​中国登月载人计划公布，谈谈人类载人登月历史

中国登月载人计划公布，谈谈人类载人登月历史

中国月球车玉兔号

7月12日，中国载人航天工程办公室公布中国载人登月初步方案，计划在2030年前实现载人登月，并将在后续建造月球科研试验站。消息一出实在是令人振奋，自从51年前的1972年12月14日美国阿波罗17号任务完成最后一次载人登月后，再也没有人类登上月球。中国的登月计划将会迈出人类的又一大步，虽然无法像阿姆斯特朗那样说出那句经典的台词，但这将是对人类探索的重要进展，因为中国计划在2030年前实现载人登月，并建设月球科研试验站。

电视剧太空部队即将成真

现在让我们回顾一下美国当年登月的方式以及与中国计划的区别。在冷战期间，美国和苏联展开了一场竞争激烈的太空竞赛。美国从德国抢夺到V2导弹的设计师冯·布劳恩和全部图纸，于1949年在V2导弹的基础上发展出红石火箭。然而，美国竟然被苏联打破了先发制人的念想。1957年，苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星“斯普特尼克一号”，这让美国震惊不已。

在苏联成功发射卫星两个月后的1957年12月，美国紧急尝试使用“先锋”火箭发射人造卫星，然而不幸的是，火箭在发射台上爆炸，任务失败。随后，美国在1958年1月31日使用具有军用背景的“朱诺”火箭进行再次发射，成功将“探险家1号”卫星送入太空，这算是迎头赶上苏联的步伐。

先锋火箭爆炸

1961年4月12日，苏联“东方1号”飞船将尤里·加加林送上太空，成为第一个进入太空的人类。随后的23天，美国使用“自由7号”飞船将阿兰·谢泼德送上太空，但未进入月球轨道。

阿兰·谢泼德

与中国的计划相比，美国当年的登月方式更多地依赖于一次性任务，集中力量在短时间内完成登月目标。而中国则计划实现长期探测和研究的目标，通过建设月球科研试验站，实现常驻月球的目标。

在连续两次被苏联抢先的情况下，美国对太空竞赛中的落后感到担忧，尤其是总统肯尼迪，因为在1960年竞选总统时，他承诺要让美国在太空探索方面超越苏联。于是，肯尼迪在1961年5月25日的参、众议院会议中宣布了美国追赶苏联的目标：在1970年之前，让人类登上月球并安全返回，这标志着历史上最昂贵、资源投入最大的工程项目——阿波罗计划的启动。

阿波罗计划启动

一旦登月成为主要目标，阿波罗计划的科研团队开始考虑如何以最安全、经济和简单的方式送宇航员登上月球并返回地球。当时，共有四套方案：

第一套方案是直接起飞。这个方案要求使用一个巨大的新型火箭，将一艘航天器直接从地球表面送往月球，完成任务后再从月球表面返回地球。尽管这个方案技术上非常复杂，几乎难以实现，但它与现代马斯克的设想相似。

第二套方案是地球轨道集合。这个方案需要两枚比土星5号火箭小一半的小型火箭，将登月航天器的不同部分运送到地球轨道上，并在轨道上将它们组装在一起。然而，因为当时还没有类似空间站拼接的技术，对于在地球轨道上进行组装仍存在怀疑，所以这个方案首先被排除。

第三套方案是在月球表面进行集合。首先，一枚带有推进系统的航天器将从地球发射，降落在月球表面。然后，第二枚火箭发射一艘载人航天器，也在月球上降落。宇航员们在月球上安装推进系统，并返回地球。

第四套方案是月球轨道集合。一个巨型火箭将一艘较大的航天器（指挥舱）和一艘载人的小型登月航天器（登月舱）一同发射入月球轨道。当三名宇航员到达月球轨道后，两名宇航员将乘坐登月舱与指挥舱分离，并降落在月球表面，而留在指挥舱中的一名宇航员则留在月球轨道上。

登月舱由降落部分和起飞部分组成，任务完成后，宇航员将乘坐登月舱的起飞部分在月球轨道上与指挥舱汇合，然后返回地球。这个方案同样需要多次对接和分离的技术考验。

最终，美国选择了第四套方案——月球轨道集合方案，并开始逐步测试。除了阿波罗1号在地面发生大火导致三名宇航员丧生之外，从1967年9月到1968年4月，美国相继进行了阿波罗4、5、6号任务，在无人状态下成功测试了土星5号火箭、登月舱和指令舱。

阿波罗1号指挥舱在地面突然着火，由于打不开舱门，三名宇航员在众人注视下被活活烧死

在1969年7月21日，阿波罗11号宇航员尼尔·阿姆斯特朗迈出了历史性的一步，成为第一个在月球表面行走的人类，并将美国国旗插在月球上。这一壮举使得几乎所有的西方国家欢庆，但与此同时，苏联的登月计划却遇到了困难。

阿波罗17号载人登月

事实上，苏联在太空竞赛中起初取得了显著的优势，并取得了多项重要成就，比如1957年发射的世界上第一颗人造卫星——苏联的斯普特尼克一号。然而，在登月竞赛中，苏联在关键时刻遇到了技术和计划上的问题。

苏联的登月计划代号为“洛克诺姆计划”，计划在1960年代后期或1970年代初期实施。然而，由于多个因素的影响，洛克诺姆计划遭遇了一系列挫折和失败。首先，苏联在1969年前夕尝试了一次无人登月任务，但该任务以失败告终，无法成功将登月舱返回地球。其次，苏联的计划在技术上也面临着挑战，例如他们面临着与美国不同的着陆和返回技术。此外，苏联在太空竞赛中投入了大量资源，但在登月计划上却未能取得实质性的突破，这也可能导致他们计划的延迟和放弃。

苏联的火箭技术起初也源自V-2火箭。在二战结束后，美国人带走了V-2的设计团队和图纸，而苏联人则拖运走了V-2导弹的实物。苏联科罗廖夫团队通过对V-2导弹的逆向工程，成功制造出了P-1（V-2的复制品）和P-2（V-2的放大版）火箭。

苏联登月舱

1957年5月，苏联成功研制出世界上第一款真正意义上的洲际弹道导弹R-7，并在同年10月通过火箭形式将“斯普特尼克一号”发射进入太空。紧接着，在1961年，苏联又成功将尤里·加加林送入太空，实现了人类历史上第一次载人航天飞行。然而，对苏联来说，他们虽然一直领先，但在1969年被美国反超，实现了成功的载人登月。尼尔·阿姆斯特朗的豪言壮语和星条旗在月球上的飘扬，极大地刺激了苏联领导人的决心。

因此，苏联迅速决定继续努力，尽快将人类送上月球。实际上，苏联早在很早之前就开始了探月计划，但受限于当时的技术条件，直到1959年之前，苏联的登月计划一直都是失败的，要么是在发射过程中爆炸，要么是与月球擦肩而过。

然而，在1959年9月12日，苏联终于在多次尝试失败后成功发射了月球2号探测器，并成功实现了在月球表面的硬着陆。

接下来的登月计划对于苏联来说仍然充满困难。与他们在发射卫星和载人飞船方面的顺利相比，苏联在登月过程中似乎一直运气不佳，火箭发射的失败一直伴随着苏联的登月计划。

要成功登月，关键在于拥有足够强大的火箭，因为只有火箭能够将庞大的载荷，如登月舱、指令舱和返回舱送往月球。为此，美国开发出了人类目前承载能力最大的火箭——土星5。这座高达110米、重约3000吨的巨无霸，可以将47吨的有效载荷送至月球，亦或者将139吨的有效载荷送入近地轨道。与之相比，中国目前使用的最大载荷火箭——长征5B，仅能将25吨的有效载荷送入近地轨道。因此，现阶段中国的火箭无法实现登月，需要研制一种全新的大型火箭。

土星五号与N-1对比

苏联也为了实现登月计划，同样需要制造一款强大且超级的火箭。在火箭专家科罗廖夫的领导下，苏联的设计团队开发出了N-1火箭，这是一款比土星5稍矮、稍轻，但推力更为惊人的超级火箭。为了达到史无前例的性能，N-1火箭延续了R-7火箭的技术特点，采用了火箭发动机的并联设计来增加推力。不同的是，N-1火箭在第一级上直接并联了30台NK-33发动机，第二级并联了8台NK-43发动机，第三级也并联了4台NK-21发动机。每台NK-33发动机的推力为1510千牛，因此30台发动机的总推力高达4500吨，堪称惊人。

N-1火箭密密麻麻的火箭发动机

然而，并联发动机并不能解决火箭运载问题，否则人类早就已经成功征服整个太阳系了。并联发动机存在一个致命的缺陷，随着发动机数量的增加，故障的发生概率也增加。假设一台NK-33的故障率为0.1%，那么30台发动机同时运作时，最低的故障率也会达到3%，这在航天领域是无法接受的故障率。

此外，发动机数量越多，对发动机控制技术的要求也就越高，故障发生的概率也就越大。N-1火箭的最终失败关键在于频繁的故障。总共制造了10枚N-1火箭，除了地面测试外，实际发射的4枚全部失败，而且都是在发动机数量最多的第一级出现了问题。

因此，虽然苏联付出了巨大努力来研发强大的N-1火箭，但故障频发最终导致其终止项目。

1969年7月3日，在苏联拜科努尔发射场，N-1进行了第2次发射试验，但火箭在发射台上发生了剧烈爆炸，导致火箭和整个发射场遭到毁灭性破坏。这一事件给苏联带来了巨大的挫败感，尤其是考虑到美国人仅仅18天后成功登月。

马斯克的星舰也是并联发动机，图中8台发动机熄火并最后爆炸

随后的几年里，苏联继续尝试改进N-1火箭，并进行了几次发射，但都以失败告终。到了1972年，经历了第4次失败后，整个N-1计划已经严重滞后，并且无法确定还需要多少次尝试才能成功。因此，苏联最终决定放弃N-1火箭以及登月计划。这一系列的失败让苏联人感到非常沮丧和失望。

在2019年，美国副总统彭斯宣布了重返月球的计划，表示美国将在未来五年内重返月球，并强调第一位登上月球的女性和下一位男性必须是美国宇航员，由美国的火箭从美国的土地上送入太空。

根据计划，美国计划在2020年进行名为“Exploration Mission-1”的无人飞行试验，通过火箭将飞船送入月球轨道，然后在2022年将宇航员送至事先在月球附近的飞船中，最终在2024年让宇航员在月球南极登陆，实现重返月球的目标。

然而，随着时间的推移，我们作为处于2023年7月的观察者发现，美国的计划执行能力远远落后于计划发布能力。2022年本应该实施的将宇航员送至月球附近的任务，现在似乎还未发生，而仍在地球上进行。我们可以看出，美国的计划兑现的可能性仍不明确。

中国新一代载人飞船和载人登月器模型

因此，我们不妨关注一下我们自己的登月计划。中国的载人登月初步方案与美国成功实现登月的第四套方案相似，但由于缺少类似于“土星5”这样的超级火箭，我们将采用“两辆车运货”的方式进行调整。

首先，我们计划使用两枚新型长征十号运载火箭分别将登月舱和载人飞船送至月球轨道。

第二步，载人飞船和登月舱在月球轨道对接，航天员从飞船进入登月舱。

第三步，登月舱与飞船分离，在月球表面降落，航天员进行登月任务和采集样品。

第四步，航天员搭乘登月舱返回月球轨道，与飞船对接后，航天员从登月舱转移至飞船，然后分离登月舱，乘坐飞船返回地球。

由于中国在空间站对接技术方面拥有丰富经验，这个方案可以充分发挥我们在空间交会对接方面的技术优势，弥补火箭运载能力的不足。

新一代载人火箭长征十号

如果一切顺利，那么月球将会迎来新的时代，我们期盼在月球上能看到中国的科研站。总的来说，无论是美国的重返月球计划还是中国的载人登月计划，都展示了各国对于太空探索的雄心壮志和技术实力，并为人类研究和探索月球提供了新的机遇和挑战。