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【文/袁嵐峰】

最近，中國(guó)宣布計(jì)劃在2030年實(shí)現(xiàn)載人登月，引起了全國(guó)的熱烈關(guān)注。

神舟十六號(hào)載人飛行任務(wù)新聞發(fā)布會(huì)。新聞發(fā)言人的原文是：“近期，中國(guó)載人月球探測(cè)工程登月階段任務(wù)已啟動(dòng)實(shí)施，總的目標(biāo)是：2030年前實(shí)現(xiàn)中國(guó)人首次登陸月球……”

這就引出了兩個(gè)問(wèn)題：中國(guó)將如何載人登月？美國(guó)當(dāng)年的阿波羅計(jì)劃登月是真的還是假的？第一個(gè)是技術(shù)性的問(wèn)題，第二個(gè)很大程度上是思維方式的問(wèn)題。下面，我們就來(lái)討論一下這兩個(gè)問(wèn)題。

一、中國(guó)將如何載人登月？

對(duì)于中國(guó)2030年載人登月，我其實(shí)早有耳聞。2021年8月29日，中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院運(yùn)載火箭系列總設(shè)計(jì)師龍樂(lè)豪院士在一個(gè)科普?qǐng)?bào)告中就明確說(shuō)，中國(guó)打算在2030年前后載人登月。當(dāng)時(shí)我就做過(guò)一期節(jié)目，解讀了其中的關(guān)鍵信息。

中國(guó)工程院網(wǎng)站對(duì)龍樂(lè)豪院士的介紹（https://www.cae.cn/cae/html/main/colys/90803958.html）

最重要的信息有兩點(diǎn)：一是要發(fā)兩枚火箭，二是這種火箭我們差不多已經(jīng)有了。這種火箭是在長(zhǎng)征五號(hào)（CZ-5）的基礎(chǔ)上、為了登月而研制的一種改進(jìn)型號(hào)，當(dāng)時(shí)龍樂(lè)豪院士說(shuō)可能叫做CZ-5DY。而2023年的信息是，它被定名為長(zhǎng)征十號(hào)（CZ-10），預(yù)期在2027年左右首飛。

長(zhǎng)征五號(hào)的地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力為8.8至9.4噸，而長(zhǎng)征十號(hào)的地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力預(yù)期為27噸。這兩種火箭的主發(fā)動(dòng)機(jī)YF-100是一樣的，芯級(jí)的直徑也都是5米，所以長(zhǎng)征十號(hào)可以稱為長(zhǎng)征五號(hào)的改進(jìn)版。

那為什么長(zhǎng)征十號(hào)的運(yùn)力幾乎是長(zhǎng)征五號(hào)的三倍呢？因?yàn)殚L(zhǎng)征十號(hào)在起飛時(shí)，采用三芯并聯(lián)結(jié)構(gòu)，在芯級(jí)兩側(cè)放了兩個(gè)助推器，三者都是直徑5米，底端都有7臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，所以共有21臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，起飛時(shí)可產(chǎn)生2600噸的推力，可將2100噸的火箭送往太空。這就是為什么，長(zhǎng)征十號(hào)的地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力高達(dá)27噸，近地軌道運(yùn)力更是高達(dá)70噸。如今我國(guó)空間站的三大艙體，它可以一次性送往太空！

長(zhǎng)征十號(hào)

航天的一大要點(diǎn)在于，火箭的運(yùn)載能力是最重要的瓶頸，有多大運(yùn)力就能做多少事情。所以龍樂(lè)豪院士提供的最重要的信息就是，我們的運(yùn)載能力就快可以支撐登月了，但需要發(fā)兩次。

兩發(fā)火箭總共要運(yùn)送四種部件：一，著陸器，用于登陸月球；二，上升器，用于從月球回到環(huán)月軌道；三，返回器，即載人飛船；四，轉(zhuǎn)移運(yùn)輸器，用于把飛船從地月轉(zhuǎn)移軌道送入環(huán)月軌道，以及從環(huán)月軌道送回地球。下面我們來(lái)介紹一下具體流程。

2021年講的中國(guó)載人登月流程

第一步，第一枚火箭把著陸器+上升器+轉(zhuǎn)移運(yùn)輸器送入地月轉(zhuǎn)移軌道，轉(zhuǎn)移運(yùn)輸器把著陸器+上升器送入環(huán)月軌道。著陸器里沒(méi)有人，它在虛位以待航天員的到來(lái)。

第二步，第二枚火箭把返回器（即飛船）+轉(zhuǎn)移運(yùn)輸器送入地月轉(zhuǎn)移軌道，轉(zhuǎn)移運(yùn)輸器把返回器送入環(huán)月軌道。

第三步，飛船和著陸器在環(huán)月軌道上交會(huì)對(duì)接，兩名航天員從飛船飄到著陸器里面。

第四步，著陸器與飛船分離，著陸器帶著兩名航天員登陸月球，飛船在環(huán)月軌道上等著他們回來(lái)。

第五步，兩名航天員在月球表面工作6個(gè)小時(shí)。

下面是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：登月的航天員怎么回來(lái)？經(jīng)常有人表示不信美國(guó)在1969年登過(guò)月，他們的核心問(wèn)題之一就是這個(gè)。他們的典型表述是：我完全相信美國(guó)有能力把人送到月球，但完全不信美國(guó)能把人從月球送回地球！

實(shí)際上，這是典型的外行思維。月球的重力只有地球的1/6，又沒(méi)有空氣阻力，所以從月球起飛比從地球起飛容易得多。著陸器帶著一個(gè)上升器，把著陸器作為底座，就可以讓上升器發(fā)射起飛，同時(shí)把著陸器拋棄在月球上。這就是第六步。

第七步，上升器在環(huán)月軌道上與等待的飛船對(duì)接，航天員從上升器又飄回飛船里面。

第八步，上升器與飛船分離。這是因?yàn)檗D(zhuǎn)移運(yùn)輸器的燃料有限，不足以帶著上升器一起回地球，所以把上升器丟棄，減少載荷。

第九步，轉(zhuǎn)移運(yùn)輸器的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，帶航天員回地球。

最后，再入大氣層時(shí)，把所有能丟的部分全部丟棄，只剩返回艙帶著航天員著陸。

總結(jié)一下，基本思想就是“走一路，丟一路”。數(shù)一數(shù)，一路拋棄了多少東西？先是丟下了兩枚火箭，然后著陸器登月時(shí)暫時(shí)丟下了飛船，上升器從月球起飛時(shí)丟下了著陸器，上升器跟飛船對(duì)接后又反手丟下了上升器，最后把除返回艙之外的部分全部丟棄。令人想起那個(gè)關(guān)于垃圾分類的靈魂之問(wèn)：請(qǐng)問(wèn)你是什么垃圾？

請(qǐng)問(wèn)你是什么垃圾？

之所以要這樣，是因?yàn)榛鸺苓_(dá)到的最高速度跟燃料質(zhì)量是對(duì)數(shù)的關(guān)系，而不是正比的關(guān)系。也就是說(shuō)，大量地增加燃料，也只能把運(yùn)載能力增加一點(diǎn)點(diǎn)。這叫做“齊奧爾科夫斯基公式”，是航天之父、俄羅斯科學(xué)家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基（Konstantin Eduardovich Tsiolkovski，1857-1935）提出來(lái)的。