嫦娥八号示意图
2024年,中国的探月和登月计划好像突然之间按了加速键,各项任务是纷至沓来。
鹊桥卫星雷达天线打开
单单2024开年两个月内,就先后有鹊桥二号、嫦娥六号抵达海南文昌待命升空的新闻消息。
嫦娥六号奔月概念图
其实,这些主要源于我们的计划一直都是一步一个脚印,稳步推进。
在去年,也就是2023年,航天科技集团就已经开始全面推进探月工程四期工程。
探月四期照计划进行
各型火箭、各型探测器及相关任务所需卫星,都已经在去年完成了建造并进行了全面测试。
各型产品生产完毕
所以,本来计划于2025年前后发射的「嫦娥六号」,提前到2024年5月份左右,就要奔赴月背,完成月背采样返回这一世界记录。
嫦娥六号任务介绍
鹊桥二号卫星,也将携带天都一号、二号两颗小卫星,提前奔赴地月拉格朗日L2点,为接下来的嫦娥六号、七号、八号等任务提供支持。
天都卫星图片
这样一来,计划2026年前后发射的「嫦娥七号」,以及2028年前后发射的「嫦娥八号」,大概率也会至少提前一年。
嫦娥七号示意图
有人可能疑问,这是不是太密集了,隔两年一个探测器,而且都往月球南极跑,任务是不是重复了点?是不是为了和美国竞赛,为了赶进度而忽略了实际?
美苏太空竞赛
首先,要澄清一个事实。
目前,中美载人登月和月球基地建设能形成竞争局面,责任全在美方。
中国载人登月技术方案
因为,按照最早的计划,我们制定的时间都是晚于美国的,完完全全根据自己的科研进度,可是一点儿都没有与美国争第一的意思。
美国阿尔忒弥斯2计划
只不过是,到如今的2024年,50多年前早就登月的NASA自己失误频频,导致阿尔忒弥斯计划一拖再拖。
美国游隼号失败
这才使得中美谁先登月越来越成为悬念。
你说,是不是责任全在美方?
再一个,我们的科学家执行航天任务,向来是能省则省,毕竟,和美国相比,我们的经费少得可怜。
NASA预算与美国国防部预算对比
以2013年为例,从1992年到2013年,我国航天所有工程一共花费390亿人民币,而2013年一年NASA的预算是177亿美元,而NASA的预算还仅占美国花在航天上经费的四分之一。
所以,为了提高经费利用效率,像火星探测的天问一号任务,我们一个探测器就完成绕、落、巡三步。
天问一号
在月球上,我们却这么密集地发射,原因还是在任务细节和整个探月四期的目的。
我们整个的探月计划,都是为了 在月球上建设长久性的、有人长期值守的大型基地 这一最终目标而设计的。
月球临时科研站通信示意图
计划中,2030年前后就要建成月球基地的基本型,2040年前后建成完善型。
在这之前,我们需要鹊桥等多颗卫星形成「通、导、遥」的综合星座,服务载人登月。
早期双星长波测试
需要在月球实实在在的开展土木工程建设,从简易的月球科研站,逐步升级到实用、庞大的月球基地。
里面的任何一项技术,都需要验证攻关,不能有任何缺失或短板。
嫦娥六号
不久就要发射的嫦娥六号,负担的任务就是月背采样返回。
嫦娥六号探测器组成
又有人会说,嫦娥五号明明都做到了采样返回,六号这去月背,是不是为了世界第一月背采样的名头?
是,也不是,名头我们要,实际利益我们也要。
之所以去月背南极艾肯盆地,是由于之前进行探测的中子光谱仪观测到,有30亿吨的水储存在月球两极地区陨石坑地下仅50厘米深的地方。
月球水分布
在月球建基地,有水才有一切。
生活、建设,甚至未来电解水制造火箭燃料,都离不开水。
但是这些水以极低的温度存在,让南极陨石坑地面极度类似地球的冻土。
好在,我们有高原冻土进行土木工程的庞大经验,一条青藏铁路就已经让科学家们研究攻克了种种难题。我们在地球表现得像基建狂魔,其实也是在修炼星际建设的内功。
青藏铁路
剩下的,就是研究月球「冻土」的实际性质,决定具体施工方案。
所以,嫦娥六号这次的采样,可不是照抄嫦娥五号那么简单。
嫦娥六号虽然是五号的备份,也必须做出改进。
巨大的嫦娥六号
在它8.2吨的重量里,最关键的就是钻头,这一部分升级了更加敏感的温度传感器,能实时监控钻取区域的温度变化,更加适应极低温含水冰的月壤。
月球基地合不合适建造?如何更好地建造?嫦娥六号将告诉我们答案。
嫦娥七号
随后的嫦娥七号,任务公布的是:开展月球南极环境与资源勘查。
不要小看「勘察」这两个字,就因为这,嫦娥七号专门配备了一台飞跃探测器。
嫦娥七号结构
显然是要进行比月球车更大面积的勘探,为占地面积更大的大型永久性基地选址。
飞跃探测
加上轨道探测器,居高临下扫描探测月球基地预设区域宏观地形、光照、温度,月面巡视器细致勘察符合条件地区的详细情况,比如月表的承载能力、施工条件等。
嫦娥七号各部分示意图
嫦娥七号可以说是月球基地施工准备阶段的全能高手。
嫦娥七号五器合一
嫦娥七号携带的月球车,本身就将成为后续科研试验和工程建设的远程机器人,为后续建设任务提供支持。
如果嫦娥六号是月球基地选址的地质专家,那么嫦娥七号就是月球基地的奠基先锋。
嫦娥八号
嫦娥八号,我们公布的任务是:对月球资源进行勘察,对资源利用进行实验。
嫦娥八号月球车
什么意思?
就是研究如何具体地在月球上盖房子,如何在施工盖房期间进行通讯和后勤支持。
嫦娥八号着陆器将配备吊机装置
这就是大型基地建设前的最后一步了,毕竟,嫦娥八号之后,就是我们的载人登月任务了。
我们的载人登月,将比美国当年的阿波罗计划,更加周全,确保航天员人身安全,真正做到万无一失。
阿波罗计划照片
因为,当我们登月时,嫦娥七号、八号与鹊桥二号已经组成了一个系统的无人月面科研站,可以为有人登月提供尽可能多的支持。
我们的航天员登上月球后,不会是挖几块月壤,走几个太空步这么简单无趣。
他们将在登陆的那一刻起,就继续进行中国的月球基地建设任务,将前期的无人月面站,扩展成为有人月面基地。
所以,嫦娥八号,是相当重要的承上启下的任务。
嫦娥八号效果图
它与之前的六号、七号,将有很大不同,就是将不设独立的推进舱。
整个探测器是一个整体,要一块儿完成减速、降轨、落月这一系列的步骤,不进行任何多余操作,节省燃料。
相信大家也品出来了,嫦娥八号这种设计,就是为了后来的重载有人登月进行实验验证。
嫦娥八号任务要求
完成相关试验后,嫦娥八号将与鹊桥二号,以及嫦娥七号,形成网络。
嫦娥八号机器人示意图
远程遥控指挥机器人,对地的地月间实时通信,建设月球基地奠基工作,将是三个航天器组成的新系统的重要任务。
相关任务技术示范
所以,未来4年,就是中国月球基地的开始,嫦娥七号的发射时间,甚至鹊桥二号的发射时间,都可以当之无愧的称为 中国月球基地元年。
一个2024,一个2026,这不是近在眼前了吗?
广寒宫
前面的都是序曲,我们的月球任务,最终目标,还是永久性月球基地。
真正的有人阶段才是我们要的大后期。
像前段时间公布的哈工大月球熔洞基地建设方案,就是载人登月之后的计划。
月球地下基地建设
毕竟,哈工大的方案,是需要从月球轨道发射导弹的。
钻月打洞
这样,导航定位需要吧?鹊桥二号的发射,天都一号、二号的通讯网络实验,月球定位星座的建设,都是前置任务。
月球空间站需要吧?载人登月的轨道舱,很可能将做为我们月球空间站的雏形。
月球空间站
远程遥控,信号控制需要吧?嫦娥六号、七号、八号任务全都进行了前期准备。
无人机器人作业
所以,月球基地的基本型在4年内就将现世,大型「月宫」其实也不太远了。
而我们的科学家,也早就已经提前构思好了设计图了。
月球基地相关论文
从前期的简易月表基地方案。
萌芽期月球建筑方案构想
到有人定期轮换的小型月球前哨。
探索期月球建筑方案构想
再到最终成型的大型月面基地。(他们甚至考虑了这时候的无人建造方案)
爆发期月球建筑方案构想
这一切还不是空中楼阁,而是具体落到实处的功能性建筑,是实打实的准备进行施工的方案,可不是某些机构的PPT宣传。相关技术即将或者已经都得到了开发和验证。
月球基地中各功能组团的位置关系
像之前的地下熔洞基地建设方案,就采用很引人瞩目的红色五角星设计。并且起了个很形象的名字——「中国星」。
「中国星」方案建造过程
具体的结构,内部舱室分布以及功能区域,都已经公布了米级的建造设计图。
「中国星」方案技术图
另一个,比较可能的方案,是完全在月表进行的。
由于有三个各自独立又互相连通的功能区域,被称为「三叶草」方案。
「三叶草」方案建造过程
是一种结合3D打印,自动化建造,气囊型建筑等技术的综合方案,也是最方便进行无人操作的。
「三叶草」方案技术图
这些构图透露着简朴实用风格的设计图,肯定没有NASA包装精美的月球计划PPT所谓的「高大上」。
NASA计划图
但怕就怕对比,我这些设计图,一步步都慢慢变为现实,你的计划表,则一次次更改日期延后。
这样看,谁的「月宫」更值得期待呢?