中國計(jì)劃2030年前載人登月，還有3年8個月

文︱關(guān)品方

中國官宣計(jì)劃在2030年前進(jìn)行載人登月，還有3年8個月，時(shí)間相當(dāng)緊迫。在這之前，還會有幾次重大的、里程碑式的驗(yàn)證飛行任務(wù)要進(jìn)行，包括長征10號大火箭搭載夢舟飛船繞地球并對接空間站及安全返回驗(yàn)證飛行（載人或不載人）；登月航天員乘組搭乘夢舟飛船繞地球演練交匯對接、分離等登月環(huán)節(jié)并安全返回；載人登月及安全返回的全過程（不載人）驗(yàn)證飛行《包括月球軌道交匯對接、攬?jiān)碌窃屡摰顷懪c再起飛等等環(huán)節(jié)》。筆者有朋友大膽預(yù)測，中國可能在2029年國慶80周年前后正式實(shí)施載人月球探測任務(wù)，一舉成功。任重道近，時(shí)有我待。關(guān)鍵是怎樣理解何謂“2030年前”，應(yīng)該是2029年12月31日前。

香港不少中學(xué)生對天文學(xué)有濃厚興趣。上世紀(jì)60年代，母校皇仁書院副校長廖慶齊老師是著名天文學(xué)家，他指導(dǎo)的皇仁書院天文學(xué)會有優(yōu)良傳統(tǒng)，同學(xué)們趨之若鶩。如今不少香港的中學(xué)都有天文學(xué)會。筆者于本文嘗試對有關(guān)中國載人登陸月球今后幾年的進(jìn)展作科普解析，拋磚引玉，希望能引起教育界師生們的關(guān)注。

中國實(shí)現(xiàn)載人登陸月球，筆者估計(jì)優(yōu)先選擇月球背面或南極，而不單是月球的正面。當(dāng)前工程已進(jìn)入“無人探月收官+載人登月沖刺”雙線并行階段。就筆者所知，整體過程將分為三個階段，首先是無人勘查選址與技術(shù)驗(yàn)證，然后是系統(tǒng)聯(lián)試與無人登月演練，最后是載人登月實(shí)施與月背駐留科考。核心依托嫦娥7號和8號、長征10號、夢舟飛船和攬?jiān)轮懫魉拇蠛诵漠a(chǎn)品，以及鵲橋中繼星組網(wǎng)（保障月背通信無阻，這方面十分關(guān)鍵，筆者早前已經(jīng)有文章詳細(xì)介紹過）。

當(dāng)前的基線是關(guān)鍵技術(shù)已完成突破，整裝待發(fā)。載人登月“三大件”（火箭、飛船、著陸器）與核心技術(shù)均已完成關(guān)鍵驗(yàn)證，探月與登月工程已深度統(tǒng)合、有序整體推進(jìn)。

首先是無人探月基礎(chǔ)建設(shè)。2024年嫦娥六號已完成人類首次月球背面采樣返回，驗(yàn)證了月背軟著陸、月面起飛、軌道交會對接、中繼通信等全部流程，已積累月背地形與環(huán)境數(shù)據(jù)。

其次是長征10號火箭（登月主力）：90米級、有21臺發(fā)動機(jī)、地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力27噸確認(rèn)足夠。去年已完成兩次系統(tǒng)點(diǎn)火，今年2月已完成低空演示驗(yàn)證與逃逸試驗(yàn)，具備首飛條件。

第三是夢舟載人飛船：可載3人、地月往返。去年已完成零高度逃逸試驗(yàn)，今年亦已完成海上搜救與芯級打撈回收驗(yàn)證。

第四是“攬?jiān)隆痹旅嬷懫鳎禽d人登月專屬載體。去年8月已完成著陸及起飛綜合驗(yàn)證，適配月背復(fù)雜地形與月球南極低重力環(huán)境。

最后是中繼通信。鵲橋2號（2024年發(fā)射）已在軌，借此構(gòu)建地月中繼鏈路，解決了月背通信盲區(qū)。據(jù)悉后續(xù)將要補(bǔ)網(wǎng)，保障登月全程通信不中斷就得。

筆者查閱相關(guān)官網(wǎng)信息，從現(xiàn)在到2028年12月，要完成無人探月收官，決定月背或南極精準(zhǔn)選址與技術(shù)驗(yàn)證。核心目標(biāo)是摸清月背或南極的資源與環(huán)境、驗(yàn)證載人登月關(guān)鍵技術(shù)、搭建科研站基本型，確保2030年前載人登月“落得穩(wěn)、探得準(zhǔn)、回得來”。

今年下半年將發(fā)射嫦娥7號（俗稱月背或南極“偵察兵”），構(gòu)型是“軌道器+著陸器+巡視器+飛躍器”，是全球首個“繞月、落月、巡視、飛躍”四位一體探測器。任務(wù)是著陸月球南極和背面的接壤區(qū)，重點(diǎn)勘查水冰資源（目標(biāo)是“永久陰影坑”）、高精度軟著陸、月面飛躍、陰影坑探測；獲取地形、地質(zhì)、輻射、月壤數(shù)據(jù)，鎖定載人登月預(yù)選著陸區(qū)；直接為選擇載人登月著陸點(diǎn)、資源開發(fā)、科研站規(guī)劃提供精準(zhǔn)依據(jù)，重點(diǎn)突破月背復(fù)雜地形軟著陸技術(shù)與陰影坑探測技術(shù)。

2027年的任務(wù)是載人登月系統(tǒng)集成與地面聯(lián)試。屆時(shí)將有長征10號首飛（無載人），驗(yàn)證火箭地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射、分離、測控全流程，考核發(fā)動機(jī)的可靠性與箭體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。然后是“夢舟+攬?jiān)隆甭?lián)合測試，完成繞月軌道交會對接、航天員艙間轉(zhuǎn)移、著陸器月面起降模擬、飛船返回地球的全流程安全演練。

與此同步，要進(jìn)行登月服與載人月球車的研制。登月服（防輻射、低重力、防寒保暖、月塵防護(hù)）要完成定型。載人月球車（2人、續(xù)航100公里、可爬30°斜坡）要進(jìn)行樣機(jī)試驗(yàn)，適配月背崎嶇地形。文昌發(fā)射場要進(jìn)行測控改造，完成長征10號總裝發(fā)射設(shè)施建設(shè)，《全球測控網(wǎng)+鵲橋中繼星》要組網(wǎng)，覆蓋地月軌道轉(zhuǎn)移、環(huán)月飛行、月背著陸、月面駐留及返回地球的全過程。

2028年將發(fā)射嫦娥8號（俗稱月面“基建先鋒”），完成載人登月的無人演練。嫦娥8號與嫦娥7號將在南極/月背協(xié)同，驗(yàn)證月壤3D打印、月面建筑、基礎(chǔ)資源利用（制氧/取水）。搭建國際月球科研站的基本型（具能源和通信能力的簡易棲息地），為航天員短期駐留月面提供保障。2028年還將進(jìn)行載人登月的無人任務(wù)演練，由兩枚長征10號分別發(fā)射夢舟（無人）與“攬?jiān)隆保o人）環(huán)月對接、“攬?jiān)隆敝懺卤?南極預(yù)選區(qū)、月面模擬科研考察、上升器對接返回艙飛回地球；“無人”驗(yàn)證，排查風(fēng)險(xiǎn)、優(yōu)化流程。最后是月背預(yù)選區(qū)的最終確認(rèn)：綜合嫦娥7號/8號的數(shù)據(jù)，選定1至2個“月背著陸點(diǎn)”（要求地形平坦、水冰資源豐富、通信與光照條件適配），鎖定2030年前的載人登月“落月點(diǎn)”。

2029年全年將會是載人登月的“臨門一腳”，要完成全系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn)化演練。核心目標(biāo)是完成載人登月的全流程《無人+有人》演練，固化任務(wù)方案，確定乘組飛行員（目標(biāo)是3人），達(dá)到完全具備發(fā)射的條件。上半年是載人登月全系統(tǒng)無人演練和方案實(shí)戰(zhàn)。按照最終任務(wù)流程，兩枚長征10號將相隔15至30天先后發(fā)射。第一發(fā)是把攬?jiān)轮懫鳎ê仙鳎┧腿氕h(huán)月軌道，第二發(fā)是把夢舟載人飛船（無載人）送入環(huán)月軌道。之后完成夢舟與攬?jiān)碌沫h(huán)月對接，模擬航天員艙內(nèi)轉(zhuǎn)移。繼而是月背著陸，攬?jiān)乱浿懴陆抵令A(yù)選區(qū)，模擬月面駐留與科研考察。最后是上升器起飛與夢舟對接，返回地球，濺落太平洋后完成打撈回收。核心驗(yàn)證是確保《雙發(fā)協(xié)同、環(huán)月交會、月背著陸、月面駐留、上升返回》的全過程的可靠性，優(yōu)化軌道參數(shù)、著陸控制、應(yīng)急處置等各項(xiàng)預(yù)案。

最后是選定登月乘組，進(jìn)行有人系統(tǒng)聯(lián)試，最終任務(wù)方案敲定后，凍結(jié)方案（不再改動）。乘組將從現(xiàn)役航天員中選拔最多3人、組成登月乘組（指令長、月面工程師、載荷專家），重點(diǎn)訓(xùn)練月背著陸操作、月面行走、科考作業(yè)、應(yīng)急處置、地月通信等專項(xiàng)技能。有人系統(tǒng)聯(lián)試的內(nèi)容是登月乘組進(jìn)入《夢舟+攬?jiān)陆M合體》，完成環(huán)月對接、艙間轉(zhuǎn)移、月面著陸模擬、月面科考演練、上升返回模擬等全流程有人操作演練，考核人機(jī)協(xié)同與應(yīng)急處置的能力。根據(jù)演練結(jié)果，最終確定載人登月的發(fā)射窗口、著陸點(diǎn)、乘組分工、科考任務(wù)、應(yīng)急預(yù)案后，隨即進(jìn)入發(fā)射待命狀態(tài)。

實(shí)施載人登月與科考駐留的核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)中國人首次載人登陸月球（背面或南極），完成月面短暫駐留（大約7天）、科學(xué)考察、技術(shù)試驗(yàn)，安全返回地球，形成中國獨(dú)立自主載人月球探測的能力。

中國載人登月計(jì)劃一貫采取公開的態(tài)度，在相關(guān)官網(wǎng)有相當(dāng)詳細(xì)的介紹，本文轉(zhuǎn)述的細(xì)節(jié)，并無任何國家機(jī)密信息。據(jù)悉發(fā)射窗口優(yōu)先選擇在4/5月或10/11月（地月軌道最佳、月背光照與通信條件適配），發(fā)射窗口周期3至5天。第一發(fā)由長征10號發(fā)射攬?jiān)轮懫鳎ê仙鳌⒃旅嫖镔Y和載人月球車），送入地月轉(zhuǎn)移軌道，約5天可抵達(dá)環(huán)月軌道，制動入軌后，等待夢舟飛船到來對接。間隔15至30天后進(jìn)行第二發(fā)，由長征10號發(fā)射夢舟載人飛船（載有最多3名航天員）送入地月轉(zhuǎn)移軌道，約5天抵達(dá)環(huán)月軌道后，與攬?jiān)轮懫髯詣咏粫印?/p>

《月背軟著陸+航天員出艙科考》是核心里程碑。對接完成后，航天員從夢舟轉(zhuǎn)移、進(jìn)入攬?jiān)轮懫鳎瑱z查著陸系統(tǒng)、換上登月服和整合科考設(shè)備后，準(zhǔn)備下降。之后是攬?jiān)轮懫鞣蛛x，啟動下降發(fā)動機(jī)，自主導(dǎo)航避障，精準(zhǔn)軟著陸到預(yù)選區(qū)，著陸后展開太陽能帆板和通信天線，建立月面工作環(huán)境。然后是歷史性的時(shí)刻到來，航天員身著登月服首次出艙踏上月球，中國五星紅旗國旗展示、月面行走、載人月球車試駕、月壤采樣探測、輻射環(huán)境測量、基礎(chǔ)資源利用試驗(yàn)（H2O，O2；液體水、氣體氧）等任務(wù)，駐留時(shí)間約7天，完成“登、巡、采、研”全流程。月面任務(wù)完成后，航天員進(jìn)入上升器，與著陸器分離，點(diǎn)火起飛，進(jìn)入環(huán)月軌道，與夢舟飛船交會對接。航天員轉(zhuǎn)移回到夢舟后，與上升器分離。夢舟啟動返回發(fā)動機(jī)，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，約5天后返回地球，進(jìn)入大氣層，濺落太平洋，由搜救船隊(duì)回收，航天員健康出艙。任務(wù)收官。

中國完成人類首次載人登陸月球的意義是突破載人地月往返、月面短期駐留、人機(jī)聯(lián)合探測等關(guān)鍵技術(shù)，形成獨(dú)立自主載人登陸月球的能力，將為中國2035年建成國際月球科研站基本型、2045年建成完善型奠定基礎(chǔ)，標(biāo)志著中國航天從“跟跑”邁向“并跑+領(lǐng)跑”的新階段。

總結(jié)而言，中國載人登陸月球背面或南極接壤須要克服以下挑戰(zhàn)，比較美國50多年前先后6次載12人月面登陸（從1969年7月至1972年12月），是維度升級科技應(yīng)用。首先是克服月背通信盲區(qū)，中國依托鵲橋2號+后續(xù)中繼星組網(wǎng)，全程覆蓋地月通信，確保月背或南極著陸及駐留期間通信不中斷、測控?zé)o死角。其次是在月背或南極的復(fù)雜地形軟著陸，嫦娥7號須要先期勘查地形，著陸器配備高精度自主導(dǎo)航、激光避障、動力減速系統(tǒng)，適配崎嶇地形與陰影坑環(huán)境。此外還有地月往返的長周期風(fēng)險(xiǎn)，先要做妥全流程《無人演練+有人聯(lián)試》，固化應(yīng)急處置預(yù)案。火箭、飛船和著陸器都要采用高可靠度的安全冗余設(shè)計(jì)，關(guān)鍵系統(tǒng)更有雙備份。最后是月背或南極環(huán)境惡劣，登月服防輻射、防月塵、耐高溫低溫；載人月球車要適應(yīng)低重力（月心吸力只有地心吸力的1/6，太空人在月球表面走路，好像所謂“僵尸跳”）和崎嶇地形。科研站基本型須要提供能源、通信和簡易棲息地的生活保障。

中國為了完成嫦娥奔月、飛上九天攬?jiān)碌膲粝耄矣?jì)劃一步到位載人登陸月球背面或南極，是從無人探月到載人駐月的關(guān)鍵跨越。今后幾年穩(wěn)步推進(jìn)，從無人勘查選址與技術(shù)驗(yàn)證到全系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn)化演練，再到實(shí)施載人登月進(jìn)行科考，最后考慮人類長駐月球，其核心依托是嫦娥7號8號、長征10號、夢舟飛船、攬?jiān)轮懫魉拇笃骶撸约爸欣^通信、發(fā)射場、測控、搜救等地面保障系統(tǒng)，要攻克月背通信、軟著陸、地月往返、月面駐留等關(guān)鍵挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)人類首次載人登陸月球背面或南極，可為月球科研站建設(shè)與深空探測奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

美國57年前已經(jīng)能夠載人登陸月球正面，以當(dāng)年人類的航天技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)寬頻技術(shù)、材料技術(shù)、衛(wèi)星定位通訊技術(shù)、地月轉(zhuǎn)軌技術(shù)、飛船沖入大氣層等技術(shù)水平，平心而論，美國太空人能夠在3年半之內(nèi)連續(xù)6次載12人登陸月球，簡直匪夷所思，令人贊嘆之余，不應(yīng)簡單地懷疑NASA有沒有夸張失實(shí)報(bào)導(dǎo)。科學(xué)容不得半點(diǎn)虛假。期待中國載人登陸勝利完成。中國以謙虛謹(jǐn)慎、戒驕戒躁的務(wù)實(shí)態(tài)度從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)，如果沒有絕對把握，絕對不會事先張揚(yáng)。作為中華民族炎黃子孫，熱切期待這一天的到來。