道阻且长的载人登月

月球，45亿年来作为地球忠实可靠的伴侣，孜孜不倦地为地球牵引潮汐， 勤勤恳恳地为地球屏蔽各种陨石、小行星等不速之客，无私地用一缕清辉寄挂了全世界诗人的思念和赞美，也点亮了无数孩童的遐想。从儒勒凡尔纳的《从地球到月球》开始，人类逐渐将故事中的登月变为了现实，现在人类又将月球定义为探索深空的前哨，开启了新一轮的探月热潮。

登月，不仅仅是因为月亮在那里，更是因为它带给我们的无限迷思，还有在它之中和之外的无限可能。但是，月球到地球的38万公里的道路并不是一条坦途，载人登月究竟难在哪里？让我们一窥究竟。

把人送到月球分为哪四步？

载人登月可以大致划分为四个阶段，到达月球、月球表面着陆、航天员探测作业、月面起飞并返回地球。与无人探测相比，载人登月最关键的要素是人，航天员的加入，使登月航天器的质量和体积规模显著增加，难度大幅提升。

首先是研制重型运载火箭。以我国探月工程嫦娥五号为例，不仅要发射我国质量最大的月球探测器，这部分就达到了8.2吨，还要能够为航天员提供环境控制和生命保护，在月面起飞，功能要求复杂、舱段更多，因此重量超过15吨，这对火箭的运载能力和安全性都提出极高要求。

嫦娥五号月球探测器示意图

月球着陆阶段，着陆缓冲和软着陆控制技术是关键。月球没有大气层，飞船减速要靠制动发动机，载人登月舱重量大，需要开展充分的技术验证，选择合适的缓冲方式、缓冲材料，优化参数，确保安全降落月面，同时需要精密的软着陆控制技术，确保登月舱降落到预定区域。

探测作业阶段，登月航天服技术是关键。航天员在月球表面活动，面对的是低重力、灰尘、高辐射和300多度昼夜温差的极端考验，登月航天服为航天员提供环境控制和生命支持，同时还要满足可活动性、灵活性和功效性要求，并且工作时间要长，安全可靠性要高，它是一艘穿在航天员身上的小型载人飞船。

月面起飞的难度在于月表起飞条件非常简陋，没有发射塔支持系统，而且着陆器不一定降落得四平八稳，很可能是在一个斜坡上。这就要求登月舱在着陆时准确降落在非常平坦的区域，同时上升舱具有自适应调整能力，可以准确进入交会轨道。

最后，返回舱返回时，将以接近第二宇宙速度进入地球大气层，会产生恐怖的热量，同时返回舱的再入攻角和再入轨道必须非常精确，使航天员在指定区域准确降落，而不是像“打水漂”一样被弹出大气层，或降落到地球上的危险区域。在这一阶段，返回舱的气动外形、放热和绝热设计、载入轨道设计与控制技术是重大技术挑战。

载人登月面临重重难关，真是忍不住感叹道阻且长，但是又期待行之将至。

人类探月先驱

上世纪60年代，美苏间掀起了激烈的太空竞赛，最终美国首先把航天员送上月球并安全返回，实现人类首次载人月球探测。

1961年，美国正式宣布阿波罗登月计划。美国宇航局首先就登月方案开展了1年多的详细论证，最终选择月球轨道对接方案。

根据该方案，3名航天员乘坐载人飞船，首先由火箭送到月球轨道。然后1名航天员停留在指令舱-服务舱组合体中绕月飞行，2名航天员乘坐登月舱着陆月球表面。返回时，2名航天员乘坐登月舱中的上升级，在月表起飞，与指令舱-服务舱组合体交会对接，最后脱离月球轨道返回地球。

方案的核心在于研制土星系列运载火箭和阿波罗飞船。与此同时，美国宇航局启动了“徘徊者号探测器”、“月球轨道环行器”“勘测者号探测器”三大探月计划和“双子星”载人飞行等一系列辅助计划，储备载人登月技术。

三大探月计划先后发射了21颗探测器，全面探查月球的基本信息，试验软着陆技术，充分考察登月地点的土壤和地质情况。“双子星”计划在不到两年时间里进行了2次无人飞行和10次载人飞行，训练航天员长时间飞行和舱外活动能力。

土星火箭和阿波罗飞船的研制集结了全美工业力量。土星五号的零部件超过560万个，由8000多家公司参与研制，火箭有40层楼高，起飞重量近3000吨，轻松就把46吨的阿波罗飞船送入轨道。阿波罗工程高峰期，2万家企业、200多所大学和80多个科研机构的40万人参与其中的各项工作。

1969年7月20日，举全美之力，阿姆斯特朗在月面上留下了第一个人类脚印，创造了人类航天史的新里程碑。

阿波罗11号载人飞船登陆月球

阿波罗计划创造了一个时代的工程学奇迹，留下了众多传奇故事。土星五号的可靠性设计值达到0.99，一次任务中只有十几个零件损坏。那时的计算机技术刚刚起步，体积庞大，阿波罗工程用远低于今天手机的运算能力，把人类送上月球，美国人调侃它是“开着洗衣机，横渡太平洋”。

走上新征程

50多年过去，阿波罗工程余晖未尽，新一轮探月热潮正在兴起。美国提出新的载人登月计划“阿尔忒弥斯”，将其作为未来十年太空探索和载人航天的核心。

阿尔忒弥斯计划的组成部分包括太空发射系统、“猎户座”飞船、“门户”地月空间站和月球着陆器。其中，太空发射系统和猎户座飞船负责把航天员送入月球轨道；“门户”是一个运行在月球轨道的小型空间站，就近提供登月补给、维护和通信中继等服务，降低月球探测成本；月球着陆器负责航天员在月球轨道和月球表面之间的往返。

目前，受各种因素制约，“门户”建设一再拖延，阿尔忒弥斯近期任务是尽早实施航天员重返月球，远期目标是通过建设“门户”，最终实现可长期维持的探月模式。

中国奔月梦想有望在我们这一代人手中实现。通过载人航天工程和探月三期工程，我国通过20年的积累点亮了载人月球探测的前置科技树，突破了空间生命科学、地月往返、月球着陆、月面起飞、再入返回等领域的关键技术，积累了丰富的工程经验和强大的人才队伍。2013年，我国就开始启动新一代载人飞船研制和载人登月先期论证工作，2020年，新一代载人飞船试验船成功发射，取得重要技术突破。

2021年，我国与俄罗斯签署合作建设国际月球科研站谅解备忘录，计划用5年左右的时间在月球南极开展科研站勘察工作，再用10年时间进行设施建设，建成具备能源系统、通信导航系统、远程运输系统、天地往返系统、地面支持系统和生命保障系统的基本型科研站。

探月四期工程已经启动，2030年前，我国将发射嫦娥六号、七号、八号探测器，进行月球南极采样返回，考察月球南极的环境气候、地形地貌和资源开发利用。随着新型载人飞船和新一代载人运载火箭的研制推进，我国载人登月的拼图已经逐渐完整。

载人登月是人类探索浩瀚宇宙、走出地球摇篮的必由之路。在新一轮探月热潮中，越来越多的国家参与进来，载人登月不再是热潮终点，而是更伟大征程的起点。载人登月不只是宣示能力的政治工程和短暂停留，而是以永久驻留和月球资源开发利用为目的长期活动。