5月29日,在神舟十六号载人飞行任务新闻发布会上,中国载人航天工程办公室副主任林西强表示,近期我国载人月球探测工程登月阶段任务已启动实施,计划在2030年前实现中国人首次登陆月球

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目前中国载人航天工程办公室已全面部署开展各项研制建设工作,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、登月服等飞行产品,新建发射场相关测试发射设施设备等。

外媒:中国登月计划是个黑箱,NASA已请求增投资

中国决定在2030年前登上月球的新闻,其实早在4月24日就以非正式的采访方式被中国探月工程总设计师吴伟仁给透露出来了,林西强则是在官方正式场合宣布了这个重大事项,基本上可以确定为官宣,载人登月的各项筹备工作已经正式展开了。

美专家:中国登月工程是个黑箱

美媒FastCompany在5月23日以“中国正在加倍押注等于竞赛”为标题报道中国登月计划的状况,称中国制定了与阿尔忒弥斯计划类似的登月计划路线图,引起了NASA和美国政府的重点关注。

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北京在2023年的登月计划更新速度前所未有,仅仅在前五个月,登月计划就陆续披露了多个关键环节的设计:

  • 公布其月球着陆器的设计;
  • 公布了其完全可重复使用的长征九号火箭的详细信息;
  • 开始为其月球基地建立国际联盟;
  • 宣布了到 2028 年在月球基地破土动工的计划;
  • 宣布了到 2030 年让宇航员登上月球的目标。

并且FastCompany还直接引用了吴伟仁的话称:

“到2030年,中国人一定能够踏上月球。这不是问题,”

这引起了美国政府以及军方的关注,美国海军分析中心的中国太空计划专家凯文·波尔彼得表示是这样形容中国在登月方面投入的:

“中国在登月的资金投入上是个黑箱”
“中国人从不干没有把握的事情,要是他们的资金获得批准,那么必将会完成任务”

这个评价倒是非常中肯,中国人在航天事业上确实是一步一个脚印,无论是载人航天的神舟系列飞船以及后来的天宫空间站,还是月球探测的嫦娥系列到火星探测天问一系列,都是稳扎稳打但又不失冒险精神,天问一号的绕落巡一次完成就开创了历史,因此全球航天界对于中国登月任务成功实施的信心非常高。

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NASA:阿尔忒弥斯计划必须增加投资

早在2023年1月1日,美媒“Politico”(美国政治新闻网)就报道了NASA局长比尔·纳尔逊在接受采访时称美国有信心在中美登月竞赛中赢得胜利,但留给美国的时间已经不多了。中美之间的登月竞争越来越激烈,未来两年内是决定谁占上风的关键时刻:

纳尔逊警告称北京可以建立立足点并试图控制月球表面资源最丰富的地区 - 甚至将美国拒之门外。此时刚好是国会通过NASA 的全年预算之后,纳尔逊认为NASA没有获得足够的资金,接下来NASA会实施两个美国重返月球任务的关键组成部分,即Artemis II 和 Artemis III。

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所以NASA就感到不妙了,必须要增加投资应对中国登月计划的“威胁”!2023年3月10日,白宫提交的2024年预算草案显示,NASA在2024年度的预算为272亿美元,比今年高出18亿美元。其中为阿尔忒弥斯月球探索计划安排资金为81亿美元,从今年10月1日开始一直持续到 2024年9月30日。

“预算包括火箭、载人飞船、月球着陆器、宇航服和其他系统,这些系统保障宇航员在阿尔忒弥斯 2 号任务中完成环绕月球飞行,然后让宇航员通过后续的阿尔忒弥斯任务在月球表面着陆,其中包括登月的第一位女性宇航员、第一位有色人种宇航员和第一位来自其他国家的宇航员。”

NASA一直在要钱,似乎这就是将“中国人击败在月球上的唯一办法”,而事实上NASA在阿尔忒弥斯计划的资金控制完全没有节制,大大超出了预算,从2012年到2028年,NASA将在Artemis计划上花费了大约1025亿美元。

  • 2012-2023 年: 610 亿美元的计划支出,根据 NASA 的 监察长 和最近的预算分配
  • 2024-2028: 415 亿美元,根据 NASA 2023 年 5 月 15 日的更新

其中610亿美元已经支出,大约还需要415亿美元以支持美国在未来4年内执行阿尔忒弥斯计划!说出来不怕大家笑话,美国重返月球计划中最关键的SLS火箭成本高到离谱:

  • 1、助推器是航天飞机时代助推器改版;
  • 2、一级火箭发动机是航天飞机的主发动机RS-25;
  • 3、上面级发动机是RL-10火箭发动机

SLS的“三大件”都是成熟版本,结果SLS火箭从计划开始到目前为止,总共已经花了300亿美元,看清楚哦,这个用成熟配件“组装”的火箭花了老美300亿,而且前几次发射用的还是航天飞机上拆下来的旧发动机,连美国人自己都嫌贵了。

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SLS资金严重超标:发射成本是重型猎鹰的3.5倍

据2023年2月1日的SpaceNews报道称,SLS火箭一次发射的费用大约为7亿美元,如果加上每年维护SLS发射基础设施的费用将会超过40亿美元,而据SpaceNews指出Falcon Heavy(重型猎鹰)的发射成本低于2亿美元,并且这个费用还包括开发和基础设施的摊销成本。

奥巴马时代的美国国家航空航天局副局长洛里·加弗 (Lori Garver)明确表示反对SLS!NASA的工程师也支出,SLS火箭并不能直接完成登月,按阿尔忒弥斯计划的安排,SLS火箭只是将猎户座飞船送往位于地月系拉格朗日点上的“月球空间站”,宇航员将在这里作短期修整。

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然后再搭乘SpaceX的星舰月球版离开空间站、进入绕月轨道、下降、着陆等才能登陆月球,简单地说就是花了比重型猎鹰3.5倍的价钱后还要星舰来搭配才能完成登月。NASA的工程师表示,使用这个空间站的模式,可使用类似于阿波罗时代的技术即可低成本的完成登月。

因此尽管NASA的阿尔忒弥斯计划1已经成功完成给了大家信心,但美国科学界对阿尔忒弥斯计划并不看好,或者认为其计划太过铺张浪费,除非该计划能够降低足够的价格来吸引非NASA客户,但目前该计划不可能降低成本。

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这或许是中国弯道超车的最佳时机

阿尔忒弥斯计划规划很完美,建立月球空间站,在空间站与地球和月球之间建立“定期航班”,而空间站则可以用来中转、休整,也可以支持多国人员前往月球,一个非常完美的计划。

但就目前而言,这个计划太庞大了,并且环环相扣,一旦某个环节出现失误,必将会整体延误,目前阿尔忒弥斯计划中有几个关键节点存在非常严重的问题:

  • 1、SLS火箭发射成本太高;
  • 2、月球空间站计划建设成本太高;
  • 3、星舰“地球版”都还没有成功;

NASA没有备用计划,也就是说星舰月球版一旦失败后没有准备B计划,因为NASA并没有单独设计登月飞船,而是把这个登月飞船全部丢给了马斯克,所以马斯克目前虽然非常淡定,但NASA却有点慌了,2025年登陆,现在的飞船还没影呢,延迟是一定的,但问题是延迟多久呢?

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中国登月计划目前看是CZ-10的火箭两次发射,在月球轨道会合,登月飞船着陆月球(很可能是下降级与上升级一体的),执行月面任务,完成后返回月球轨道对接,乘坐返回飞船入射月地转移轨道,再入地球大气层返回地球。

这个模式有一个好处是用低成本的CZ-10完成登月任务,并且目的非常明确,完成登月,不搞NASA这样的花花肠子,所以任务结构比较单一,以确保登月任务成功完成为主要目标。没有NASA的“重返月球”光环的负担,执行起来要比NASA更干净利落。

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因此中国登月任务可控性更高一些,而美国在阿尔忒弥斯计划中需要验证的相关技术太多,笔者不看好2025年完成,即使能在2028年前能完成也是奇迹了,所以中美登月还真的成了竞赛,搞不好中国超越NASA在这次竞赛中夺得第一完全有可能。

而目前的火星采样返回任务中,中国的规划是提早美国2年拿到火星样品,NASA已经感觉到了中国航天的“步步紧逼”,这不是NASA没能力采回火星土壤的样品,而是NASA步子迈得太大,扯着蛋了,阿尔忒弥斯计划和火星采样返回一样,也同样掉入了这个陷阱。

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另外必须要指出一点,1000亿美元是多少钱各位知道不?其实大家对这种亿美元计数的钱已经无感,但我们的空间站建设大约花了80亿美元不到,而国际空间站大约是1800亿美元,尽管中国登月计划还没有详细预算,不过笔者估计100~150亿美元应该也差不多了吧,搞不好还花不到!

中国登月计划:到底准备怎么样了?

中国航天的登月计划是全球真正实施的第三个载人登月计划,第一个是阿波罗计划(成功),第二个是前苏联的登月计划(失败),第三个就是中国载人登月计划。

登月有几大件,登月火箭、地月转移飞船与登月飞船,阿波罗计划中登月火箭就是土星五号,地月转移飞船是阿波罗飞船的指令舱+服务舱,登月飞船就是鹰飞船(包括下降级和上升级)。前苏联的登月火箭是N1,地月转移飞船为联盟号 7K-LOK,登月飞船为Lunniy korabl,不过没有成功。

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N1火箭

中国登月体系的组成有哪些?

执行登月任务的火箭有一个要求,也就是至少能将40~50吨的有效载荷送达月球轨道,因为地月转移飞船和登月飞船加上燃料与补给品还有宇航员的总质量大约就是这个级别。土星五号的就是一次将飞船送抵月球轨道,而前苏联的N1火箭就是分两次送抵月球轨道。

中国的模式是使用CZ-10分两次送抵月球轨道,这是在目前比较成熟的基础上最务实的选择,如果选择CZ-9,那么一次即可送达月球,但时间上至少也要到2035年之后,从风险因素上来看,一次比两次略低,但从冗余度来看,2次反而会更高一些。因此中国登月体系基本有如下组成:

  • 1、登月火箭CZ-10
  • 2、地月转移飞船;
  • 3、登月飞船;
  • 4、月球车;

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上图是此前公布过一张登月体系组成的图片,但目前至少在火箭的选择上已经有了一些更新:

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  • 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;

5月28日上午,由西安航天动力研究所研究设计的130吨级泵后摆液氧煤油发动机YF-100K完成了上台后的第六次试车,试车取得圆满成功,累计试车时长达到了3300秒,目前的成熟度已经很高了。

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除了火箭以外还有地月系转移飞船,这个基本上会采用我国早已试飞成功的新一代飞船+轨道舱,基本就能担当起载人登月的指令舱以及服务舱任务:

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最后的就是登月飞船,这个公开的信息非常少,目前只有在5月26日被公开在推特上的一个造型有些怪异的登月飞船组合:

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据推文称还是可以重复利用的,那么这个组合体一定是一体化的,也就是着陆月球会正艘飞船会返回月球轨道,并在对接地月转移飞船后可以通过加注燃料等获得重复使用的机会,这样成本就会下降很多。关于此飞船进展不详,目前公开的只有着陆撑脚的测试:

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最后还有月球车,之前公开过携带折叠应急返回车的月球车,这个设计还是并不错的,万一月球车故障还能轻松返回着陆地:

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这个成熟度很高,因为已经测试过了,网上有测试的照片:

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从整个体系来看,各大部件成熟度都比较高,但整体可能还需要一些时间,比较不明确的就是登月飞船体系,到现在为止,这个获取到的信息量最少,目前无法判断进度,不过登月时间是在2030年前,大概还有6年的时间,想必是足够了。