下周,美国将发射登月火箭。
这枚叫做SLS“太空发射系统”的超重型火箭,是21世纪至今吨位最大、运力最强的火箭,它可以把接近30吨的猎户座飞船发射到月球。
(SLS即将发射)
按照美国人的计划,第一发SLS火箭将发射无人飞船,第二发SLS火箭将运送飞行员进行绕月飞行,第三发SLS火箭就将进行载人登月任务。
如果一切顺利,美国将准备在2026年或者2028年发射第三发SLS火箭,实现重返月球的目标。
与此同时,我们中国也有自己的载人登月计划,我们的新一代载人火箭将在2026年首飞,并在2030年左右实现载人登月。
(新一代载人火箭CG演示)
我们登月的脚步,看起来好像要比美国人慢了?
1
中美航天技术客观差距
以目前的计划来说,我们登月的时间表,是要比美国人慢了。
毕竟中美航天领域的差距,是客观存在的,美国早在50年前就实现了第一次载人登月飞行,这一次美国的登月计划只是一次“重返计划”。
是的,重返,从一开始美国人的宣传和口号就是“重返月球”。
(SLS首飞任务图)
阿波罗登月计划进行了6次登月,带回来了450公斤的月球样本,这些样本多到在50年的研究之后,仍有一大半的月球样本处于未开封状态。
把阿波罗飞船送到月球的土星5号火箭,近地轨道运力超过100吨。
而我们直到2016年,长征7号火箭首飞,才第一次把10吨以上的航天器送入轨道。到2020年长征5B火箭首飞,才第一次把20吨重的航天器送入轨道。
我们中国航天一直以来,都是用相对小运力的火箭,比如长征2号、3号,实现了月球探测、载人航天、全球卫星导航等瞩目成绩。
(长征5号)
我们的火箭运力,是近几年才提升上来的。
我们现在的长征5号火箭,可以把8吨的嫦娥5号探测器送到月球,也可以把5吨的天问1号送到火星。
但我们正在研制的载人登月飞船,重量达到了23吨,这就需要更强大的火箭来发射,也就需要时间来进行研制。
美国其实也是一样,但是他们比我们更早研究,下周发射的SLS火箭,已经研制了十来年。
(猎户座飞船)
所以,我们的脚步比美国人慢,是没有什么惊讶奇怪的,这是客观原因造成的差距。
大家应该看到的是,我们比美国人晚起步几十年,现在把差距缩小到了几年,这完全值得骄傲和称赞。
2
美国两次登月计划的变化
美国人这一次重返月球,有进步也有退步。
退步是这一次美国的登月火箭,比上一次登月的火箭性能差距很大。
下周发射的SLS火箭,奔月运力是27吨,而发射阿波罗飞船的土星5号火箭,奔月运力是48吨。
新一代登月飞船猎户座飞船,和阿波罗飞船的重量差不多(26吨和28吨),所以土星5号可以一次发射飞船和登月舱,SLS就只能发射飞船。
(SLS火箭)
当然,更多的还是进步。
土星5号运力这么强大,代价是极为昂贵的造价,70年代早期一枚土星5号,造价就达到了4.5亿美元。
当时一艘企业号核动力航母,也就是这个价格。
现在一艘福特号航母造价达到了130亿美元,土星5号的昂贵程度可以想象。
当然,现在的SLS火箭也便宜不到哪里去,由于严重的项目管理和成本控制问题,即将发射的第一发SLS火箭,成本达到了惊人的319亿美元,这包括研发费用。
第二和第三发SLS火箭,成本是65亿美元,之后的SLS火箭成本将降低为23亿美元,如果项目没有再一次超支的话。
(SLS历次发射任务成本)
在批量生产以后,SLS火箭的成本将会降低不少。
另一个进步的地方,就是美国登月计划配套的月球空间站和重复使用登月舱。
由于SLS火箭运力差了不少,只能发射飞船,美国计划在月球轨道上建造一个名为“月球门户”的空间站。
以后发射的猎户座飞船,就和空间站对接,航天员在空间站上换乘重复使用的登月舱HLS,进行登月任务。
3
美国重返月球有三大不确定因素
美国人重返月球的计划,在今年6月底就正式开始了。
一枚起飞重量只有10吨多,最大运力100多千克的电子号火箭,发射了顶石号月球探测器。
这么火箭基本上是目前世界上最小的运载火箭,而这个月底,世界上最大的运载火箭就将接过第二棒。
美国人能够按计划在2026年重返月球吗?笔者认为不怎么乐观。
(月球门户空间站)
重返月球计划现在有三个关键点,很大可能会出现严重的拖延和推迟。
第一个关键点是欧洲负责的月球门户空间站舱段,欧洲在今年的俄乌战事爆发以后,航天活动受到了很大影响。
在这种情况下,欧洲的欧空局能不能按期、按质地完成几个空间站舱段的建造,需要打个不小的问号。
没有这些空间站舱段,美国航天员顶多可以绕月飞行,而无法登月。
第二个关键点是美国SpaceX公司负责的HLS,也就是登月舱,能不能按时完成研制和交付。
SpaceX公司提出的HLS方案是最激进的一个方案,它是SpaceX公司的“星舰”超重型火箭第二级改装的登月舱。
(“星舰”HLS)
而SpaceX公司的“星舰”超重型火箭,目前在研制进度上碰到不小问题,登月舱的改装也还没着手进行。
目前来看,HLS延期推迟的可能性不小。
第三个关键点是SLS火箭本身,负责SLS火箭研制的波音公司,近些年来在航空航天领域问题频出。
SLS火箭首飞会不会出现问题?甚至会不会干脆就发射失败?这些问题让人不怎么放心。
一旦SLS火箭出现问题,作为美国重返月球计划的绝对主力,对整个计划进度的打击将会是致命性的。
4
中国登月步伐紧随其后
我们中国的登月计划,没有美国人搞的这么复杂。
我们新一代载人火箭,奔月运力27吨,将先后发射两枚火箭,分别发射登月舱和载人飞船。
之后载人飞船和登月舱进行对接,宇航员转移到登月舱进行登月。
和美国人计划建造月球空间站不同,我们未来是计划建造月球科研站。
(中国登月载人飞船)
在我们运力更大的超重型火箭长征9号(奔月运力50吨以上)研制出来以后,我们将发射4-6枚长征9号,在月球南极建造科研站。
这一计划的时间节点是2035年前后,美国人还没有类似的计划,到时候我们将在月面科研站上先行一步。
未来的月球,将会变得更加热闹。