中国有无载人登月计划?国家航天局:先攻关、再论证|探月工程

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原标题:中国有无载人登月计划?国家航天局:先攻关、再论证 

12月17日下午,国新办举行新闻发布会,介绍探月工程嫦娥五号任务有关情况并答记者问。

有记者提问中国有无载人登月计划?国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华介绍,将先搞关键技术攻关,再规划论证是否载人登月。中国如果做,一定是服务于科研、服务于探索未知。

 

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嫦娥直播掉线?中国真实航天水平毋庸置疑

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本视频作者:博士超懂

聊天不尬,吃饭更香。欢迎来到博士超懂,我是大饭。嫦娥直播信号被掐,人类登月再遭质疑。嫦娥五号一举一动之所以如此牵动我们的神经,是因为他的任务难度堪称中国登月史上的巅峰,同时,也是我国无人探月三步走的收官之作。

前有美国影棚登月,后有中国直播掉线。难道这信号和画面还不如半个世纪前的阿波罗?今天我们特意请到了同济大学研究无线通信及电波信道领域的叶筱康博士,让我们以专业的角度来解释,嫦娥直播信号被掐究竟是什么原因?

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嫦娥五号登月挖土 标志新探月时代到来

“3,2,1,点火!”“嫦娥”起舞,直奔月宫。

11月24日凌晨4点30分,在椰林海韵中的海南文昌航天发射场,长征五号遥五运载火箭全速托举中国探月工程嫦娥五号探测器划过夜空,迈出中国首次地外天体采样返回的第一步。

火箭飞行约2200秒后,顺利将探测器送入预定轨道。嫦娥五号还将从月球上收集并返回大约两千克的月球土壤样品。

月壤有多贵重?美国六次登月,共带回不到400千克。1978年5月,美国曾送给中国一块1克重的月球岩石样品,国家决定一半用于科研、一半向公众展出。

嫦娥五号任务不仅是中国迄今最为复杂的航天任务,也是中国最具代表性、最具影响力的国家级重大科研实践活动,极具挑战性、创新性和带动性,其成功实施将成为中国航天科学技术水平历史性跨越的重要标志。

“月球是我们地球的唯一天然卫星,更是我们地球的战略制高点。”中国探月工程三期总设计师胡浩认为,“因为月球有它独特的条件,它的位置、环境、资源都非常独特,不光是对航天技术、科学认识的后续发展,包括对经济社会建设的后续发展,都有十分重要的意义。”

“嫦娥五号的发射,标志着中国致力成为继美国和苏联之后从月球上获取样本的国家。”美国国家航空航天局(NASA)24日在社交媒体官方账号上表示。NASA还提出,希望中国能向全球的科学界分享数据,来加强人类对月球的了解。

这个“嫦娥”分量十足

此次长征五号遥五运载火箭发射的嫦娥五号探测器重达8.2吨,是今年中国航天发射的最重的探测器。

这十足的分量亦与嫦娥五号探测器肩负的重任密不可分——它携带了轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分,任务的科学目标主要是开展着陆点区域形貌探测和地质背景勘察;对月球样品进行系统、长期的实验室研究。进入月球轨道后, 航天器将在月球表面部署两个运载工具:着陆器和上升器。

从月球上采样将帮助科学家更多地了解月球的起源和形成。

国家航天局探月与航天工程中心副主任、探月工程三期副总设计师、嫦娥五号任务新闻发言人裴照宇表示,探测器在月球表面着陆将在大约8天之内完成。此后探测器将在月球表面停留约两天,而整个任务计划约需要23天。

嫦娥五号是探月工程三期的主任务,将实现我国首次月面采样返回,完成探月工程三步走目标之“回”的关键一步,推动月球探测科学技术的重大跨越。

裴照宇表示,嫦娥五号任务创造了五个“中国首次”。“一是地外天体的采样与封装,二是地外天体的起飞,三是月球轨道交会对接,四是携带样品高速地球再入,五是样品的存储、 分析和研究,这在我国都是首次。”裴照宇说。

他还说,此次探月任务最大的挑战在于在月球表面进行采样工作,从月球表面起飞,在月球轨道上会合和对接以及高速重返地球。

上海为“嫦娥”贡献多项关键技术

中国航天科技集团有限公司八院(下称“八院”)承担了长征五号助推器和嫦娥五号轨道器的研制任务。八院方面向第一财经记者透露,4个助推器提供了长征五号起飞90%的推力;轨道器作为主动飞行器,将承担地月往返运输、月球轨道交会对接、样品容器转移等任务,并将实现人类首次月球轨道无人自动交会对接和样品转移、我国首次深空环境多次分离、首次月地转移入射等。

八院还介绍称,发射升空后,嫦娥五号轨道器将携带着陆器、上升器以及返回器完成地月转移、中途修正和近月制动。进入环月轨道后,轨道器与着陆上升组合体分离,携带返回器留轨。之后,轨道器将与从月面起飞的上升器进行主动交会对接,完成人类首次月球轨道自动交会对接任务,并将上升器携带的样品容器转移至返回器;与对接舱、上升器组合体分离后,轨道器将携带返回器进入月地转移轨道,在距离地球5000公里处将返回器分离,并保证其再入初始条件。

八院嫦娥五号探测器副总设计师查学雷表示,嫦娥五号轨道器作为地月往返运输器,其工作贯穿整个探测任务始终,在技术上呈现“三多”的特点:一是飞行阶段多,轨道器参与探测器系统11个飞行阶段中的8个阶段,史无前例;二是器间状态多,轨道器在飞行过程中有6种组合体状态;三是分离次数多,整个过程涉及5次分离,且分离环境复杂,系统设计难度极大。

中科院上海分院包括上海技术物理研究所、上海光学精密机械研究所、上海天文台、上海硅酸盐研究所、上海有机化学研究所等也提供了关键技术,助力嫦娥五号探月工程。

比如嫦娥五号的3台光电载荷,月球矿物光谱分析仪、激光测距测速敏感器和激光三维成像敏感器,就是由上海技物所负责研制的。月球矿物光谱分析仪是探测器有效载荷之一,将对月球表面着陆采样区进行光谱探测和矿物组成分布分析。

首个在着陆器上使用的窄线宽光纤激光器是由上海光机所设计的,实现了窄线宽(KHz量级)、低强度噪声的激光输出, 从落月阶段开始工作,通过探测激光回波的频率信息来测量着陆器相对月面的速度,实现了空间应用系统从能量探测模式向频率探测模式的开拓。

上海天文台则牵头设计研制了中国甚长基线干涉测量 (VLBI)网,将与现有航天测控网,共同完成嫦娥五号探测器各飞行段的测定轨及定位任务。

此外,多项关键材料也成功应用于嫦娥五号探测器。上海有机所研制的陀螺仪专用浮液和有机热控涂层,在这次航天任务中,保证了嫦娥系列探测器的可靠运行。上海硅酸盐研究所承担了热控涂层、高温抗氧化涂层、高温隔热屏、发动机包覆材料、柔性薄膜热控涂层及组件、耐烧蚀天线透波窗,以及大尺寸二氧化碲晶体、压电陶瓷等关键材料的研制。

更深更远的太空计划

嫦娥五号此次发射只是中国太空计划的探路之旅。任务将测试中国在执行更为复杂的航天任务前,从太空远程获取样本的能力。

中国去年首次实现了将探测器登陆月球背面,并于今年7月发射了火星探测器,中国还计划在2022年左右建立一个永久性的载人空间站。裴照宇表示,未来的月球探索活动应由人类和机器共同进行。

1969年至1972年间,美国在阿波罗计划的六次飞行中,12名宇航员总共带回了382千克的岩石和土壤。苏联在上世纪70年代部署了三次成功的机器人登月取样返回任务。

美国亚利桑那州的行星科学研究所研究人员马特·西格勒(Matt Siegler)表示,此次中国发射的月球探测器将采集月球的蒙斯·朗姆克火山地区(Mons Rümker)的月壤,该土地大约有10亿至 20亿年的历史,相比于月球上的大多数样本35亿年以上的年龄而言仍然偏年轻,代表了月球上“晚期的火山活动”情况。

人类对月球的探索近年来开始重新活跃。今年早些时候,美国最新发起了一项名为“阿尔忒弥斯”(Artemis)的登月计划,预计2024年将宇航员送上月球。“阿尔忒弥斯”计划有望成为历史上最大的人类太空计划联盟,并希望为提取和使用“太空空间资源”建立规则。此外,还有望为最终的火星探险铺平道路。

根据“阿尔忒弥斯”计划,将允许NASA的承包商将月球的水冰转换成火箭燃料或开采月球矿物,用来建造登陆平台。NASA局长吉姆·布里登斯廷(Jim Bridenstine)上个月表示:“我们希望可以出资购买一些月球上的土壤,看看能用它来做什么。未来我们还将采掘更多包括月球冰在内的物质。”

“与在月球上竖起国旗相比,新的探月时代,人们对利用月球上的资源更感兴趣。”一位深空探测领域的研究人员对第一财经记者表示。

嫦娥五号登月,为什么这次登月是噩梦难度?

大家好,我是基德。

天问一号发射后,经过四个月的休整,海南文昌发射中心迎来了下一位客人:搭载了嫦娥五号的长征五号遥五火箭,简称555。比起探月工程的前五次任务,这次中国准备从月球上薅一块石头回来。听起来似乎挺容易的,说个冷知识,人类上次从月球带东西回来,是四十多年前的事。

为什么呢?简单来说就一个字:难。你光从时间上判断,这事儿好像比我上次说的去火星还难,毕竟火星大家还隔几年就去一次呢。而在工业领域,难,就意味着,加钱。

之前由于太空竞赛,美国的阿波罗计划烧了两百多亿。将人类技术强行拔高到登陆月球的水平。后来苏美两国握手言和,大家说好再也不烧钱了,所以从1976年前苏联的月球24号返回地球以后,人类的探测器再也没有从月球回来过。

嫦娥五号奔月与中国载人登月之梦

本文来自微信公众号:爱范儿(ID:ifanr),作者:李超凡,原文标题:《刚刚,嫦娥五号奔向月球!中国向载人登月又迈进了一大步》,题图来自:视觉中国

北京时间今天凌晨4:30,嫦娥五号月球探测器在海南文昌航天发射场,由中国最强火箭——长征五号遥五运载火箭发射升空

这是中国探月工程第六次任务,也是中国航天史上最复杂的一次任务,中国将首次在月球上“挖土”并带回地球。

嫦娥五号几乎汇聚了目前中国航天所有最顶级的技术,而这次发射也将是中国载人登月的一次超前预演,为十年后的载人登月进行技术验证。

4个月前发射的火星探测器“天问一号”已经在太空中飞行了3亿公里,嫦娥五号让中国航天再次开启了一个全新的篇章。

一、中国航天史上最复杂的一次任务

随着嫦娥五号的发射成功,中国的探月工程第一阶段的任务也进入尾声。按照在2004年立项的中国探月工程规划,嫦娥工程分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月球基地”三个阶段。

而无人月球探测又分为“绕、落、回”三步完成,即绕月飞行,着陆勘探,采样返回,其中嫦娥一号到嫦娥四号已经完成了前两步,而嫦娥五号将完成最后的“回”,这也是嫦娥系列迄今为止最复杂、技术难度最高的一次任务。

正因如此,嫦娥五号月球探测器的结构也最为复杂,由4个主要部件——轨道器、着陆器、上升器和返回器组成,而此前的四个嫦娥探测器只有1~3个主要部件组成。

嫦娥五号将实现中国航天史上的的四个“首次”:

  • 首次在月球表面自动采样;

  • 首次从月面起飞;

  • 首次在 38 万公里以外的月球轨道上进行无人交会对接;

  • 首次带着月球土壤以接近第二宇宙速度返回地球。

为什么说嫦娥五号将是中国航天史上最复杂的一次任务?基本就体现在这四个“首次”里了。

图片来自:太空精酿

首次在月球表面自动采样

人类上次在月球上采样带回,还要追溯到1976年的苏联月球24号,距离现在已经过去了44年。

苏联月球24号

让探测器在月球上软着陆,并挖一捧土其实并不算难,嫦娥系列也早已能够做到。真正难的是完好地封装月球土壤。

当嫦娥五号探测器通过打钻和机械臂采集月壤样本之后,将送入上升器中,需要进行第一次封装,防止样本在离开月球的过程中出现损耗和遭到污染。

“阿波罗”飞船载人登月采集样本时,就曾因为样本密封出现了问题,导致月球土壤被污染。

据探月工程副总设计师于登云介绍,由于月球引力只有地球的六分之一,对采样封装技术的要求也将更高,才能保证取回的样本有效,这是此前从未尝试过的。


首次从月面起飞

在过去几次探月任务中,都只需要执行一次发射。而嫦娥五号除了要在地球上升空,还要在月球表面发射,一下就提高了好几个难度等级。

关注过火箭发射的读者应该也知道,在地球上的发射任务需要发射场提供完备的保障体系,除了发射塔架的固定,还有大量工程师实时的维护和调整,以保证发射顺利进行。

然而在月球上,这些保障措施几乎都无法提供,不可控的因素也大大增加,发射平台是否平稳,角度是否准确,地球上的工程师都不能实时监控。

而这一切都需要嫦娥五号自己来完成,因此嫦娥五号采用了更先进的人工智能系统,从着陆点的选取,到对发射地点的经纬度、坡度、高程的调整,都将由嫦娥五号上的感应器收集数据后,再让AI大脑自主完成。

首次在38万公里以外的月球轨道上进行无人交会对接

按照计划,这次嫦娥五号至少将携带2kg重的月球土壤样本返回地球。而苏联过去3次月球采样返回任务一共才带回了约330g的土壤样本。

为什么嫦娥五号一次就能带回这么多样本?这主要得益于在这次任务中采用的月球轨道无人交会对接技术。

四十多年前,苏联的月球探测器在采样后都是从月球表面直接起飞返回地球,那么上升器自然需要更大的动力,因此必需装载更多的燃料,留给月球土壤样本的空间就会大大压缩。

不仅如此,为了装更多燃料,上升器的重量也会相应增加,这也加大了地面发射时运载火箭的压力,那么可能连中国最强的运载火箭“胖五”也无法支持。

而月球轨道无人交会对接技术则解决了这个问题,探测器采样后不直接飞回地球,而是由上升器将土壤样本转移到月球轨道上飞行的返回器中,再由返回器带回地球。

这样一来,上升器需要飞行的距离就大大缩短,只需要少量燃料,那就能将更多的空间给土壤样本了。

不过这个过程也将面临两大技术挑战,一是如何让上升器和返回器自主交汇对接,二是在样本转移过程中完成封装。

其实类似的空间自主交汇对接在我国过去的神舟系列已经成熟应用,但都是在地球轨道进行,地面站和人造卫星可提供精准测距、定位、导航服务,可在月球轨道上这些资源则匮乏得多。

而样本的封装同样关键,因为能否完好带回样本就是判断嫦娥五号任务成败的标准。如果没有严密封装,样本可能就会在返回大气层的过程中付之一炬。

因此就像在月面起飞一样,嫦娥五号的人工智能系统将在这些过程中发挥重要作用。

首次带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球

此外在返回器带着样本返回地球时,速度将达到接近11.2km/s的第二宇宙速度,比神舟系列飞船返回地球时的第一宇宙速度快得多,如果直接冲入大气层,将产生更大的热量。

那么要保护返回器就要安装更厚的防热盾,这样一来探测器重量又将增加了,能带回的样本也会更少。

因此嫦娥五号采用一种类似“打水漂”的方式进入大气层,先利用大气层的升力弹射出去,减速后再度进入大气层。

其实早在2014年,嫦娥5号T1试验器已经首次试验“打水漂”再入轨道,还拍下了一张拍地月合影的照片。

中国最强火箭“胖五”

另外值得一提的是,这次运载嫦娥五号上天的运载火箭“胖五”。四个月前“胖五”就已经将天问一号送上太空。

之所以叫“胖五”,因为这是中国直径最大的一支火箭,直径芯级达到5米,此外还要捆绑4枚3.35米助推器,是个体重869吨的“大胖子”。

正是因为太胖了,“胖五”不能再像过去的火箭一样通过铁路运输,因为这已经超过铁路桥洞的直径,只能改由两艘运输船从海路抵达发射场。

“胖五”提升的不只是尺寸, 8台液氧煤油发动机和4台氢氧发动机,赋予了它国产火箭最猛的动力,起飞时的推力可以达到1000多吨。

YF-100K 发动机.

此外液氧和液氢两种推进剂分别要零储存在零下183 ℃和零下253 ℃条件下储存,这枚火箭又被称为“冰箭”。

这样的动力和体积给了“胖五”我国史上最强运载能力,它在近地轨道运载能力为25吨,直接在现役国产火箭基础上提升了2.5倍以上。

虽然这比不上现役最强运输火箭重型猎鹰火箭,但已经迈入了国际一线行列。目前美俄的主力火箭,运输能力也主要集中在20~30吨级别。

如果没有这个量级的火箭,不仅嫦娥五号也无法顺利发射,之后的载人登月和空间站计划也根本不用想。

二、为什么要上月球“挖土”

如果一切顺利,再过一段时间嫦娥五号将在月球正面最大的月海风暴洋北部吕姆克山脉附近着陆,这是人类之前从未到访过的的月球区域。

为什么我们要千里迢迢来到月球表面“挖土”呢?因为这不仅能让我们了解月球的演变史,对于研究太阳系45亿年的变迁也有着重要意义。

比如嫦娥五号着陆的地区,就存在着大约13亿至20亿年前的玄武岩。而月球岩石在遭受陨石撞击、太阳风轰击和宇宙射线辐射等空间风化作用后形成的月球土壤中,蕴藏着太阳活动的许多信息。

中国行星科学家团队不久前在《自然·天文》杂志 发表的一项研究,就根据月球土壤的演变,发现地月系统遭受的撞击物在35亿年前后发生了变化,还为揭示太阳系早期巨行星的动荡历史提供了新的思路和线索。

就像中国地质大学(武汉)行星科学研究所教授肖龙所说的:

月壤即月球的土壤,虽然在月球上唾手可得,但是对地球人来说却蕴藏着巨大的科学价值。

可是由于过去只有美苏有能力从月球采样,中国想要研究并不容易。目前中国仅有的1g月球土壤样本,还是上世纪70年代中美建交后美国赠予中国的。

而且阿波罗号带回的月球样本大多集中在月球正面中低纬度的月海区域,年龄集中在42~32亿年前,对于月球研究是不够全面的。而在嫦娥五号带回月球样本后,中国就能对月球进行更进一步的研究。

此外探月工程首席科学家欧阳自远也曾在一次采访中提到为什么要探测月球,除了研究月球演变,月球还有丰富的能源。

欧阳自远认为月球的土壤里面还含有一种非常重要的终极能源原料,我们现在的化学能源、核电站都需要这种原料,这将为人类社会的永续发展提供重要的支撑。

三、下一个十年,中国人要登上月球了

在嫦娥五号任务顺利完成后,下一阶段就是载人登月了。

中国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁曾透露,中国载人登月将在2030年左右实现,并在月球南极建立国际月球科研站,在此之前嫦娥六号和七号将先后前往南极进行勘探。

实际上这次嫦娥五号的任务,也可以看作中国载人登月的一次预演。嫦娥五号月球轨道多次分离和对接,其实与美国阿波罗计划载人登月的技术类似。当年美国在进行载人登月之前,同样做过这样的月球轨道交会对接试验。

就像航天科普博主“太空精酿”所说,阿波罗飞船与嫦娥五号唯一的区别,就是载人与非载人了。当嫦娥五号的几个主要器件升级为“舱”,并配备载人航天系统和登月装备,就可以实现载人登月了。

中国探月工程副总设计师于登云也表示,嫦娥五号任务是在为未来载人登月做技术储备。

除了中国,美国的NASA也已经启动了重返月球计划,最快在2024年将再次进行载人登月。不过在十年后,美国很可能不再是唯一一个实现载人登月的国家了。

无论是中国还是美国,载人登月都不会是太空探索的终点。马斯克希望将月球当作火星移民的中转站,而欧阳自远同样认为,月球只是人类的跳板,人类最终可能还是要去火星上的。

本文来自微信公众号:爱范儿(ID:ifanr),作者:李超凡

市场要闻 | 渴望月球资产,NASA需要更多钱_详细解读_最新资讯_热点事件

抢滩月球,已不仅仅是树立一面国旗的事情。

提起登月计划,一个个超级大国们都会神经敏感。更不必提那神秘的月球资源,是多少航天大国视为重要战略资产的宝物。但登月谈何容易,挥钱如雨的航天产业不仅需要卓越的研发能力,雄厚的资金基础也必不可少。

美国国家航空航天局(NASA)最近部署了名为“阿尔忒弥斯”(Artemis)的登月计划,联合有包括加拿大、澳大利亚、英国、意大利、日本、卢森堡和阿拉伯联合酋长国在内的7个国家的航天机构签署协议,参加以美国为首的新登月计划。

该计划并没有出现另外两家航天大国——中国和俄罗斯的名字。原因或在于“阿尔忒弥斯”计划并不是类似国际空间站的合作模式,而是以美国为中心。对于本就投入过高的航天产业,如若不能尽可能将资源和资产为己所用,很容易将稀有资源拱手赠予别人。

据悉,整个“阿尔忒弥斯”计划将耗资280亿美元,其中160亿美元用于研制登月舱这对于动辄数十亿美元支出的航天产业,早已是司空见惯,在美国航天漫长的发展史中,SpaceX和NASA无疑是受益者。

以SpaceX为例,在首次完成回收一级火箭的壮举前,如果没有NASA分发的订单可以供SpaceX用来学习和试错,马斯克甚至没能让SpaceX活过创业的初期。

正是由于NASA的不断支持和数十亿美元的资本加持,才有了猎鹰九号和重型猎鹰的入轨和回收,进而大幅度降低了火箭的发射成本,为商业航天和更多的航天探索带来希望。

有了目前唯一成功回收火箭经验的SpaceX,NASA这次并没有像往常一样,依靠美国在航天产业的优势,内部研发探索。反而通过联合其他国家完成登月计划。除了需要联合外部研发的合作外,还有很重要的一点——钱。

除了美国国会审批的资金外,更多外部资金的支持显然会让这一不那么“商业”的计划更好落地。但2024年是否真的是一个落地期?我们不禁要打上一个问号。

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以SpaceX为例,在首次完成回收一级火箭的壮举前,如果没有NASA分发的订单可以供SpaceX用来学习和试错,马斯克甚至没能让SpaceX活过创业的初期。

正是由于NASA的不断支持和数十亿美元的资本加持,才有了猎鹰九号和重型猎鹰的入轨和回收,进而大幅度降低了火箭的发射成本,为商业航天和更多的航天探索带来希望。

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