中国已官宣载人登月:月球上没有发射台,登月飞船将如何返回?( 二 )


其中指令舱的重量为5557千克 , 服务舱的重量为23344千克 , 登月舱飞船总质量为14877千克 , 加起来刚刚在土星五号的地月转移轨道极限之内 。

三人制登陆月球的飞船结构差不多就是这个质量 , 即使现代飞船和火箭等制造技术已经比50多年前先进 , 但火箭载荷能力基本也要同一个数量级 。
为何从CZ-9变成CZ-5DY?
从现阶段看 , 我国没有任何一种火箭可以满足要求 , 只有计划中的CZ-9巨型火箭才能符合载人登月的要求 。 CZ-9火箭预计将于2028年首飞 , 它的性能参数大致如下:

  • 助推器:x 4 , 每个助推器为2台480吨级高压补燃液氧煤油发动机(YF-130)
  • 芯一级火箭:4台480吨级高压补燃液氧煤油发动机(YF-130);
  • 芯二级火箭:2台220吨级高压补燃氢氧发动机(YF-90)
  • 三级火箭:4台25吨级膨胀循环氢氧发动机(YF-79)
其尺寸也是前所未有的 , 助推器直径为5米 , 芯一级火箭直径为9.5米 , 总高度为100米的巨型火箭 , 近地轨道运载能力为150吨 , 这个运载能力能将两个全装备的天宫空间站送入太空 。 地月转移轨道则为50吨 , 地火转移轨道为44吨 。

从载荷来看 , CZ-9能满足载人登月以及多枚火箭组成载人登陆火星的任务 , 而在2028年这个时间节点之后这些工作都可以铺开 , 可以说CZ-9成功后中国的载人航天事业将翻开全新的一页 。
CZ-5DY横空出世 , 为什么会这样?
正当大家持续关注CZ-9巨型火箭发动机的进展时 , 一个意外的消息让大家有些吃惊:2022年7月份 , 龙乐豪院士在《科创中国·院士开讲》第十二期节目中公布了中国载人登月计划 , 时间指向是2030年 。

龙乐豪院士介绍了整个登月计划的内容 , 其中有非常关键的几个内容:
  • 1、研制新一代载人火箭;
  • 2、载人登月时间为2030年前后 , 可能提早也可能略微延迟;
  • 3、载人登月火箭总共发射两次 , 在环月轨道对接;
  • 4、登月环节包括:登、巡、采、研、回 四个环节;
  • 5、登月火箭详细技术参数;
令人意外的是火箭已经从CZ-9巨型火箭改成了研制新一代载人火箭 , 而这个火箭正是CZ-5DY , 也就是CZ-5的登月型:
  • 助推器:x 2 , 每个助推器为7台120吨级的YF-100K发动机;
  • 芯一级火箭:7台120吨级的YF-100K发动机;
  • 芯二级火箭:2台150吨级的YF-100M发动机;
  • 三级火箭:3台9.4吨级YF-75E发动机;
这枚火箭的助推器和芯一级的直径都为5米 , 总高度88.5—91.6米 , 起飞重量为2184—2189吨 , 近地轨道载荷为70吨 , 地月转移轨道载荷为27吨 。

看到这个参数时大家就知道这次登月至少要有两次发射才能完成任务了 , 而龙乐豪院士的资料中也显示 , 这次登月任务会在环月轨道对接 。

基本上的流程是指令舱和服务舱会在一枚火箭内发射 , 登月飞船则在另一枚火箭中 , 两枚火箭可以同时发射 , 也可以在不同工位先后发射 , 升空后一般可以直接转入地月转移 , 应该不需要经过多次轨道加速再进入地月转移轨道 , 毕竟专门为登月设计的火箭肯定不会如此不济 , 而且载人登月也要求直接进入地月转移轨道 , 可不允许慢吞吞的通过霍曼转移轨道慢慢搞 。

地月转移轨道龙乐豪院士并没有确认为什么要从CZ-9换成CZ-5的登月型 , 不过CZ-5的载人型到登月型也就差了几个助推器以及芯级的部分配置 , 差别还真不是特别大 , 因此由此衍生出来的CZ-5DY就成了CZ-9的双保险 。 我国的CZ-2F载人火箭实在用得太久了 , 未来还是要有新一代的载人火箭 , 而从载人火箭上衍生出登月型来则更为稳妥和保险 。

这种轨道适合低成本的探测器 , 不适合载人登月月球上没有发射台 , 中国登月飞船如何返回?登月飞船如何从月面起飞确实是一个非常有趣的问题 。 火箭从地面上起飞时有一个庞大的发射场 , 比如卡纳维拉尔角、欧空局的圭亚那发射场、俄罗斯的拜科努尔、中国的文昌航天发射场等这些都是全球知名的航天发射场 , 但在月球上似乎从来没有建造过这样的发射场 , 火箭还能回来?

答案是完全可以回来 , 因为返回时的质量差异 , 比如上文已经说明了 , 从地球发射火箭总质量为3000吨左右 , 但抵达月球轨道时质量只有45吨不到 , 而抵达月面的质量只有15吨左右 , 真正从月球轨道返回地球的质量也就只有一个指令舱的重量 。

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