10月31日,第七屆載人航天學術大會在北京航空航天大學舉行。中國載人航天工程副總設計師兼月球探測工程總設計師王翔在大會上披露了幾個關鍵數字:中國計畫在2030年前實現中國人登陸月球,首次載人月球探測任務乘組由三人組成,其中兩人將著陸月球表面。
任務怎麼飛,是這則消息裡最值得細看的一段。整個任務採「兩次發射、一次登月」的環月軌道對接模式:先用一枚長徵十號運載火箭把著陸器送往月球軌道,再發射第二枚長徵十號,載著載人飛船追上去,與著陸器在環月軌道交會對接。太空人從飛船進入著陸器,與飛船分離後降落月面,開展科學探測。任務結束後,太空人搭乘著陸器從月面上升,回到月球軌道與載人飛船進行第二次交會對接,再搭飛船返回地球。
為什麼要拆成兩次發射
用日常的比喻來說,這就像搬家時不硬把所有家當塞進一臺車,而是先派一臺卡車把大型家具運到定點,人再開轎車過去會合。登月需要的推進劑、著陸裝備與乘員艙全部加起來,超過單枚火箭一次能送上軌道的份量,於是任務設計把貨與人分成兩趟,在月球軌道上「會車」。
這個選擇的好處是不必研發一枚史無前例的超重型火箭,可以把負擔分散到兩枚長徵十號上。代價是任務多了一個極度講究的環節:軌道對接。在距離地球約38萬公里的月球軌道上,兩個飛行器要以精確的相對速度靠上、鎖住,任何誤差都沒有大氣層幫忙緩衝。整個任務實際上要完成兩次這樣的對接,一次在出發階段,一次在返回階段。
對照美國當年阿波羅計畫用單枚土星五號把指令艙與登月艙一起送出的做法,中國這套架構等於把火箭研發的難關,換成了軌道操作與飛行器自主對接技術的難關。而後者正是中國載人航天過去二十年在近地軌道反覆演練過的能力,交會對接從神舟系列到天宮太空站的建造過程中已是常規操作,只是這次把舞臺搬到月球軌道,通訊延遲與測控條件都嚴苛得多。
兩人登月,分工邏輯跟阿波羅同款
三人乘組、兩人著陸、一人留守軌道,這個編制與阿波羅任務一致。留守者的角色不是備援這麼簡單:載人飛船是唯一的返程票,軌道上必須有人維持飛船狀態,並在著陸器完成月面上升後執行第二次對接。換句話說,任務的生死線不在月面,而在那兩次軌道對接是否都能成功。
對工程團隊而言,兩人登月的編制也決定了著陸器的規模:要容納兩名太空人加科學載荷,從月面起飛時還要帶著他們回到軌道。著陸器因此是整個任務裡功能最密集的一個飛行器,降落、月面作業、上升,三種角色集於一身。
王翔在大會上表示,目前中國月球探測工程登月階段任務的各項研製建設工作正在紮實推進。官方口徑沒有給出具體的發射窗口,外界也不宜自行推測時程。
所以呢:看後續訊號,看哪幾個節點
對一般讀者來說,這則消息的「可用判斷」在於知道往後該盯哪些節點,而不是只看「2030年前」這個年份。第一是長徵十號的試飛進度,兩次發射的架構能不能成立,取決於這枚火箭何時完成首飛與載人鑑定飛行。第二是著陸器與載人飛船(目前的登月版飛船)的無人驗證任務,尤其是月球軌道交會對接能否在不載人的情況下先演一遍。第三才是乘組選拔與訓練的公開節奏。
商業層面上,這與我們先前分析的朱雀三號火箭回收對商業發射計價方式的影響屬於同一條更大的敘事線:中國航天的發射需求正在從單次任務走向體系化,國家隊的重型火箭與民營火箭的可重複使用,各自佔住不同的噸位與成本區間。載人登月若是2030年前實現,長徵十號的量產與發射場周轉能力,會是比登月本身更早反映出來的產業訊號。
月球軌道上的那次會車,是整個任務設計裡最安靜也最關鍵的幾分鐘。屆時螢幕前的觀眾看到兩個光點緩緩靠近、鎖定,那一下,比踏上月面的腳印更早決定任務成敗。