

“中国的载人登月计划可能会在两年内制定”
作者:曹玲(文 / 曹玲)
( 焦维新 )
三联生活周刊:为什么完成新的登月计划还需要十几年?
焦维新:现在“冷战”已经过去,是在更理性的情况下对月球进行全面的、更加深入细致的考察,不光只是带回样品,还要为建立月球基地做准备。建立月球基地不可能所有材料都从地球带过去,需要利用月球本身的材料,所以资源如何就地提取、如何利用也要进行研究。虽然美国的航天基础设施非常雄厚,但要上一个新的台阶也需要一定的时间。
比如说,美国需要研制新的飞船和火箭。1969年发射“阿波罗”飞船使用的是“土星5号”运载火箭,不仅庞大,而且安全性欠佳。美国航空航天局虽然决定停止航天飞机计划,但是仍分析了航天飞机的优点,比如运载能力大、能够同时运送航天员和货物。最后美国航空航天局决定将载人登月的“猎户座”飞船和需要送上月球的登陆舱等物品分开,使用两种火箭发射。为此,他们研制了新的运载火箭——“战神1号”和“战神5号”,“战神1号”负责运送航天员乘坐的“猎户座”飞船,“战神5号”负责运送登陆舱,二者到达近地轨道后进行对接,然后再飞往月球。
新的“猎户座”飞船比“阿波罗”飞船要大,原来是载3个航天员到月球,其中两个登陆月面,现在是4个航天员要登陆月面。与此同时,相应的降落伞也更大了,生命保障系统、逃逸系统等等都要做试验。当美国把这些工作都准备好以后,相应地航天基础设施才能进入新的台阶。
三联生活周刊:在新一轮登月潮中,中国的登月计划有什么特殊意义?
焦维新:现在的登月是在新形势、新的技术条件下对月球进行全面深入的研究。现在人类重返月球的目的是在月球长期停留下去,建立基地,逐渐完善基地,解决长期载人飞行的技术基础问题以及医学问题,把它作为一个基地,往太空深处发展,为探测更远的天体比如火星,积累经验。一个国家有了月球基地,才表明对这块月球区域的所有权,对月球资源的开发利用权,以及进行科考的权力。虽然月球是共有的,但如果没有技术就享受不到这个权力。我们开展载人登月项目,从某种意义上说,也是为子孙后代着想,为我国在月球上建立月球基地选择一个有利位置。
从另一个角度说,人类无穷无尽的探索精神在推动着整个人类社会的进步。从1957年发射第一颗人造地球卫星到现在,已经过去了50年,无法想象如果离开了太空技术,人类生活将会怎样。最近一些年,重大发现都是由美国航空航天局和欧洲空间局实现的,我们在这方面还没有做出应有的贡献,我们应该做出我们作为一个大国的贡献。
再换一个角度,载人登月会推动我们相应技术的发展。美国为新的登月计划研制新的火箭和飞船以及一系列新设备,这些设备涉及电子、冶金,材料等等,如果我们开展这样的研究,也会推进相关领域技术的发展。
探月也是几千年来中华民族的梦想。虽然我们发射了“嫦娥1号”卫星,但毕竟是不载人的,只有实现了载人登月,才能说我们实现了中华民族的梦想。
三联生活周刊:登月的主要目的之一就是建立月球基地,目前国外对于月球基地的研究进展如何?
焦维新:月球基地的概念最早是由科幻作家于20世纪初提出的。英国行星学会(BIS)于1933年成立之后,关注的主要问题是探索将人送到月球表面的方法,并首次提出了月球飞船的设想。BIS理事长甚至撰文写道,尽管月球的环境极端恶劣,但在那里建立一个前哨是可能的。在20世纪50年代,BIS会员发表了许多关于月球基地计划和发展的论文,涉及运载工具、月球基地结构、月球资源利用和在月球上耕种等许多方面。
20世纪50年代末期,美国军方开始对月球基地感兴趣,并提出了“地平线计划”,深入、全面地阐述了月球基地的技术设计。虽然“地平线计划”没有执行,但对月球基地的技术研究,为后来的“阿波罗计划”打下了基础。1992年,欧洲空间局公布了“奔向月球”报告,提出了在月球上进行各种科学研究的可能性。
2004年1月14日,美国总统小布什宣布了美国新的太空发展计划,这个计划包括重返月球和在月球上建立长期基地。此后,有关月球基地的研究进入了实质性阶段。
目前,已经召开了多次国际会议来研究月球基地的建设问题,而就月球基地建设的许多方面,也进行了深入的专题研究。但这些研究毕竟是理论层面的,实际解决这些问题,还需要很长的时间。
三联生活周刊:月球基地可以作为探测火星的跳板,除了月球引力较小、距离火星较近之外,还对载人探测火星有什么帮助?
焦维新:只有人类已经适应长期在微重力环境下生活,才能探测更远的天体。人类到达火星,单程需要11个月左右时间,加上科学考察,往返一次需要两三年。目前人的适应性没解决,比如长期微重力飞行会使人骨质疏松,俗称得软骨病。只有把人在长期微重力条件下的生理等各方面的问题解决了,我们才能探索更远的天体。解决这些问题,一是靠空间站,二是让航天员在月球上长期生活,看看会遇到什么问题,如何通过锻炼和药物治疗来解决这些问题。
三联生活周刊:与美国比,我们还有哪些差距?
焦维新:美国已经有了登月经验,重返月球还要15年左右的时间做技术准备,我们不具备这样的经验,载人航天技术也没有达到完善的程度,比如还没有实现太空交会与对接,而这些都是载人登月的基础。我们想探索月球,现在就该做准备,包括月球探测科学目标的研究,我们要设计符合我们国家技术特点、技术能力的飞行方式。
这其中最大困难就是大推力运载火箭的设计。“战神1号”火箭能把重约25吨的货物发射到围绕地球的轨道上,“战神5号”火箭则能发射超过140吨的货物。尽管如此,美国还要选择在近地空间组装的方式,而我们的运载火箭,在短时间内不可能达到那么大的推力。“长征5号”运载火箭在2017年左右投入使用的时候,低地球轨道的运载能力只有25吨,还不如人家的零头多。我们这样小的火箭要完成载人登月的任务,差距还是比较大的。所以我们要继续研制新的火箭,尽快达到低地球轨道运载四五十吨的能力,有了这样的能力,就可以采用多次组装的方式。研制大型火箭跟基础工业底子有关,基础工业的水平制约着高科技的发展,要想全面提高基础的水平,要有一定的时间。待整体水平提高后,高技术才能上一个新台阶。
除了火箭,现有的“神舟”系列飞船则是为建设空间站服务的,不能满足登月的需要,所以要在此基础上研制新的飞船和登月舱。目前的月球探测“三步走”战略的第三步是取样返回,是不载人的,返回装置也比较小,将来如果实施载人登月,还需要有登月舱。这过程中需要攻克很多关键技术,还需要实地验证。所以我们要想实现载人登月现在就应该着手做准备,从现在到实现我们的登月梦想,大概也要到2028~2030年。
三联生活周刊:登月需要解决很多科技难题,反过来它能在哪些方面推动民用科技的发展?
焦维新:真是太多了,比如我们研制大型火箭需要很多新型材料和新的制造技术;新型飞船体积要大,但又希望重量要轻,所以也要有新材料;航天员在月球上进行通讯、导航,就会推动导航通讯的发展;航天员到月球上需要航天服,航天服相当于一个小型飞船,涉及很多技术领域,也会推动科技发展。此外,我们还要考虑很多就地资源利用,如何在月面上从岩石矿物或者月壤里提取氧,如何提取对人有用的物质氦-3,这些都会衍生出一些新的技术领域。月球大概是14天白天、14天夜间,太阳能电池就不合适了,要研制新的电源。航天员在月球上生活涉及生命保障系统,不仅要穿上航天服,还要时时监测航天员心理、生理各方面的状况,各式各样的传感器和遥测设备应运而生。这些高技术领域表面上是为载人航天服务的,但是如果衍生出来就会推动相应技术的发展,还有可能影响到我们的日常生活用品。
三联生活周刊:有人把载人登月看成是“嫦娥工程”第4期,载人登月和“嫦娥工程”是什么关系?
焦维新:国家目前还没有明确制定载人登月计划,但是现在学者关心这个问题,在做一些前期研究。我认为应该把载人登月与“嫦娥工程”后两步做统筹考虑,第4期只是叫法问题,总之不能把它们截然分开。一旦载人登月确定为国家计划,现在的“绕、落、回”就应为载人登月做准备,原有的方案应当做部分修改。
三联生活周刊:载人登月计划可能会在什么时候确定?
焦维新:据我所知,现在许多学者都大力支持载人登月,我想国家可能最快会在两年之内做出决断,是否制定载人登月计划。■ 载人登月计划月球轨道两年中国军情天文计划可能飞船航空航天月球登月火箭人类登月制定阿波罗计划中国