區間，還能保存氣態的物質，也只有氦氣了。低溫燃料罐是離不開氦氣的。抽取出來的熱量，最后都要通過輻射散掉。

當然，還可以有意讓液氫稍微泄漏出去一點，利用液氫的蒸發來降溫。這個辦法很管用。對了，月球上的一晝夜是將近一個月時間。白天只有14天，夜里環境溫度很低。對燃料的保存有好處，但是對人的生存不理。您要在月球上居住一個月，熱管理的確很麻煩。長期的居住，最后還得靠地下埋藏的居住艙，只靠登月艙是不行的。

藍月亮登月艙的下降段由藍色起源負責研發，上升段由洛克希德馬丁負責研發，另外還有一個太空拖船，由諾斯羅普·格魯門負責研發。反正是太空新勢力和老牌承包商的組合。能把他們給逼到組團迎戰，就是因為馬斯克的星艦登月艙太豪橫了。星艦能一次運幾十噸的物資到月球，內部容積1000立方米，星艦本身的高度就有快50米了，即便是登月用的特別版本，也小不了多少。

星艦火箭本身的結構很簡單，這是一枚直徑9米的大粗胖子，屁股后邊是6臺猛禽發動機。猛禽3代發動機的推力是280噸，6臺發動機推力大的驚人。著陸器降落的時候，還真的不能開這么大的發動機，要開這么大的發動機，那的吹起多少土壤啊，都快趕上沙塵暴了。登月艙下去不得弄得灰頭土臉的呀？因此不得不專門在飛船的腰上加裝了一圈小發動機，專門用來提供反推。這個位置比較高，距離地面起碼二十多米，也不會掀起下邊的月球塵埃。

猛禽火箭的內部主要體積都被燃料罐給占據了，頭部有個空艙，那就是宇骯員們工作生活的地方。垂直落地以后，這個居住區到地面的距離起碼有30米。宇航員還得坐懸掛吊籃從上邊下來，月球車也得從上邊吊下來，麻煩無比。還有呢，就是那個老生常談的問題。這么高的火箭，萬一躺下怎么辦？你敢打包票，月球上就那么平整，一點磕磕絆絆都沒有？這不是沒有先例的，直覺機器公司的兩枚月球探測器，都是著陸的時候絆了一下，然后就橫躺在月球上。你登月艙弄得這么瘦高瘦高的，萬一躺下，后果不堪設想。

所以，馬老板的團隊也不是沒有動過腦筋，要不然干脆就橫著下去算了。星艦登月艙的總重量是100噸左右。在月球上重力會變小，實際相當于地球上的十六七噸，所以只要著陸用的小發動機推力超過20噸就足夠用了。發動機全部都布置在側面，橫著下去完全可能。沒人規定這些小發動機一定要固定在腰上圍一圈對吧。

但是問題來了，用些小發動機不足以把這么大的星艦登月艙從月球上帶走。起飛是不可能靠小發動機的，必須開屁股后頭的猛禽發動機才行。您豎著下去，方向剛好是對的，要走的時候，開屁股上的發動機就行。但是您要橫著下去，麻煩就來了，屁股方向不對，發動機是橫著的。這個問題就足夠馬斯克的團隊頭疼的了。

說白了，星艦真的不適合當登月艙來使用，馬老板又不想大改。我估計最后還是加長著陸腿了事，反正火箭夠大，著陸腿重一點就重一點吧。最后還是豎著下去。聽說星艦登月艙要用激光雷達來實時掃描地表，專門用來找平坦的土地。馬老板不是最討厭激光雷達嘛，這個登月艙，他就不玩純視覺自駕了。沒辦法，還得把激光雷達請回來啊。

咱們的攬月登月艙就不玩這么高難度的設計了，就是一個普通的登月艙，重量是26噸。和阿波羅計劃的區別就是，咱們的只有推進段和著陸段。推進段負責減速剎車，燃料燒光以后就扔了。最后登月艙只要完成很少的工作，就可以著陸了。將來完事兒了，登月艙直接從月球上起飛，這樣的設計簡單高效，結構重量也更少。咱們長征10號并不是一枚特別大的火箭，運載能力有限，能輕一點當然更好。而且結構也更加簡單明了。盡管如此，攬月登月艙也已經比阿波羅計劃的登月艙大多了，足足大了10噸呢。

所以，大家去看攬月登月艙的實驗畫面，減速用的火箭不是在屁股底下，而是在側面。就是為了位置高一點，盡量不把月面塵埃給吹起來。從月面起飛，用的也是同一套火箭。畢竟是月球，你把登月艙弄得灰頭土臉的，也沒法擦洗清潔。你別小看這個問題。月球上的塵埃黏性還是很大的，因為顆粒都很尖銳，帶棱帶角的。不像地球上的沙子，顆粒都被磨圓了。如果月壤到處沾染，處理起來很麻煩?；覊m可不是小事，電腦機箱，不還得定期清清灰嘛。

由此可見，咱們的攬月登月艙設計方案還是動了不少心思的。咱們的方案整體上穩扎穩打，妥善可靠，充分考慮了技術的可行性，也考慮了經濟上的可負擔性，這二者缺一不可。咱們不著急，按計劃是2030年登月。時間節點本來就在美國人的后面，咱們可沒有緊趕慢趕的壓力。壓力還是留給美國人吧。

現在呢，阿爾忒彌斯計劃的繞月也繞了，宇航員也兜回來了。下一步阿爾忒彌斯3號什么時候執行，咱們拭目以待。

好啦，咱們下回再說。