新一輪載人登月漸近，亮點知多少

近日，中國載人航天工程辦公室副主任林西強表示，我國載人月球探測工程登月階段任務(wù)已啟動實施，計劃在2030年前實現(xiàn)中國人首次登陸月球。放眼國際，新一輪載人登月任務(wù)正在緊鑼密鼓地籌備中，其任務(wù)目標(biāo)、人員選拔、運載工具與配套裝備等都有哪些新亮點？是否會有更多新概念技術(shù)和設(shè)計方案？受人矚目的載人登月又面臨著怎樣的前景呢？

登月路徑有創(chuàng)新

縱觀各國載人登月方案，美國主導(dǎo)的“阿爾忒彌斯計劃”宣傳最多、雄心最大。該計劃總體上分為3步：第一步是名為“阿爾忒彌斯-1”的無人繞月飛行測試任務(wù)，已于去年底順利完成；當(dāng)前，美國宇航局正在籌備第二步——擬于2024年底發(fā)射的“阿爾忒彌斯-2”載人繞月任務(wù)，4名航天員自今年4月選定后，目前正在加緊訓(xùn)練準(zhǔn)備；第三步之始則是原定于2025年底發(fā)射的“阿爾忒彌斯-3”任務(wù)，擬實現(xiàn)自1972年以來的人類“重返月球”。

之后，“阿爾忒彌斯計劃”將嘗試頻繁實施載人登月，為月面長期開展科研和生產(chǎn)生活做準(zhǔn)備。為此，美國宇航局規(guī)劃了關(guān)鍵任務(wù)節(jié)點——繞月空間站。作為地月中轉(zhuǎn)站，繞月空間站將借助可重復(fù)使用飛船，建立長期往返的“太空航班”，幫助航天員在月面或月球軌道上長期駐留。對比“阿波羅計劃”，這個載人登月工程的架構(gòu)更大，步驟更多，這應(yīng)該也是“阿爾忒彌斯計劃”預(yù)計耗費巨大的重要原因。

2022年12月2日，“阿爾忒彌斯1號”拍攝到的月球圖像

2018年，俄羅斯公布了載人登月計劃，包括在國際空間站和月球軌道上測試一系列新技術(shù)，嘗試組建繞月空間實驗室，探索著陸月球新方式，爭取在2035年左右建成月球基地等。按最初規(guī)劃，俄方將在月面或月球軌道上建立模塊化實驗研究設(shè)施，支持不同時長的載人科研任務(wù)，并實施地月之間往返轉(zhuǎn)移。不過，隨著形勢變化，俄羅斯載人登月前景面臨著較大的不確定性。

此外，歐空局、日本、印度都提出了載人登月計劃，與重型火箭“直達”月球軌道這種傳統(tǒng)模式大不相同。雖然這些未必能如期執(zhí)行，但都體現(xiàn)了新時代載人登月路徑的不同選擇。

據(jù)公開報道稱，我國已全面部署開展各項載人登月任務(wù)研制建設(shè)工作，包括研制新一代載人運載火箭、新一代載人飛船、月面著陸器、登月服等飛行產(chǎn)品，還要補充建設(shè)發(fā)射場以及測控通信著陸場等相關(guān)地面設(shè)備設(shè)施等。其中，新一代載人火箭發(fā)動機試車、載人月面著陸器發(fā)動機與艙壁攻關(guān)、定點落月技術(shù)、月面極端環(huán)境生存研究、月球重力條件模擬實驗等關(guān)鍵領(lǐng)域的進展不斷披露，表明中國航天人有條件、有信心如期完成任務(wù)。

人員選拔更嚴格

登月航天員需要具備怎樣的素質(zhì)？與近地軌道空間站上的航天員有何不同？這是載人登月任務(wù)必須解決的核心問題。

新時代載人登月計劃強調(diào)綜合效益，要求人類在月球上生存、活動較長時間，而月球沒有大氣保護，宇宙射線、微流星體等威脅不容忽視?？紤]到月球地下洞穴有助于抵御這些威脅，特別是在登月任務(wù)早期難以迅速建造復(fù)雜而完善的建筑，因此未來登月航天員有必要具備在月球坑洞內(nèi)生存的能力。

比如，月球馬利厄斯丘陵下方存在直徑數(shù)十公里的巨大熔巖管孔洞，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不排除存在水冰資源。依托類似月球坑洞條件，配合3D打印、月壤資源原位利用等技術(shù)，或許有望為航天員提供絕佳場所，應(yīng)對月面極端溫度等各種威脅。更進一步，防護措施完善、內(nèi)部環(huán)境適宜的月球基地建筑將為航天員提供更好的工作生活基礎(chǔ)。

相比內(nèi)部環(huán)境精準(zhǔn)可控的近地軌道空間站，航天員在月球上面臨的環(huán)境更具挑戰(zhàn)性，風(fēng)險更大，因此必須具備更出色的心理素質(zhì)和體能。由于地月距離更遠，繞月空間站支援能力有限，登月航天員很難及時獲得增援，更強調(diào)自主工作和決策能力，對月球知識需要掌握更多，以便應(yīng)對緊急情況。

以美國選拔登月航天員為例，要求具備1000小時以上的噴氣式飛機駕駛經(jīng)驗，擁有科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)、數(shù)學(xué)相關(guān)教育背景的碩士及以上學(xué)位。雖然美國宇航局對于登月航天員的選拔和訓(xùn)練內(nèi)容公開不多，但外界普遍認為，“阿爾忒彌斯計劃”航天員將包括更多地質(zhì)學(xué)、建筑學(xué)、礦物學(xué)、電磁通信等領(lǐng)域?qū)＜遥员阃瓿筛鼜?fù)雜的科研任務(wù)和遠景開發(fā)工程。

此外，國外眾多商業(yè)航天企業(yè)近年來積極研發(fā)月面著陸器、月球遙導(dǎo)航星座、月面能源供給與通信設(shè)備、探月機器人等配套設(shè)備設(shè)施，而在新型火箭、深空載人飛船、登月航天服等領(lǐng)域的投入則暗藏著商業(yè)航天從業(yè)者的雄心壯志。未來，商業(yè)航天參與載人登月業(yè)務(wù)，推動月球資源開發(fā)、繞月登月旅游等項目，應(yīng)該不會令人意外。

“阿爾忒彌斯3號”宇航服原型

夢想美好迎挑戰(zhàn)

隨著多領(lǐng)域技術(shù)進步，載人登月任務(wù)有了更多的方案選擇，具備更成熟的技術(shù)基礎(chǔ)，吸引著各方積極投入。不過，載人登月作為龐大復(fù)雜的航天系統(tǒng)工程，又面臨新要求、新使命，不可能是一帆風(fēng)順的。

首先，各方對于月球和地月空間資源的爭奪將愈演愈烈。

“阿爾忒彌斯計劃”是美國時隔半個世紀(jì)后重啟載人登月任務(wù)，標(biāo)志著美國重新積極投入太空競爭。美國宇航局不僅反復(fù)強調(diào)在21世紀(jì)率先實現(xiàn)載人登月的意義，希望推動航天技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，還表現(xiàn)出對月球南極水冰資源的占有欲。近年研究表明，月球南極可能存在利用率很高的水冰資源，如果能夠用于制備高效火箭燃料，有望降低太空任務(wù)成本，因此各方新一輪探月計劃和載人登月任務(wù)普遍瞄準(zhǔn)月球南極區(qū)域。

至于有望助力可控核聚變的月壤氦3資源，還有決定諸多探測器、繞月空間站、登月艙使命前景的軌道、電磁頻譜、著陸點選址等，同樣是各方競爭的焦點。目前，多方公布的月面候選著陸點已出現(xiàn)部分重合，未來各方探月活動如何協(xié)調(diào)，值得關(guān)注。

其次，由于航天任務(wù)越來越龐大、復(fù)雜，對資源的需求越來越多，包括載人登月在內(nèi)的航天工程的可持續(xù)性面臨挑戰(zhàn)。于是，各國航天普遍提升了對社會資源的利用和重視程度，助推航天技術(shù)在過去的10年間取得了豐碩的創(chuàng)新成果，也使得商業(yè)航天逐漸成為“探月大軍”中不可忽視的力量。當(dāng)前，商業(yè)航天提出了很多建設(shè)“地月航班”、月球基地等遠景規(guī)劃，但能否找到穩(wěn)定的盈利點和增長模式，仍然前景不明。

最后一點也是最核心的挑戰(zhàn)：投入問題。隨著形勢變化，很多國家官方對航天的投入面臨不確定性，探月任務(wù)不斷推遲或受挫，載人登月的夢想“照進現(xiàn)實”并非易事。

很多人記憶猶新，美國曾計劃在2024年前將航天員再次送上月球，并宣布這只是初期目標(biāo)，未來要把月球變成載人火星探索的測試場和中轉(zhuǎn)站。然而，去年美國宇航局預(yù)計，“阿爾忒彌斯計劃”到2025年將花費930億美元；最近，美國宇航局承認，如果在未來5年內(nèi)獲得410億美元，“比較可靠的目標(biāo)”是2028年實現(xiàn)載人登月。

此外，俄暫緩重型火箭研發(fā)，調(diào)整月球設(shè)施規(guī)劃；歐空局、日本航天任務(wù)逐漸加深依賴美國，投入也難以保證。這些都為載人登月的前景蒙上了陰影。

盡管如此，月球畢竟是人類親身探索太陽系的第一站，而載人登月事業(yè)熬過半個世紀(jì)低潮后，有望迎來又一個“黃金時代”。送航天員前往月球，建立綜合任務(wù)基地，開發(fā)利用月球資源，將是新時代航天的重要目標(biāo)。祝愿各國載人登月任務(wù)早日成功，為人類揭開月球的更多奧秘。（作者：張凱）