中国载人月球探测工程是中华人民共和国正在进行中的航天计划之一,是嫦娥工程“探”、“登”、“驻”三步中的第二和第三步,也是中国载人航天工程的后续发展阶段之一。中国载人月球探测工程分为登月阶段和驻月阶段。
此計劃於2023年5月29日宣布全面启动,包括登月阶段——即俗称的“中国载人登月”和驻月阶段。当前,工程登月阶段正在全面推进各项研制建设工作,计划于2030年前实现中国人登陆月球。
工程规划
背景
根据中国月球探测工程(嫦娥工程)“三步走”规划,在由中国探月工程完成无人探月,即嫦娥工程的第一步“探”后,将开展载人登月,即嫦娥工程的第二步“登”;进一步将实现人类长期驻留月球,即第三步“驻”。后两步月球探测工程均涉及人类参与,因此一并称为中国载人月球探测工程,再将工程分为登月阶段、驻月阶段。
同时,中国载人航天工程在实现近地轨道天宫空间站建设、应用后,也将载人深空探测作为接下来的一个发展方向。因此,中国载人月球探测工程是中国载人航天工程的后续发展阶段之一。
登月阶段
中国载人月球探测工程登月阶段即对应嫦娥工程的第二步“登月”。2023年5月29日,中国载人航天工程新闻发言人、载人航天工程办公室副主任林西强在神舟十六号载人飞行任务的新闻发布会上宣布中国载人月球探测工程登月阶段任务已在近期启动实施,总的目标是:
- 2030年前实现中国人首次登陆月球;
- 开展月球科学考察及相关技术试验;
- 突破掌握载人地月往返、月面短期驻留、人机联合探测等关键技术;
- 完成“登、巡、采、研、回”等多重任务,形成独立自主的载人月球探测能力。
从2023年至2030年,将分三个阶段实现载人登月阶段的目标:
登月阶段第一阶段
第一阶段将在前期关键技术攻关及方案论证的基础上,完成关键子系统的研制和建设任务,包括完成长征十号运载火箭、梦舟Y载人飞船、揽月着陆器以及望宇登月服和探索载人月球车等飞行产品的研制,在中国文昌航天发射场建设长征十号火箭的总装发射设施,并完成深空测控通信、着陆场等相关地面设备设施的建设。
登月阶段第二阶段
第二阶段将实施长征十号运载火箭、梦舟Y载人飞船和揽月着陆器无人飞行验证,包括:近地轨道试验、无人绕月、2028年的载人绕月和无人登月。在无人登月任务中,揽月着陆器登月舱将搭载并释放科学载荷。
登月阶段第三阶段
第三阶段也就是实施真正的载人登月飞行,在2030年前实现中国航天员登上月球。
驻月阶段
中国载人月球探测工程驻月阶段即对应嫦娥工程的第三步“驻月”,即建立月球基地,实现人类长期驻留月球。
月面科研实验站
在初步设想中,月面移动实验室是一种轮式增压式月球车,质量不小于6吨,具备大范围移动能力,能够长期无人自主在月面活动,支持航天员获得月面短期驻留能力。各车辆生命支持系統可独立运作作為備份救急,也可作为舱段與月球基地主體对接组装形成月面科研实验站,使得航天员具备月面中長期驻留能力。若考虑使用月面原位资源利用技术进行月面设施建造,将进一步扩展月球科研实验站的功能。
国际月球科研站
建设国际月球科研站将是驻月阶段的内容之一。国际月球科研站是一个基于国际合作搭建的地外天体和空间的大型长期科学研究平台,在月球表面与月球轨道长期自主运行、短期有人参与,是可扩展、可维护的综合性科学实验设施。国际月球科研站的计划组成包括:
- 指挥中枢模块
- 月面通信基站模块
- 能源供给模块
- 科学实验模块
- 科学观测模块
- 技术验证模块
- 资源开发模块
登月阶段飞行方案
根据2023年中国载人航天工程副总设计师张海联公布的资料,中国载人登月的初步飞行方案为:
从中国文昌航天发射场先后(间隔3至6个月)发射两枚长征十号运载火箭,分别将揽月着陆器和梦舟Y载人飞船(搭载3名航天员)送至地月转移轨道,着陆器和飞船先后到达环月轨道;
飞船和着陆器在环月轨道,2名航天员自飞船从对接通道进入月面着陆器,1名航天员留在飞船绕月飞行;
月面着陆器与飞船分离,采用“分级下降”着陆月球:首先由月面着陆器推进舱完成大部分减速工作,随后推进舱分离并坠毁,月面着陆器登月舱继续减速下降并最终着陆于月面预定区域,航天员使用望宇登月服执行舱外活动,驾驶探索载人月球车,开展科学考察与样品采集;
航天员乘坐月面着陆器登月舱上升至环月轨道,与飞船交会对接,从对接通道将月球样品等转移至飞船。飞船与登月舱分离,进行月地转移返回地球。最后飞船返回舱与服务舱分离,降落地球。
与其他载人登月计划的比较
月球着陆区域
从科学目标出发,工程精选了30个候选着陆区,覆盖低纬度(14个)、中高纬度(11个)和极地区域(5个)。从轨道设计出发,在对7个备选地点的各种要素综合考察后,位于低纬度的波得月溪、和伊薩姆山被认为具有最高的综合效益。
就首次着陆任务而言,波得月溪的情况被深入研究。其优势在于多样化的地质单元富有科学价值,且位于月球正面低纬度平坦区域符合安全条件约束。对波得月溪的研究给出了等4个潜在着陆点。
月面活动
按计划,首次登月任务在月面活动的时间不少于3天,期间2位航天员将每天身着望宇登月服进行舱外活动,驾驶探索月球车在周围进行探测,驾驶路径总长度可达70公里。
返回地球着陆场
主着陆场为陆地高纬度着陆场(东风着陆场),备选着陆场为南海着陆场(水上溅落)。
历史
方案讨论阶段
随着1999年末的神舟一号发射,中国载人航天工程第一次向中外公开。在2000年代,就不时有中国载人登月的呼声出现,并随着2003年神舟五号首次载人飞行的成功与2004年无人探月工程的宣布而越加频繁。
首个官方的载人登月设想来自2007年龙乐豪与容易的研究《现代“嫦娥奔月”的技术途径设想》,其中列举了多种不同的方案。该设想在2010年的论文中得到详细讨论,分为近期和远期两种方案。龙乐豪认为它们在技术上是可行,最早能在2023年实现载人登月。
- 近期依托当时已经在开发的航天技术,可以使用3枚升级版长征五号系列火箭与神舟飞船实现中国载人登月。其中使用的CZ-5DY火箭在长征五号基础上升级而成,近地轨道运力达70吨。第1、2和5天,3枚CZ-5DY将依次发射2个地月转移级Ⅰ、Ⅱ、载人登月着陆器、神舟飞船和减速级Ⅲ组合体至近地轨道。到第6天,三者的串联全部完成。第7天Ⅰ、Ⅱ依次点火进行地月转移。之后Ⅲ点火使组合体进入环月轨道。第10天,剩下的神舟飞船掉头与登月舱对接,航天员进入登月舱,登陆月球。第12天,上升级起飞与神舟飞船对接。最后神舟飞船独自完成月地转移,返回舱再入,结束任务,共计18天。该方案的难点包括5天内发射3次,这意味着至少需要兴建3个庞大的发射工位与配套厂房,所费不赀。方案本身涉及的步骤也颇为繁杂。
- 远期方案考虑使用两种火箭,即当时设想版本的长征九号运载火箭与长征五号系列火箭的一级半载人版本CZ-5A。方案包含4次发射与1次地球轨道交会对接,时长可达25天。
随后的几年中,中国运载火箭技术研究院和上海航天技术研究院分别提出了各自的载人登月运载火箭方案。前者的方案最终中标,即后来的“新一代载人运载火箭”;后者的方案暂定名“长征六号H”,采用3.8米直径箭体模块化设计,其中最重的构型由包括4个助推器,等效近地轨道运力同样达到70吨级别。落选的“长征六号H”的单芯级版本后来发展成为长征十二号运载火箭。
2018年10月,在第五届载人航天(国际)学术大会,中国载人航天工程办公室载人航天总体研究论证中心主任张海联发表演讲,首次透露将会研制新一代载人运载火箭将充分利用长征五号、长征七号等新一代运载火箭的技术成果和研制经验,指标为地月转移轨道运载能力不小于25吨。中国空间技术研究院则透露正在开展兼顾近地轨道与载人登月的新一代载人飞船试验船的研制。11月,在第十二届珠海航展上,新一代载人运载火箭与飞船模型首次亮相。
2020年9月,在2020中国航天大会上,中国载人航天工程副总设计师周雁飞作了《实施载人月球探测的初步方案设想及有关思考》的报告。报告展示了使用两枚新一代载人运载火箭登月的飞行方案,与CZ-5DY方案思路上类似,可视为在后者的基础上发展演化而来的成果。他宣布该火箭的地月转移轨道运力将达到27吨,并表示中国正大力推进这款火箭的研发。演讲还展示了新一代载人飞船、载人着陆器、月球轨道空间站和载人月面移动实验室等共5个关键硬件。他还补充到,早先的确有关于中国登月架构的两种方案的讨论,而使用两发这种火箭的现行方案已被选中,长征九号登月的方案则至少不会用于近期的登月计划。
在2020年至2022年期间,中国载人航天工程专注于完成天宫空间站的建造工作。这项涉及11次发射的工作由神舟十五号任务圆满收尾。神舟十五号于2022年11月29日发射,在轨完成首次空间站乘组人员轮换,于2023年6月4日返回。因此,到2023年,自1992年立项的中国载人航天工程历时30年,按时完成了当年定下的所有目标,也做好了向下一个目标——中国载人登月出发的准备。
登月任务准备时期
2023年5月29日,载人办宣布中国载人月球探测工程登月阶段任务已在近期启动实施。同样在10月,载人办宣布工程各项飞行产品已完成初样阶段主要工作,科学研究与应用系统已完成各次飞行任务载荷方案设计工作。
据此,工程逐步进入第二阶段,即无人飞行验证阶段:2026年2月11日,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完成。预计2026年底,发射梦舟一号任务,完成梦舟飞船和长征十号系列火箭的首飞。
2026年,载人办宣布整合现有载人登月和无人探月工程的任务、资源和队伍,统称为“月球探测工程”,改动的具体细节尚未公布。
任务列表
已发射
计划中
注释
参见
载人登月计划:
- 阿波罗计划
*
- 星座计划
- 阿耳忒弥斯计划
参考文献
延伸阅读
*[https://www.yhxb.org.cn/academic?columnId=1767694204224&type=journal&activeName=94357&year=2023 《宇航学报》2023年第9期:载人月球探测专刊]
*[https://journal26.magtechjournal.com/kjkxjs/CN/volumn/volumn_1408.shtml 《中国空间科学技术(中英文)》2026年第2期:载人月球探测专刊]
外部链接
*[https://weibo.com/2196038737/P1iPsrZ5y 2024年第六届载人航天学术大会宣传片]
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