藏疆壮根丸中国载人航天工程办公室已经全面启动各项研制和建设工作,包括研制新一代载人运载火箭(长征十号)、新一代载人飞船、月面着陆器和登月服等飞行产品,以及新建发射场和相关测试发射设施设备等工作。目前这些相关子系统的研制工作已经全面展开推进。
运载火箭的能力有多大,航天的舞台就有多大。我国正在研制新一代载人运载火箭,它是一种兼顾载人和货运任务的超大型运载火箭,于2018年的第12届珠海航展上首次正式公开亮相,后来被正式命名为长征十号火箭。据悉,它的近地轨道(LEO)运载能力可达70吨,奔月轨道(LTO)运载能力27吨,是中国载人登月的基石。
长征十号火箭已经正式立项,它的总体方案为5米芯一级并联7台YF-100K发动机,第一级3个芯级并联装有21台发动机,第二级两台高空型YF-100K发动机,为了支持载人登月任务,第三级将使用三台YF-75D液氧液氢发动机,提供足够的速度增量。
根据目前的方案规划,一次载人登月任务将发射两枚长征十号火箭,分别将载人飞船和月面登陆器送入奔月轨道,环月轨道对接后进行登月。长征十号火箭总体方案合理,技术成熟度高,各项研制工作正在有序快速推进中。计划2027年前后进行首飞。
据悉,新一代载人飞船放弃了神舟飞船的三舱构型,采用更简单的返回舱加服务舱两舱构型,飞船全长约9米,最大发射重量约25吨,其中锥形返回舱重量约7吨,根据估算服务舱能提供2200米/秒以上的速度增量,满足独立进出环月轨道的变轨机动需求。新一代载人飞船充分继承了神舟飞船已有的技术基础,又在飞船结构、推进、回收、能源、热控、电子等方面应用了大量先进技术,使飞船具备可重复使用能力,也有更好的人机交互界面和更大的舱内活动空间,乘组人员提高至4~7人。
新一代载人飞船适应近地轨道飞行任务、载人月球探测任务,以及更遥远的载人小行星或火星探测等多种类型的载人飞行任务,是名副其实的多用途载人飞船。据悉,新一代载人飞船的试验船目前已经发射成功。
载人登月工程任务中,火箭飞船固然必不可少,但关键一步还是载人落月和返回。这就需要研制载人月面着陆器。在今年2月24日举办的中国载人航天工程三十年成就展上,载人航天工程办公室首次展出了月面着陆器模型,为我们展示了着陆器的设计方案。
月面着陆器是往返于月球表面和月球轨道的运输工具。美国阿波罗计划的着陆器是一种包含下降级和上升级的二级结构,而我国的月面着陆器采用独特的推进舱加登月舱的总体方案。
媒体报道,中国载人登月着陆器推进舱主动力为一台80千牛推力的变推力液氧煤油发动机,这是一种具备多次启动能力和深度节流能力的高压补燃发动机。据称线%的深度节流能力。推进舱将负责地月之间的轨道修正,执行近月制动减速,还覆盖了大部分下降段飞行,承担着陆过程所需的绝大部分减速任务。推进舱燃料耗尽后分离,登月舱完成最后阶段的着陆,并负责后续月面起飞到环月对接的飞行任务。
月球表面重力加速度为地面的约六分之一,而我国空间站上使用的飞天二代舱外航天服,重量约100千克,如果直接用于登月就太重了。另外,月球表面温度高温差大,还有极易吸附上来的月尘,对航天员和各种设备威胁很大,而锋利的岩石也容易划伤航天服。为了应对苛刻的月面环境,载人登月需要研制专门的航天服,且需要具备更轻的重量,以及更好的移动灵活性,并做好防尘设计,避免吸入月尘污染生命支持系统。
美国阿波罗计划6次登月,只有最后3次才带上了月球车,我国月面着陆器也将携带四轮月球车,根据载人航天工程办公室招标信息,2030年前我国首次登月中,两名航天员就将驾驶月球车开展科考活动,它将具备载人驾乘、月面移动、定位支持、安全辅助等功能,为航天员提供移动、通信、探测辅助等保障支持。
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