中国登月巧思：不学美国造“巨无霸”，用2200吨火箭送26吨登月舱

咱上次不是讲到阿尔忒弥斯计划嘛。这次就来聊聊咱们中国自己的载人登月计划，以及配套的火箭和飞船。

首先呢，咱们的盘算一下，载人登月，一切技术装备都是为人服务的嘛。阿波罗计划是送了2个人上月球，一个在环月轨道上的负责留守，一共是3个人。美国的阿尔忒弥斯计划是送4个人去，2个人负责登月，2个人在环月轨道上留守。当然，随着计划的不断深入，也有可能4个人都下去。不过这都是将来的事儿啦。

苏联设计的登月舱模型

苏联计划是送2个人去月球，1个人独自登月，1个在轨道留守。他们的火箭运载能力有限，登月舱很小，只能塞1个人。后来嘛，这个计划也黄了。

咱们到底派几个人去呢？目前看来，按照阿波罗计划的配置是比较合理的。两个下去互相照应，一个在环月轨道留守，相对来讲比较划算。看来，新的飞船肯定要装3个人，最起码是3个人。

咱们国家的习惯绝对是物尽其用。刚好啊，神州飞船也需要换代了，登月飞船最好是能够一鱼两吃。神州飞船是个三舱结构，一个飞船，屁股后边接着服务舱，带着发动机和燃料，还有太阳能电池板，前边还有个轨道舱呢。基本上相当于一室一厅。因为研发神州飞船的时候，咱们还没有空间站。你要工作，你要做各种实验，总要有个工作间。生活区和工作区总要隔开的。三舱结构也是不得已而为之。你瞧人家马斯克的龙飞船，那就没这么麻烦，人家的飞船纯粹是个交通工具。人家就可以做得比较宽敞。

顶部的圆锥就是梦舟载人飞船

所以啊，咱们下一代的梦舟飞船就做了一鱼两吃的准备。带上大号服务舱，只装3个人，就可以当登月飞船用。换上小号服务舱，就可以一口气带着7个人飞向空间站。反正新版飞船个头大，里边容积也高，特别的宽敞。而且飞船还可以重复使用，也算是省钱的举措吧。

美国人的飞船都是在海上溅落，咱们的飞船既要考虑海上，也要考虑陆地。外加上飞船变大变重了，原有的火箭反推缓冲就不够用了。必须在飞船屁股后边弹出6个气囊来作为着陆缓冲。这东西水上和陆地都适用。

为了防止飞船落地的时候翻到。气囊的撒气也是有讲究的，是冲击最大的4个气囊先撒气，另外两个后撒气，这样可以有效防止飞船落地的时候翻跟头，航天员坐在里边能舒服不少。

咱们这个新版的梦舟飞船，用做登月飞船的时候，重量大概是26吨。这个重量比美国人的猎户座飞船稍微小一点，基本上是半斤八两。内部容积是13立方米，比猎户座的9立方米大了不少，也比马斯克的龙飞船大了不少。近地版轻一些，大概是14吨。

想当年，阿波罗登月计划采用的方式是一枚火箭就把登月舱和载人飞船都打上去，一起去月球。而现在中美两国采用的途径都是打两发火箭，一发是登月舱，一发是载人飞船，然后在环绕月球轨道上对接。区别在于，咱们是用同一种火箭打两发，美国人采用了不同的火箭，SLS只负责打飞船，星舰只负责发射登月舱。两国看似殊途同归，其实背后的动机完全不同。

美国人放弃了当初阿波罗飞船的方案是因为现在美国人的目标变了。他们想将来在月球上搞固定基地。登月的着陆器就变大了，没办法一发火箭全打上去。咱们是为了降低成本，用不着造土星5号那么大的火箭，也能实现登月。另外，小一点的火箭也并不完全是登月专用，还可以有其他的用途。这样一鱼多吃是最灵活，也最合算的。经营月球基地是个长期的买卖，得考成本问题。美国用星舰当登月舱不也是为了考虑成本问题吗？

飞船和登月舱在环月轨道上对接

咱们来大致对比一下土星5号、SLS和长征10号的设计。长征10号是3级半的设计，土星5号是3级，SLS是2级半。以登月火箭这个目标来讲，3级火箭比两级火箭赚便宜，只是稍微复杂点。土星5号发射重量大约3000吨，SLS是2600吨，长征10号只有2200吨。很明显，长征10号是最小的一个。近地轨道的运力大概是70吨，SLS达到95吨，土星5号更是达到了惊人的140吨，几乎就是长征10号的两倍。

长征10号的起飞推力大概是2700吨。 SLS火箭的起飞推力达到了恐怖的3900吨。土星5号的起飞推力只有3500吨，也就是说SLS的起飞推力比土星5号还大。但是运送能力远远不如土星5号。

如果看地月转移轨道运载能力，那就更加奇怪了。长征10号和SLS现在居然是差不多的，都是27吨左右。土星5号明显大了快一倍，大概是48.6吨。由此可见，当初冯布劳恩主持设计出这枚土星5号，真的是优化到了极致。长征10号虽然比它小很多，但是好在长征10号灵活性比它好得多，土星5号几乎只能用来登月或者发射超大型的空间站，否则根本用不上这么大的家伙。

长征10号的模型

长征10号火箭舰体的直径只有5米，芯级火箭使用了7台YF-100K发动机，摆成一个六边形。每一台推力最大130吨，两枚助推器和一级火箭实际上是一模一样的。3根火箭捆在一起，21台发动机，总推力2700吨左右。

搞出这么大的火箭，还是沿用了在长征5号上成熟的5米直径的结构，使用长征5号上已经成熟的YF-100系列发动机。没有多少技术上的拦路虎，而且还比较实用。长征10号的二级火箭用2台YF-100M型真空优化的发动机，每一台推力145吨。顶上的第三级用的是氢氧火箭，3台YF-75E，足够把26吨的飞船送入地月转移轨道。

长征10号的各种构型

当然，我如果把助推器拆掉，只用芯级火箭，推力也有900吨呢。配上一个合适的上面级，就可以用来发射卫星，发射载人飞船。虽然发射能力不如土星5号那么恐怖，但是用途广泛。所以咱们在整个系统的构型上是下了不少功夫，动用了不少的巧心思的。其中也包括可以回收。大家前一阵子也都看到了长征10号的芯级火箭在做飞船最大动压分离实验的时候，顺便玩儿了一把回收测试。要是将来回收技术成熟，价钱会更加便宜。

最倒霉的就是那个SLS，纯属两边不讨好。这枚火箭明显比长征10号大了一大截，但是地月转移轨道的运载能力居然是半斤八两，梦舟飞船26吨，猎户座飞船26.5吨，真的没差多少，咱们的容积还比它大，美国人是怎么搞的？

说到底是因为SLS这枚火箭的设计结构是不合理的。固体火箭助推器的推力固然大得惊人，但是烧的太快，没推几秒钟，燃料就烧光了。氢氧发动机的比冲虽然非常高，特别是航天飞机的那个氢氧发动机RS25，真的是比冲非常的逆天。但架不住液氢的密度太低了呀，你不得不造一个体积庞大的燃料罐。而且这个燃料罐不仅仅要承受液氢液氧的重量。旁边还要挂两个推力巨大的固体助推器。你要是造的不够结实，还架不住这两个家伙撕扯呀，一来二去总重量就上去了。

另外，它老先生是个二级火箭，采用了两级半的构型，上面级虽然也是氢氧发动机，但无奈它只有一台RL-10啊，这个能力太孱弱了。三级火箭比二级火箭强在哪里？就是强在可以提前扔掉死重。一般来讲，大小差不多的火箭，三级要比二级运载能力强，但是贵了点，毕竟多了一组发动机，多了一步流程。

所以啊，美国人用了非常别扭的技术，造出了一枚大火箭，这个火箭看上去指标非常的强大，但是运载能力不怎么样。而且这枚火箭就是登月的专用火箭，它实在派不上别的用场了，发射频率高也高不到哪里去，NASA也没有办法去分摊成本呀。上次我们也说了，这就是国会的老爷们为了保住百万漕工衣食所系搞出来的玩意儿。

说完飞船和火箭，下边咱们来好好分析一下登月舱的结构。蓝月亮是个比较古典的登月舱，因为它的结构和阿波罗飞船是一模一样的，只是现在蓝月亮的个头更大，重量达到了45吨级别。当初阿波罗的登月舱只有14~15吨，蓝月亮明显是为了长期驻扎做准备的。

蓝月亮载人登月版也分上升段和下降段，动力全面氢氧化。当初阿波罗用的是偏二甲肼+四氧化二氮，这东西是个常温推进剂。这次蓝月亮采用的是氢氧发动机，低温液体能否在月球上坚持一个月，那就很难说了，不过这是人家惦记的是月球上的水冰，如果有水，有冰，咱电解以后直接就可以获取氢氧燃料。人家打到是这个算盘，你别说，这个算盘打得还是蛮精明的。

蓝月亮登月舱

但是，氢氧这种燃料是极其难伺候，因为温度太低了，液氧是-183度，液氢是-253度。这不是靠风扇吹风就能解决的。

月球上的热管理非常复杂，因为晒太阳那一面可以飙到零上一百多度，背阴面可以冷到零下一百多度。所以对氢氧低温燃料的保存，必须经过三道防线。首先就是隔热材料要给力，这种被动技能是最常见的手法。

另外，必须上主动制冷系统，才能应付这么极端的温度，制冷机靠的是压缩氦气，然后再减压来获取低温。没办法，在液氢的温度区间，还能保存气态的物质，也只有氦气了。低温燃料罐是离不开氦气的。抽取出来的热量，最后都要通过辐射散掉。

当然，还可以有意让液氢稍微泄漏出去一点，利用液氢的蒸发来降温。这个办法很管用。对了，月球上的一昼夜是将近一个月时间。白天只有14天，夜里环境温度很低。对燃料的保存有好处，但是对人的生存不理。您要在月球上居住一个月，热管理的确很麻烦。长期的居住，最后还得靠地下埋藏的居住舱，只靠登月舱是不行的。

月球基地设想图

蓝月亮登月舱的下降段由蓝色起源负责研发，上升段由洛克希德马丁负责研发，另外还有一个太空拖船，由诺斯罗普·格鲁门负责研发。反正是太空新势力和老牌承包商的组合。能把他们给逼到组团迎战，就是因为马斯克的星舰登月舱太豪横了。星舰能一次运几十吨的物资到月球，内部容积1000立方米，星舰本身的高度就有快50米了，即便是登月用的特别版本，也小不了多少。

星舰火箭本身的结构很简单，这是一枚直径9米的大粗胖子，屁股后边是6台猛禽发动机。猛禽3代发动机的推力是280吨，6台发动机推力大的惊人。着陆器降落的时候，还真的不能开这么大的发动机，要开这么大的发动机，那的吹起多少土壤啊，都快赶上沙尘暴了。登月舱下去不得弄得灰头土脸的呀？因此不得不专门在飞船的腰上加装了一圈小发动机，专门用来提供反推。这个位置比较高，距离地面起码二十多米，也不会掀起下边的月球尘埃。

猛禽火箭的内部主要体积都被燃料罐给占据了，头部有个空舱，那就是宇肮员们工作生活的地方。垂直落地以后，这个居住区到地面的距离起码有30米。宇航员还得坐悬挂吊篮从上边下来，月球车也得从上边吊下来，麻烦无比。还有呢，就是那个老生常谈的问题。这么高的火箭，万一躺下怎么办？你敢打包票，月球上就那么平整，一点磕磕绊绊都没有？这不是没有先例的，直觉机器公司的两枚月球探测器，都是着陆的时候绊了一下，然后就横躺在月球上。你登月舱弄得这么瘦高瘦高的，万一躺下，后果不堪设想。

所以，马老板的团队也不是没有动过脑筋，要不然干脆就横着下去算了。星舰登月舱的总重量是100吨左右。在月球上重力会变小，实际相当于地球上的十六七吨，所以只要着陆用的小发动机推力超过20吨就足够用了。发动机全部都布置在侧面，横着下去完全可能。没人规定这些小发动机一定要固定在腰上围一圈对吧。

但是问题来了，用些小发动机不足以把这么大的星舰登月舱从月球上带走。起飞是不可能靠小发动机的，必须开屁股后头的猛禽发动机才行。您竖着下去，方向刚好是对的，要走的时候，开屁股上的发动机就行。但是您要横着下去，麻烦就来了，屁股方向不对，发动机是横着的。这个问题就足够马斯克的团队头疼的了。

星舰横着降落的假想图

说白了，星舰真的不适合当登月舱来使用，马老板又不想大改。我估计最后还是加长着陆腿了事，反正火箭够大，着陆腿重一点就重一点吧。最后还是竖着下去。听说星舰登月舱要用激光雷达来实时扫描地表，专门用来找平坦的土地。马老板不是最讨厌激光雷达嘛，这个登月舱，他就不玩纯视觉自驾了。没办法，还得把激光雷达请回来啊。

咱们的揽月登月舱就不玩这么高难度的设计了，就是一个普通的登月舱，重量是26吨。和阿波罗计划的区别就是，咱们的只有推进段和着陆段。推进段负责减速刹车，燃料烧光以后就扔了。最后登月舱只要完成很少的工作，就可以着陆了。将来完事儿了，登月舱直接从月球上起飞，这样的设计简单高效，结构重量也更少。咱们长征10号并不是一枚特别大的火箭，运载能力有限，能轻一点当然更好。而且结构也更加简单明了。尽管如此，揽月登月舱也已经比阿波罗计划的登月舱大多了，足足大了10吨呢。

揽月登月舱

所以，大家去看揽月登月舱的实验画面，减速用的火箭不是在屁股底下，而是在侧面。就是为了位置高一点，尽量不把月面尘埃给吹起来。从月面起飞，用的也是同一套火箭。毕竟是月球，你把登月舱弄得灰头土脸的，也没法擦洗清洁。你别小看这个问题。月球上的尘埃黏性还是很大的，因为颗粒都很尖锐，带棱带角的。不像地球上的沙子，颗粒都被磨圆了。如果月壤到处沾染，处理起来很麻烦。灰尘可不是小事，电脑机箱，不还得定期清清灰嘛。

由此可见，咱们的揽月登月舱设计方案还是动了不少心思的。总而言之，咱们的方案整体上稳扎稳打，妥善可靠，充分考虑了技术的可行性，也考虑了经济上的可负担性，这二者缺一不可。咱们不着急，按计划是2030年登月。时间节点本来就在美国人的后面，咱们可没有紧赶慢赶的压力。压力还是留给美国人吧。

现在呢，阿尔忒弥斯计划的绕月也绕了，宇航员也兜回来了。下一步阿尔忒弥斯3号什么时候执行，咱们拭目以待。

好啦，咱们下回再说。