出品/星动无极

第七届载人航天学术大会10月31日在北京开幕,会期两天,800余位专家学者到场,主题是"智汇星河,数智赋能载人航天高质量发展",设载人航天共性技术、近地载人空间站、月球探测工程3个专题、15个分论坛。月球探测工程成为讨论焦点,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给出了登月任务的推进次序:在航天员登月之前,揽月着陆器要先以无人状态飞一次。

这次无人飞行的任务书接近一份完整的任务流程。按王翔的说法,无人状态要把有人状态的全过程尽可能验证一遍:发射、进入环月轨道、与梦舟飞船交会对接、落月并在月面停留、再从月面起飞、与梦舟飞船第二次交会对接。这些动作串起来,就是一次不载人的登月。着陆器在月面还能实地采集月面温度、月尘状况以及飞行器在轨工作表现等一手数据,这些环境参数此前只能靠遥感与模型推测。

为什么必须先飞无人,王翔给了两条规划原则。凡是在月球轨道要做的事情,尽可能利用空间站先在近地轨道验证;凡是载人要做的事情,尽可能用无人状态先飞一次。前一条原则已经落地:用长征十号的近地版火箭先发射梦舟飞船的近地版,在近地轨道执行空间站任务,把火箭基本技术和飞船再入返回的关键环节先跑一遍;随后才用长征十号登月版发射梦舟登月飞船。火箭的验证路径是先近地、后月球。

后一条原则落在揽月身上,原因很直接。梦舟的在轨运行、交会对接、再入返回,可以在近地轨道找到替代验证场景;揽月的落月与月面起飞,在地球附近找不到同样的环境。月面重力只有地球六分之一,没有大气,月尘带电且磨蚀性强,着陆腿的触月条件、发动机在真空和月尘环境下的工作状态、上升段的起飞姿态,都只能在月球现场验证。这也是为什么中国的方案把着陆器单独拿出来先飞一次,而不是把不确定性全部留到载人任务里。

已经完成的大型试验构成这条链条的前半段。梦舟飞船零高度逃逸试验、揽月着陆器着陆起飞试验、长征十号低空演示验证与梦舟飞船最大动压逃逸飞行试验,都已陆续完成。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,把载人航天对火箭重复使用技术的带动作用先做了一次实飞检验。后续还要完成长征十号、梦舟飞船和揽月着陆器的首飞。

任务构型此前已经公布:两枚长征十号先后发射揽月着陆器和梦舟飞船,在环月轨道交会对接;梦舟可搭载3名航天员往返地面与环月轨道,其中2人乘坐揽月往返环月轨道与月面。王翔解释过为什么不像阿波罗那样一次送上去:这个方案与现有技术能力和设施手段匹配,飞船与着陆器分开研制,分工明确,便于标准化,将来能形成长期使用的系列型谱。

无人飞行带来的另一个动作是载荷搭载。揽月着陆器无人飞行任务面向全国征集有源搭载载荷,单次任务搭载载荷总质量不超过50千克,总功耗不超过100瓦。王翔说,因为不载人,会剩余一些资源,可以遴选有意义、有必要在月球上进行的科学实验项目,相当于搭顺风车带到月球,在月面做科学实验或技术探索。

50千克、100瓦这两个数字,对做月球科研载荷的单位来说是有意义的门槛。此前月球载荷的机会集中在国家任务的有效载荷清单里,商业公司和高校团队的进入通道有限;着陆器无人飞行的剩余资源被开放出来,等于在正式登月之前多出了一次低成本的月面验证机会。对研制月面科学仪器、月尘防护材料、月面能源装置的单位,这是一次真实环境下的在轨数据来源。

需要分清的是,征集搭载载荷与着陆器本身的研制进度是两条线。搭载载荷能不能上,取决于着陆器无人飞行的窗口和剩余资源,而不是反过来。王翔的表态是"遴选",没有承诺数量,也没有给出时间表。

把揽月无人飞行放在整个登月工程里看,它承担的是把未知项压缩到最小的功能。载人登月的风险不在某一件产品能不能造出来,而在两次环月交会对接、一次月面降落、一次月面起飞这四件事能不能在38万公里外按计划完成。三次大型试验已经证明了地面和近地条件下的关键动作,剩下的一次无人飞行,是唯一能在真实月球环境里把这些动作连起来跑一遍的机会。

这套按无人先飞、按近地先验证的次序,也解释了工程的时间安排:所有能在地球附近解决的问题不带上月球,所有能由无人状态暴露的问题不留给航天员。2030年前实现中国人首次登月的目标没有变,变的是通往这个目标的验证密度。