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    【文/网 陈思佳】随着地缘政治紧张局势加剧,冰岛考虑重启加入

    载人登月,举国体制是唯一选项

    【文/观察者网专栏作者 李会超】

    4月6日,有关机构发布了我国探月工程嫦娥七号探测器的最新消息。

    目前,嫦娥七号探测器已安全运抵中国文昌,即将采用绕、落、巡、飞跃等综合探测方式进行月球南极环境与资源勘查,突破高精度月面软着陆、腿式行走、月面飞跃和月面永久阴影坑探测等关键技术。

    值得注意的是,以往嫦娥探月任务的信息均由国家航天局探月与航天工程中心发布,而本次任务信息则由以往主要负责“天宫”、“神舟”等载人任务的中国载人航天办发布。在消息末尾,也解释了这一变化的原因:“为充分发挥新型举国体制优势,利用载人航天工程、嫦娥工程几十年积累的技术能力和实践经验,提升中国月球探测综合效益,我国将对现有载人登月和无人探月领域资源力量进行深度统合。”

    这意味着,两支奋战了几十年、在各自战线上取得了辉煌成就的队伍,为了一个更远大的目标,走到一起来了。

    源流不同

    上世纪70年代,我们就曾经进行过载人航天的尝试。1970年,代号“714”的“曙光一号”飞船工程立项,但在1971年就因技术能力和综合国力难以支撑而被迫下马。

    到了80年代,国际上的尖端科学技术发展日新月异,王大珩、王淦昌、杨嘉墀、陈芳允四位科学家向中央提出了全面追踪世界高科技的发展,制定中国发展高科技计划的建议和设想。根据科学家的建议,国务院批准了《国家高技术研究发展计划纲要》,也就是著名的“863”计划,载人航天是863计划七大领域中的第二个领域。

    1992年9月21日,中共中央政治局会议批准了载人航天工程的实施,并定下了三十年三步走的战略:第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验;第二步,突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题;第三步,建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。我国载人航天工程随即进入实施阶段。

    中央领导同志听取载人航天工程整体规划讲解

    虽然大部分中国人是在21世纪的钟声即将敲响时,才从神舟一号无人试验飞船发射的新闻中,了解到我国正在实施载人航天工程。但1992年到1999年七年多的时间里,航天人已经完成了火箭飞船的研制、发射场和指挥控制中心建设、着陆场的选取等大量工作。在之后的时间里,按照1992年定下的蓝图和“静静地、坚持不懈地、锲而不舍地去搞”的基调,我国载人航天工程一步一个脚印,顺利的按期实现了各项里程碑任务,在太空中建成了三舱六十吨级的天宫空间站,实现了常态化的航天员驻留与在轨科学技术实验开展。

    二十世纪九十年代末,随着我国综合国力的提升,探月工程的规划论证逐步步入正轨。1997年,杨嘉墀、王大珩、陈芳允等院士联名提出发展建议。此后,在欧阳自远、孙家栋等科学家的主持下,我国详细论证了月球探测的必要性与可行性,形成了系统的科学目标与总体规划。2000年,《中国的航天》白皮书正式将深空探测列入国家发展目标。

    2004年,中国探月工程全面启动,并确立了“绕、落、回”三步走战略:第一步为“绕”,即发射月球轨道器,实现全球性探测,已由嫦娥一号、嫦娥二号完成;第二步为“落”,旨在突破月面软着陆与巡视勘察技术,已由嫦娥三号、嫦娥四号及她们所搭载的“玉兔”月球车完成;第三步为“回”,目标是实现月面自动采样返回,已由嫦娥五号完成。在顺利完成前三步任务的基础上,我国又启动了第四步“勘”,重点针对月球南极开展综合探测,并为建立国际月球科研基地积累技术经验,已经成功实施的嫦娥六号任务和即将实施的嫦娥七号、八号任务,均属于这一期。

    嫦娥一号获取的月球全景图

    我国的嫦娥探月任务并非其他国家无人探月的简单重复。作为科学属性更强的任务,嫦娥工程实现了人类首次对月球背面的着陆、巡视探测和取样返回探测,还突破了月球探测中继通信问题,通过鹊桥一号、二号中继卫星,为月球背面和月球南极等地区的构建了高速稳定的通信环境。

    总之,我国之前开展的载人航天和探月任务,有着不同的源流,是两个在不同的战线上各自努力的队伍。

    载人登月:新征程

    载人登月是航天技术发展中的一个重大里程碑,也是人类亲身踏入深空的第一步。只有能够较为熟练的往返月球这个不远(相对于火星等天体)、不近(相对于近地轨道)的天体,人类才有可能征服更远的太空。同时,载人登月的任务复杂程度也比目前中美俄已经能够常态化实施的近地轨道往返和驻留要高出不少。

    以我国目前对外公布的登月方案为例,需“梦舟”号新一代载人飞船和“揽月”号月面着陆器配合完成。两枚登月火箭(长征十号)分别将搭载航天员的“梦舟”和无人状态的“揽月”送入奔月轨道。之后,两艘航天器分别接入环月轨道并对接,登月航天员由“梦舟”转移到“揽月”中,乘坐揽月号登月舱到达月球表面并实施登月任务。在月面活动结束后,登月航天员还将乘坐“揽月”号登月舱从月球表面起飞,与环月轨道上的“梦舟”再次对接,并转移到“梦舟”中。任务最后,“梦舟”与“揽月”分离,进入返回地球的轨道,最终将航天员带回地面。

    文献报道的我国载人登月任务总体飞行方案

    实施登月任务的“梦舟”和“揽月”,其重量都将达到20吨以上,与“天宫”空间站单个舱段的重量类似,且需要飞向遥远的月球。这样的发射需求远超目前我国推力最大的长征五号火箭的运载能力,因此需要研制起飞重量达2200吨的新型火箭。 根据目前公开文献的报道,这种新型火箭为三级半构型(芯级三级+助推器),采用与长征五号相同的5米直径,使用改进的YF-100K/L液氧煤油发动机,起飞推力可达2200吨。前不久,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喜获成功,标志着火箭和飞船研制工作进展顺利。

    文献报道的载人登月火箭外观图

    从人类历史上唯一成功实施的登月计划——美国阿波罗计划的经验看,载人登月不会另起炉灶,而是会继承已经实施的近地飞行计划(水星计划、双子座计划)的技术积累和航天员队伍及训练体系,在此基础上攻克登月所需解决的技术问题。

    从我国的实际情况看,载人登月所要解决的发射、对接、出舱活动、长期在轨驻留等技术问题,在空间站任务阶段都已有所积累。通过以往的任务,我国已建立起了一支梯队结构合理的航天员队伍,既有多次执行飞行任务,累积在轨驻留时间达三百乃至四百天以上的“太空老司机”,也有九零后的太空生力军。

    同时,航天员的生命比任何有价的航天器都更为珍贵,因此载人航天飞行对于可靠性有着比其他航天任务更为苛刻的要求。在921工程立项时,给神舟飞船定下的可靠性指标为0.97,安全性指标为0.997。经过技术人员的努力,目前飞船的可靠性指标已达0.98,安全性指标更是达到了0.99996。在以往载人航天工程中积累的一系列可靠性保障措施,也将为登月航天员的生命安全筑牢坚实屏障。因此,将近地载人航天的丰厚积淀向月球探测延伸,不仅是技术逻辑的必然演进,更是我国载人航天事业水到渠成、迈向深空的自然跨越。

    嫦娥五号采样返回任务过程示意图。其复杂程度堪称一次迷你版的载人登月。

    同时,载人登月就要解决一系列与月球相关的新问题。例如,如何选择合适的着陆区域,如何在月球表面平稳的发射,如何在月球表面再次起飞等。对于这些问题,我国已经实施的嫦娥探月任务,特别是执行取样返回任务的嫦娥五号和嫦娥六号任务,都已经进行了“预演”。环月飞行、着陆下降、月面上升、交会对接等载人登月中的重要阶段,在嫦娥五号和六号任务中都已得到初步验证。

    可预期的是,嫦娥五号、六号的高精度月面着陆控制(GNC)与自主避障算法,将为“揽月”着陆提供技术基础;而无人探测器在月球表面进行的不依赖发射架的起飞上升技术,则为载人登月舱从月面撤离、实现航天员“返程”提功力技术基础。将近地空间站的“有人”经验与嫦娥工程的“月球”经验深度融合,将使我国载人航天与深空探测两大系统在更高维度上的胜利会师。

    举国体制:唯一选择

    举国体制,是动员和组织国家力量,集中全社会人力、物力、财力和各种资源、要素,为实现国家战略目标而采取的工作体系和运行机制。长久以来,中文互联网上的一些人给举国体制打上了 “低效、垄断、不自由、反市场”的标签,仿佛我国通过举国体制获得的任何成就,都付出了不该付出的代价,都是胜之不武。实际上,地球上的任何国家在攻破关乎国家未来的、充满重大挑战的技术难关时,采取的都是举国体制。

    在苏联先于美国发射了第一颗卫星后,美国迎来了“斯普特尼克时刻”。之所以美国会在太空竞赛的首轮中输给苏联,原因正是资源力量分散,美国空军和陆军的几个火箭计划各自为政。深感技术优势不再、国家安全受到威胁的美国立即进行了全国总动员,将海量的国家资源投入到科学技术领域。当时,一位美国高山天文台的科学家感慨到:从那一天(指苏联斯普特尼克1号卫星发射的那天)开始,大量的钱像雪崩一样从天而降。“斯普特尼克时刻”孕育出了美国的两个至今仍发挥着重要作用的国家机构,即组织国防尖端技术研制的DARPA和开展民用航天的NASA。

    到了登月的竞赛中,美国更是将举国体制发挥到了极致。当时,NASA的预算占联邦总预算的比例一度飙升到4.41%,参与到阿波罗计划中的除了NASA这个组织者外,还包括波音、北美航空、格鲁曼、道格拉斯航空、IBM和通用电气等美国航空航天和电子工业中的主要大企业。据美国《时代》杂志的一篇文章估计,参与到阿波罗计划中的美国人可能超过40万。

    美国时任总统肯尼迪在莱斯大学发表与登月有关的演讲,是美国举国动员的标志

    和美国正在实施的、吃技术老本的“阿尔忒弥斯”计划相比,我国的载人登月计划是要做我们从没有做过的事,存在较大的风险与挑战,更需要我们采取举国体制,将一切与登月有关的技术力量组织起来,形成人、财、物的优势兵力,确保载人登月这场硬仗的成功。

    而在新闻稿中提到的“新型举国体制”,则是在保留原有举国体制集中力量办大事思想内核的基础上,通过政府力量和市场力量协同发力,凝聚和集成国家战略科技力量和社会资源,共同攻克科技难题。这种举国体制对资源的组织和调配更为灵活,对参与主体的选择更为广泛。以2023年载人月球车研制方案的遴选为例,工程采取了向全社会公开征集的方式。通过吸纳社会优质力量并探索商业化研制模式,不仅能有效提升工程综合效益,更生动诠释了新型举国体制在重大航天任务中的创新实践。

    归根结底,要在2030年之前将中华民族“嫦娥奔月”的浪漫幻想变成中国航天员登陆月球的现实,举国体制是唯一的选项。

    参考内容:

    (1) 张海联. 载人月球探测整体性能提升总体技术. 宇航学报, 2023, 44(9): 1285-1294.

    (2) 张智, 徐洪平, 邓新宇, 何兆伟. 新一代载人登月运载火箭总体方案和关键技术. 载人航天, 2022, 28(4): 413-419.

    (3)NASA Is Working With Private Companies to Go Back to the Moon. That's Riskier Than it Seems https://time.com/5639998/nasa-moon-commercial/

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