载人登月进度向前一大步：关键技术攻关完成，多型装备齐头并进

载人航天工程奋斗三十年终于在今年建成了具有国际先进水平的T字形三舱构型“天宫空间站”，再过不久神舟十五号载人飞船发射后，我们将迎来6名航天员同驻空间站的盛况，之后这座人类崭新的空间站将进入应用发展阶段，以后每年发射两艘神舟载人飞船、每两年发射三艘天舟货运飞船，空间站每年可产出超千项科学成果。

闪耀太空的天宫空间站

载人航天的下一步怎么走？

地球是人类的摇篮，而人类不可能永远待在摇篮里，拓展人类活动边际本就是发展航天的内生动力之一。

探月工程图形标识

载人航天的下一步还得从嫦娥探月工程图形标识中的那双脚印说起，该工程上马十八年以来，通过7次发射任务先后掌握了地月转移、绕月探测、月面登陆、月面巡视、月面采样、月面发射、月轨交会对接、月地转移与再入等一系列核心技术能力，其中嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号更是创造了三次登月连战连捷的骄人成绩，登月成功率高达100%，其中嫦娥五号任务中连贯实施的11个关键节点动作更被认为是载人登月的预演。

从上至下依次是：嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号

我们已经具备让“载人航天工程”与“嫦娥探月工程”在月球表面胜利会师的条件。

近日，载人航天工程总师周建平在2022航天大会主论坛上披露，我国载人航天走向深空的第一步将是登陆月球，目前已经进行多轮方案深化论证，完成关键技术攻关，正在研制新一代载人运载火箭、新一代载人飞船和月面着陆器，新一代载人飞船和月面着陆器具有更优的性能、更强的功能、更高的可靠性安全性，能够将3名航天员送入环月轨道，2名航天员登陆月球。

嫦娥五号上升器月面起飞

载人登月这件事如果放在十年前，我们更多的还是停留在纸面上的畅想与论证，而如今随着一系列关键装备研制工作的快速推进，载人登月水到渠成之日已经不再遥远。仅仅数天前，龙乐豪院士也在央视回应载人登月的时间问题，他表示“应该在2030年以前”。

实现载人登月之期已经不再遥远

载人登月如何实施？根据已知官方公开报道介绍，我们将实施基于月球轨道集合方案的载人登月，具体而言就是用两枚“新一代载人运载火箭”分别发射“新一代载人飞船”与“月面着陆器”，两器在月球轨道交会对接，飞船内的航天员进入月面着陆器实施载人登月。

新一代载人运载火箭、新一代载人飞船、月面着陆器是掌握载人登月能力的三大关键装备：

新一代载人运载火箭

火箭运力有多大，航天舞台就有多大。新一代载人运载火箭也被称为“长征五号改（CZ-5G）”，因为它继承并发展了大量长征五号火箭的装备与技术，该型火箭是基于“芯级并联方案”的“三级半构型火箭”。

新一代载人运载火箭

起飞级由5米直径的芯一级捆绑两枚与芯一级基本相同的助推器组成，配置21台125吨级泵后摆液氧煤油发动机，起飞推力约2600吨。

多发并联试制件

泵后摆液氧煤油发动机试车

芯二级直径5米，配置2台真空推力146吨级的液氧煤油发动机；

新一代载人运载火箭芯二级高空型泵后摆液氧煤油发动机试车

芯三级直径5米，配置3台真空推力9吨级的氢氧发动机。

高空氢氧发动机试车

三型发动机均已进入试车状态，其中芯三级使用的高空氢氧发动机试车累计时长更是已经突破1万秒。

新一代载人运载火箭总长约90米（长征五号总长约57米），起飞重量约2200吨，全面应用共底贮箱大大提高了运载效率，地月转移轨道运力可达27吨。作为一款载人火箭，它将基于高可靠的分级试飞方案进行验证飞行。

新一代载人运载火箭研制工作稳步推进

今年珠海航展亮相了一款130吨级变推力液氧煤油发动机，它将用于构建新一代载人运载火箭的重复使用动力系统，这意味着该型火箭将具备与重型猎鹰一样的起飞级垂直回收复用能力。

130吨级重复使用液氧煤油发动机

拓展垂直回收复用功能主要利好近地轨道任务，未来该火箭二级光杆版与新一代载人飞船组合执行天宫空间站天地往返任务时，运营成本将大幅降低。

官方对新一代载人运载火箭有过这样的表述：新一代载人运载火箭将用于载人月球探测工程中环月、绕月、登月等演示验证及飞行任务。

“环月”很好理解，比如嫦娥5T1为验证月地转移及高速再入大气任务就属于“环月”；

2030年以前载人登月逐渐成为共识

“绕月”指的应该是，新一代载人运载火箭发射新一代载人飞船至绕月轨道；

“登月”顾名思义就是发射月面着陆器，配合新一代载人飞船实施载人登月任务。

新一代载人运载火箭的首飞任务参考NASA的SLS重型火箭首飞任务，可以将新一代载人飞船发射至环月轨道进行验证试飞，即检验火箭，也检验飞船。

新一代载人飞船

新一代载人飞船试验船曾于两年前搭乘长征五号B首飞班车进行首飞验证，这是一款两舱构型飞船，由返回舱与服务舱组成，发射质量21.6吨，执行近地轨道任务时最大可载6至7名航天员，执行载人登月任务时可载3人。

新一代载人飞船“合罩”

返回舱应用了包括轻质碳基微烧蚀防热材料、自适应预测制导、世界最大推力单组元无毒无污染发动机在内的一系列具有世界领先水平的关键技术装备。

该飞船首次飞行就是两舱完整构型，这与猎户座飞船首次验证飞行只有返回舱完全不同，在首飞任务中飞船实施了9次自主变轨，最终抬升至7900公里的高轨轨道，成功验证了近第二宇宙速度热流条件下的再入隔热能力，以及基于群伞+气囊缓冲的无损着陆技术，飞船返回舱最终以直立姿态成功着陆于东风着陆场。

新一代载人飞船在轨图像

空投返回舱降落试验

成功着陆于东风着陆场的新一代载人飞船试验船返回舱

新飞船返回舱最大直径4.5米，满载重量约7吨，返回重量约6吨，内部容积达到了13立方米，居于世界各型新飞船之首。与之对比载人龙飞船是9.3立方米，猎户座飞船则是9立方米。

锥形钝头体构型返回舱

为什么可以有这么大的内部空间？轻质碳基微烧蚀防热材料的应用功不可没。

返回舱内部画面，右侧货格是用于载货测试。

返回舱内部可以布置工作区、娱乐区、餐饮区，甚至还有独立的卫生间，这与载人龙飞船的开放式卫生间是完全不同的体验。

数字化仿真模拟返回舱内部布局

为了提高安全性，返回舱自身也是两舱结构，分为密封舱与非密封舱两部分，进一步提高了安全性。同时为了使得重复使用价值最大化，大部分高价值设备都布置在返回舱内。

服务舱也有很多出彩的功能指标，比如光电转换效率达到34%的太阳翼，这一指标远远超过了当前天宫空间站应用的柔性太阳翼，也超过了国际空间站升级的新一代柔性太阳翼。

服务舱太阳翼

新一代载人飞船试验船

执行首飞任务的新一代载人飞船试验船的进度状态基本可以等同于昔日神舟一号，如今两年过去了，基于首飞数据与任务需求，新一代载人飞船的改进升级工作想必也进入到了深水区。

月面着陆器

基于公开信息可知，月面着陆器将是一种全新构型的航天器，以阿波罗登月舱、嫦娥五号着上组合体为例，带有月面发射功能的月面着陆器通常由“着陆器”与“上升器”两部分组成，着陆器承担月面着陆任务，上升器载航天员或样品在月面起飞。

阿波罗11号鹰号登月舱的“上升级”与“下降级”

我们的月面着陆器则不同，它将配置一款专门用于着陆过程中动力减速阶段的减速动力舱，待着陆器下降至距离月面一定高度后抛离，然后载着航天员的月面着陆器实施最后的精确避障与缓速降落任务，该着陆器的下降发动机也是月面发射用的发动机，如此设计的好处是尽可能降低着陆月面的重量。

央视报道月面着陆器的相关画面

通过央视报道画面可知，减速动力舱将配置80kN发动机，月面着陆器将配置7500N变推力发动机，这样一来就继承了嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号经过实际任务多次检验的金牌动力产品。除此之外，可以预见包括激光测速测距、激光三维成像等久经考验的避障敏感器设备也将助力载人登月任务的成功实施。

载人登月飞船与神舟飞船也有异曲同工之处，研制神舟载人飞船的目的是“载人为建站，建站为应用”，它所承担的使命是载人天地往返。如今发展载人登月飞船当然也不是像半个世纪前阿波罗登月工程那样“为了载人登月，而载人登月”，而是“载人登月也为建站，建站也为应用”，它所承担的使命是“载人地月往返”，这里的“站”指的就是由我国主导的“国际月面科研站”。

国际月面科研站

国际月面科研站分为“勘、建、用”三个阶段，正在推进的嫦娥探月四期工程中的嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号都属于国际月面科研站任务，到2035年我们将初步建成国际月面科研站，该站初期以无人智能探月为主，之后将拓展效率更高的人机协同探月，随着月球探测的深入推进，以月球资源为基础的开发应用将提上日程，地月空间经济圈可称得上是国际月面科研站的终极目标。

正如周建平总师所说，登陆月球是我国载人航天走向深空的第一步，那么第二步是什么？

建设航天强国的两阶段目标给出了答案：

第一阶段目标：2035年迈入航天强国前列，在重型运载火箭、新一代空间基础设施建设、空间站建设、探月工程和载人登月、行星探测等方面取得标志性成果；

第二阶段目标：2045年全面建成航天强国，在载人登火、国际月球科研站、行星际穿越、天地往返运输等方面取得标志性成果。

也就是说，我们已经树立了到本世纪中叶实施载人登陆火星的远景目标。