1969年7月20日，人類第一次踏上地球以外的天體月球，喊出了“我的一小步，是人類的一大步”這句名言。之后每年的7月20日被命名為“人類月球日”，以紀念這次人類歷史上的壯舉。2022年底，美國“阿爾忒彌斯計劃”完成第一階段測試任務；中國也在今年5月29日官宣“計劃在2030年前實現中國人首次登陸月球”……重返月球的大幕，徐徐拉啟。

時隔50余年，誰會是下一個登上月球的人？為什么如此燒錢各國還是搶著登月？當下航天產業鏈發展現狀如何？澎湃號·湃客科技特約優質創作者，推出《飛向月球》專題，帶你向月球發起探索。

本文為 澎湃號·湃客科技 × 果殼Guokr 聯合出品

作者 | Steed（果殼主筆，天文航天領域科普達人）

編輯 | Steed

系列策劃 | 王恒婷 許珈

月球某處，寂靜無聲。遠處灰白色的月丘上方，蔚藍色的地球低懸于漆黑的天空。

兩名航天員緩步走下著陸器，在滿是細膩月塵的月面上踩出清晰的腳印。插在月面上的五星紅旗，在刺眼陽光的照耀下格外鮮艷。

中國載人登月任務效果圖 | 中國載人航天工程辦公室

這一暢想中的場景，有可能會在7年內實現。

中國載人航天工程辦公室披露，中國載人月球探測工程的登月階段任務已經啟動實施，總目標是：2030年前實現中國人首次登陸月球，開展月球科學考察及相關技術試驗，突破掌握載人地月往返、月面短期駐留、人機聯合探測等關鍵技術，完成“登、巡、采、研、回”等多重任務。

通過這一工程，中國有望成為世界上少數能夠獨立進行載人月球探測的國家。

這將是中國航天史上的一次重大突破，也將是人類探索月球的重要里程碑。

送航天員登月，分幾步？

7月12日，在武漢舉辦的第九屆中國（國際）商業航天高峰論壇上，中國載人航天工程副總設計師張海聯介紹了中國載人登月的初步方案。

中國載人登月初步方式示意圖 | 錢江晚報

第一步：發射兩枚運載火箭，把月面著陸器和載人飛船分別送往地月轉移軌道；各自抵達環繞月球的軌道之后，載人飛船與著陸器交會對接；航天員從載人飛船進入月面著陸器中。

第二步：月面著陸器與飛船分離后，下降著陸于月面預定區域；航天員踏上月球，開展科學考察與樣品采集活動。

第三步：完成月面既定任務后，航天員乘坐著陸器上升至環月軌道，再次與載人飛船對接；航天員攜帶月球樣品等轉移至飛船，與著陸器分離，進行月地轉移返回地球。

為了實現中國人的首次載人登月，科研人員正在研制長征十號運載火箭、新一代載人飛船、月面著陸器、登月服和載人月球車等任務關鍵裝備。

三個“胖五”那么粗

為了將月面著陸器和載人飛船送入地月轉移軌道，我們需要運載能力更大的火箭，也就是目前正在研制的長征十號，又被稱為新一代載人運載火箭。

新一代載人火箭1:10模型 | Shujianyang

別看長征十號火箭身材高挑，它的“腰圍”實際上跟“胖五”（即現役中國推力最大的長征五號火箭）一樣，都達到了5米。另外，它捆綁的助推級直徑也是5米。

所以，長征十號實際上有三個“胖五”那么粗！

長征十號運載火箭簡介 | CMS

長征十號運載火箭使用液氧和煤油作為推進劑，相比于長征五號使用的液氫液氧，具有密度高、成本低、儲存簡單等優點。

長征十號運載火箭的基本型由助推器、芯一級、芯二級、芯三級、逃逸塔及整流罩組成，共有三級半。

其中，助推器和芯一級將各安裝7臺YF-100K火箭發動機，芯二級將安裝2臺YF-100M發動機，芯三級則安裝3臺YF-75E發動機。

這種構型的長征十號火箭高約92米，起飛質量約2200噸，近地軌道運載能力約70噸，奔月軌道的運載能力為27噸，比長征五號提高了3倍還多。

長征十號火箭的兩種構型 | 中國航天

此外，長征十號還有另外一種無助推的構型，一級火箭將按照可重復使用進行設計，執行中國空間站航天員及貨物運輸任務，從而優化空間站運營階段的運營成本。

長征十號運載火箭在首次執行載人任務之前，會經過幾次無人飛行的驗證，預計在2027年具備首飛條件。

來源：央視新聞

比神舟飛船大一圈

與長征十號火箭配合，把航天員送上太空的，將是新一代載人飛船。

新一代載人飛船全長8.8米，發射質量21.6噸，生活空間13立方米，具備高安全、高可靠、模塊化、多任務、可重復使用等特點，可將3名航天員送往月球軌道，往返近地軌道則可乘坐4-7名航天員。

新一代載人飛船模型，上半部分為返回艙，下半部分為服務艙 | Shujianyang

與現役的神舟載人飛船的三艙結構不同，新一代載人飛船采用了兩艙結構，由返回艙和服務艙構成。

返回艙是航天員的座艙和控制中樞，為乘員或有效載荷提供生存環境和保護屏障，是飛船上能夠安全返回地面的部分。按照設計，新一代載人飛船的返回艙可以重復使用。

返回艙采用圓錐形設計，外殼由復合材料制成，內部設有乘員座椅、控制臺、生命保障系統等設備。它具有高速再入大氣層和高溫防護能力，可以承受3000攝氏度以上的溫度。在著陸前會彈出3個降落傘，并利用氣囊緩沖著陸沖擊。

服務艙則是為返回艙提供動力、姿態控制、通信等支持服務的部分，根據不同任務需求可以更換不同類型和尺寸的服務艙，來適應近地空間和月球探測任務。服務艙在完成任務后會與返回艙分離，并在大氣層中燒毀。

發射階段，新一代載人飛船還將配備逃逸塔。一旦火箭出現故障，逃逸塔可以快速點火，把返回艙及時帶離故障火箭，保證航天員的安全。

新一代載人飛船簡介 | CMS

新一代載人飛船已經完成了兩次技術驗證任務，分別是2016年的多用途飛船縮比返回艙試驗和2020年的新一代載人飛船試驗船試驗。

這兩次試驗都成功實現了天地往返、高軌道機動飛行以及高速再入大氣層試驗，驗證了新一代載人飛船的關鍵技術和性能。

2020年返回地面的新一代載人飛船試驗船返回艙 | 中國航天報

未來，新一代載人飛船還將進行更多的試驗和改進，以期早日實現載人飛行。

往返月面，以及月球飆車

當新一代載人飛船抵達環繞月球的軌道之后，負責運送航天員往返月面的，將是另一枚長征十號發射至此的月面著陸器。

正在研制中的月面著陸器，重約26噸，由登月艙和推進艙組成，主要負責把航天員從環月軌道下降著陸月面并返回環月軌道。

月面著陸器模型，上半部分為登月艙，下半部分為推進艙 | Shujianyang 

其中，推進艙是為了實現從環月軌道到月面的下降過程而設計的部分，主要由一臺8噸級常規發動機（YF-58）和一甲基肼/四氧化二氮推進劑系統組成。

推進艙不僅是近月制動軌道控制的動力艙段，在登月下降過程中也將承擔動力減速任務，在距離月面較近處才會與登月艙分離，盡可能為后者節省燃料。

月面著陸器簡介 | CMS

登月艙是為了實現從月面到環月軌道的上升過程以及在月面進行駐留和探測而設計的部分，安裝有4臺改進型7500N變推力發動機（YF-36），具備一定的動力冗余功能來保證航天員的安全，也具有自主控制飛行能力。

登月艙是航天員的座艙，可以攜帶月球車和少量的科學載荷，并將兩名航天員送達月面。航天員登陸月球后，登月艙也將成為他們的月面生活中心、能源中心以及數據中心。

月球車概念圖 | CMS

其中，載人月球車重約200公斤，可以支持兩名航天員乘坐，在著陸地點周邊約10公里范圍內，開展月球采樣以及相應的月面實驗。目前，載人月球車研制方案正面向全社會公開征集。

正在研制的登月服則采用半硬式構型，單次工作時間不少于8小時，具備支持航天員月面出艙活動所需的作業、行走、攀爬、下蹲、駕車、人機協同等工作能力。

完成月面任務之后，航天員以及他們采集的月球樣本，將乘坐登月艙從月面點火起飛，返回環繞月球的軌道，與在那里待命的新一代載人飛船交會對接。

之后，航天員攜帶月面樣品乘坐新一代載人飛船返回地球，完成中國首次載人登月任務。

中國探月工程總設計師吳偉仁談載人登月 | 央視新聞

嫦娥四期，打造國際月球科研站

除了在2030年前完成中國載人登月任務以外，已經步入四期的嫦娥探月工程也在同步推進，將對月球南極展開綜合探測，為此后多國一同建立月球科研基地驗證部分技術。

來源：央視新聞

嫦娥六號任務將于2024年5月發射，將從月球南極附近采集大約2公斤的月壤樣本返回地球。

嫦娥七號任務計劃于2026年前后發射，由著陸器、飛躍器、中繼星組成，將對月球南極的環境與資源展開綜合探測。

嫦娥八號任務計劃于2028年前后發射，由著陸器、飛躍器、巡視器和月面作業機器人組成，著陸在嫦娥七號附近，并與其構成月球科研站基本型，驗證月球原位資源利用技術。

國際月球科學站概念圖 | CNSA

在此基礎之上，中國將牽頭打造國際月球科研站。目前，俄羅斯、巴基斯坦、阿聯酋和亞太空間合作組織等已簽約加入國際月球科研站，還有十余個國家和組織正在協議談判中。

最終的目標，是要在本世紀40年代建成實用的多功能月球基地，具備進行長期載人月球探測活動的能力，并驗證載人火星探測任務的技術和能力。

嫦娥五號著陸器在月球背面展開的五星紅旗（實拍） | CNSA/CLEP

回到本文開頭，兩名中國航天員在月面豎起五星紅旗的場景，將不再是遙不可及的夢想。我們有可能在7年內，親眼見證這一歷史性的時刻。

而這，只是中國載人深空探索的開始。

載人登月任務將推動中國的載人航天技術實現由近地走向深空的跨越式發展。這意味著中國的載人航天技術將從主要針對近地軌道的活動，發展到能夠進行更遠距離的太空探索。

在接下來的20年里，我們將看到中國牽頭在月球上建立實用的多功能月球基地，展開長期載人月球探測，并驗證載人火星探測任務的技術和能力，為未來的火星探測任務做好準備。

這是一個充滿挑戰和機遇的新時代，中國正在向更深的宇宙進發。

這一次，我們的目標，真的是星辰大海！

封面圖來源：圖蟲創意

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