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美国登月方案陷入困境:揽月着陆器方案公开远超阿尔忒弥斯计划

发布时间:2026-06-19 19:18:20| 浏览次数:

  

美国登月方案陷入困境:揽月着陆器方案公开远超阿尔忒弥斯计划(图1)

  2026年3月号的《中国空间科学技术》刊登了《载人月面着陆起飞系统设计及关键技术研究》,用空前详细的笔触阐述了中国载人登月工程的核心内容之一,称为“揽月”的着陆和起飞系统。论文讨论了设计思路,给出了几个重要的参数。由此我们可以判定,中国的载人登月计划,要比美国人的阿尔忒弥斯计划靠谱多了。

  从设计上看,“揽月”和阿波罗工程着陆器采用了相同的思路。但是中国着陆器为了实现更大的下降和起飞重量,实施了相当大幅度的创新,勇气颇为可嘉。

  这两种着陆器都采用了两舱式的结构。一个舱为承载下降发动机,一个舱为上升器。

  阿波罗的下降发动机和着陆支腿安装在同一个舱内,在下降过程中,都靠这一台发动机提供推力,直到支腿触地站稳。月面任务完成后,上升器与下降发动机+支腿部分分离,独自前往环月飞行轨道。

  “揽月”和同样采用两舱结构。但下降发动机的尺寸巨大,上升器承载于下降舱的顶部。但是下降舱没有支腿,这样如何能落月站稳呢?解决方案是两器分离。在接近月球表面,下降速度已经很低的情况下,把下降舱先行抛掉,上升器打开自己的发动机,完成最后的反推缓冲着陆过程,用支腿站稳。当再次起飞的时候,上升器需要再次打开发动机,整体离开月球。为何要采取这样的方案呢?此前中国航天科研人员在接受电视采访时表示,按照现代可靠性工程的逻辑来全面复盘,阿波罗计划的可靠性是严重不足的。论文中也提到了,计算得到阿波罗任务成功率只有0.889。NASA能够多次落月成功,一方面是因为冯布劳恩等人经验丰富、质量控制到位,另一方面也有很大的运气成分。美国当时为了赢得月球竞赛,是硬着头皮把飞船发射上天的。

  到了21世纪的今天,中国就不能再用这种看人品、碰运气的方法来从事载人航天活动。论文中提到,必须考虑着陆过程中遇到较大风险,比如预定着陆地点的地形过于险峻无法着陆、宇航员突发伤病,这种情况下必须中止落月、返回月球轨道。而阿波罗计划是无视这种风险的。

  另外,月球着陆器价格异常昂贵。按照2016年的美元币值,阿波罗登月舱的开发成本及生产的总成本为216.5亿美元,刨除研发费用的单个制造成本也达到22.9亿美元。“揽月”和的预估成本尚未公布,但无论如何也是一笔巨款。如果像阿波罗那样用一次就扔在月球上,并不符合中国长期月球科考和开发的思路。

  如此,我们就能理解“揽月”和器的设计思路了。上升器配置了月面着陆器的大部分设备,整体回到环月轨道上。上升器还配备了四台强大的发动机,不但能完成最后着陆任务,还能实现月面起飞和应急上升。这些发动机强大到什么程度呢?为了预防某一台发动机忽然失效、导致推力失去平衡的情况,飞控系统可以应急关闭对侧发动机,恢复平衡。而上升器可以靠这两台发动机重新回到月球轨道上。

  不但如此,这台上升器回到环月轨道上之后,通过补加燃料、对接新的下降舱,可以再次前往月球表面执行任务,实现可重复使用。成为轨道和月面之间的摆渡船,尽量降低后续月球探索任务的成本。

  至于下降舱是一次性使用的,可以采用较为廉价的设计。这里配置了一台推力为8吨的发动机,看起来庞大的舱段,大多数体积都被燃料舱所占据。这是因为月球上没有大气层,飞行器不能靠气动阻力来减速,只能靠发动机反推把速度降下来,所以燃料消耗巨大。不过这样的环境也有好处,那就是不需要为飞行器配置热防护系统,也不需要考虑气动外形。国外甚至有人提出过,不要设计什么加压飞船,让宇航员穿好舱外航天服、坐在一个敞开的舢板里上升就可以了。等回到了环月轨道上,再通过气闸舱进入飞船就好了嘛!现在看来,中国航天科研人员还不打算采用如此激进的思路。而是在前人已经证明成功的道路上循序渐进。

  “揽月”的设计也带来了另外一个好处,那就是着陆与上升飞行器的体积和重量大幅度上升,可以携带更多的物资抵达月球,也可以带回更多的样品。根据论文,这台飞行器的发射质量达到26吨。而阿波罗飞船只有15.2吨。相差10吨以上。因此我们完全可以期待,中国载人登月任务可以携带大量月球岩土样品回到地球,给行星地质学家提供一场空前的盛筵。

  说到这里,我们要吐槽一下今天的NASA。中国人在冯布劳恩方案的基础上做了这样的改进,尚且没有改变两舱式设计的思路,就已经需要如此巨大的计算和验证。NASA试图超越前辈,一步到位实现单舱设计,用星舰这样的不锈钢飞行器实现整体起降,不得不说是贪心不足。由此带来的各种进度延误是不可避免的。而作为竞争对手的蓝月着陆器,目前看来也打算采用单舱整体起降方案。论文也讨论了单舱起降的不利因素,在月球着陆场景下,燃料消耗达到了不可接受的程度。26吨着陆器要消耗21.4吨燃料,任务失去了可行性。

  今天的美国,既没有冯布劳恩、钱学森这样的大家,也没有60年代那种雄厚的制造业基础。从NASA到业界,把商业化放在任务成功的前面。在这样的情况下,NASA还指望实现技术上的宏大跨越。这种不切实际的指导思想会不会导致整个工程推翻重来,概率也是不可忽视的。

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