出品/星动无极
中国首次载人月球探测任务的乘组构成,在10月31日开幕的第七届载人航天学术大会上首次得到官方确认。中国载人航天工程副总设计师兼月球探测工程总设计师王翔在会上介绍,任务乘组计划由三人组成,其中两人将着陆月球表面。中国计划在2030年前实现中国人首次登陆月球。
任务方案此前已经公开,这次补上了人的位置。按照环月轨道对接模式,两枚长征十号运载火箭先后出发,一枚把揽月月面着陆器送入月球轨道,另一枚发射梦舟载人飞船。两者在环月轨道交会对接后,航天员从飞船进入着陆器着陆月面,完成科考后乘着陆器上升,再与载人飞船二次对接,随飞船返回地球。
王翔解释了两器分开发射的理由。这一方案与现有技术能力和设施手段相匹配;飞船和着陆器分开研制,分工明确,也有利于飞行器标准化研制,形成长期使用的系列型谱。两次发射之间,发射窗口、地月位置都会变化,38万公里外的交会对接要靠统一的研制体系、技术标准和接口验证试验来保证。他把这套组织方式称为新型举国体制的优势,工程总体抓总,万人一杆枪,全国一盘棋。
两发火箭把一次任务拆成两段,省下的是运载能力,付出的是交会精度。若用一枚火箭把飞船和着陆器一起送入地月转移轨道,箭体规模要再上一个量级,发动机、贮箱和发射工位都得重做;拆成两发之后,每发的运力要求降到可实现的区间,代价是航天员要在月球轨道完成一次自主交会,测控、导航与避障的余量必须留足。着陆器从月面上升后与飞船的二次对接难度更高,月球没有导航卫星,靠的是微波测距、激光交会和航天员的目视判断。这套方案对地面测控网和箭上自主控制的要求,比近地轨道的交会对接高出一档。
登月之前的试验清单已经排到很细。王翔透露,长十、梦舟、揽月等主要飞行产品已陆续完成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等大型试验,其中长征十号低空验证飞行同时完成了国内首次火箭再入回收,载人工程对火箭重复使用技术起了带动作用。今年2月11日,梦舟飞船成功实施最大动压逃逸并在海上安全溅落,这是中国首次在海上实施载人飞船搜索回收任务。后续还要按计划完成长征十号、梦舟飞船和揽月着陆器的首飞,之后才轮到载人任务。
这几项试验各自对应一种失败模式。零高度逃逸验证的是发射台上出问题时航天员能否被拽离;最大动压逃逸验证的是上升段气流最猛的那几十秒,返回舱分离后能否稳定开伞并安全溅落;着陆器着陆起飞试验验证的是月面低重力下的发动机节流与姿态控制,月球没有大气,反推着陆全程不能有第二次机会。每一项都只能在地面或近地轨道模拟,模拟不到的余量,最后要靠无人飞行任务去补。
一个此前少被提及的节点也在这轮披露中浮出。按登月阶段任务初步规划,载人登月前将安排一次揽月着陆器无人飞行任务,把着陆、起飞、环月对接的全流程先空跑一遍。10月22日,中国载人航天工程办公室已面向国内公开征集基于揽月着陆器无人飞行可用资源的有源搭载载荷项目。这次无人飞行处在梦舟和揽月首飞之后、正式载人登月之前,属于全系统带载荷的合成演练。载荷征集的含义是这趟飞行还带着科学产出,工程验证与商业、科研搭载在同一趟任务里合并,对提供载荷的单位来说,这是登月前唯一一次能上月球轨道的机会。
月面环节的装备同步在推进。王翔表示,科研人员正在研制月面着陆器、登月服、载人月球车等装备。2030年前的目标里,除了把人送上去,还包括月面短期驻留、人机联合探测,以及登、巡、采、研、回等多重任务,最终形成独立自主的载人月球探测能力。登月服要在真空、强辐射和月尘环境里保证六小时以上的作业能力,月球车要解决极低温下的电池与传动,这些装备的研制周期不比起飞器短。
把这套安排放回产业侧看,两次发射的结构决定了长十火箭需要形成至少两发的连续交付能力,梦舟与揽月各自独立研制、分别验证,配套的动力、元器件、复材结构和地面测控链条都被拉长。王翔在会上还强调,月球资源开发利用之前需要较长勘探过程,认知先行、能力先行,稳扎稳打。对整个载人航天产业链来说,2030年前的每一年都有明确的试验节点要过,节奏由工程总体统一安排,确定性反而更高。
10月31日恰逢钱学森逝世17周年。1958年,钱学森提出要到月亮上去。登月乘组的数字第一次被公开写进官方口径,从三人乘组到两人登月,这个工程下一步要看的是长十首飞和揽月无人飞行两块试金石。

