问题

我国探月工程四期初步规划获批,包括嫦娥六七八号任务,将建设无人和载人科研站,会带来哪些新突破?

回答
我国探月工程四期初步规划获批,这无疑是我国航天事业发展史上的一个重要里程碑,为我们描绘了一幅宏伟的月球探索蓝图。嫦娥六、七、八号任务的实施,以及后续无人和载人科研站的建设,将有望在多个维度上带来前所未有的新突破。

一、 科学探测能力的飞跃:

嫦娥六号:首次月球背面采样返回

嫦娥六号任务的核心目标是实现月球背面样品的首次采集和返回。这是人类探测月球以来从未触及过的领域。月球背面由于始终背对着地球,其地质构造、形成过程与月球正面可能存在显著差异。

地质科学的重塑: 月球背面,尤其是南极艾特肯盆地,被认为是月球上最大、最古老、最深的一个撞击坑。嫦娥六号在此区域的采样,有望获取月幔物质的样品。对这些样品的分析,将极大地深化我们对月球早期形成、演化历史,甚至太阳系早期撞击历史的理解。我们或许能从中找到月球早期火山活动、地幔演化的证据,揭示月球为何与地球形成相似的“伙伴行星”理论的奥秘。
地磁场的探秘: 月球的全球磁场早已消失,但月球背面一些区域仍保留着弱的残余磁场。嫦娥六号的任务之一将是开展对这些区域磁场的精细探测,这有助于我们理解月球磁场的演化过程,以及它对月球表面物质和环境的影响。
撞击过程的模拟校正: 南极艾特肯盆地是巨大的撞击事件形成的,对该区域样品的分析,可以更直接地验证和校正我们现有的撞击模型,了解大尺度撞击对行星体的影响。

嫦娥七号:月球南极精细探测的“全家桶”

嫦娥七号的任务将聚焦于月球南极,这是一个极具科学价值和战略意义的区域。

水冰资源的精确定位与赋存状态: 月球南极,尤其是永久阴影区的陨石坑内,被认为是月球上存在水冰的最可能地点。嫦娥七号将携带多个探测器,包括轨道器、着陆器、月球车、甚至一个小型飞行器,对这些区域进行高精度、全方位的探测。我们将有机会首次精确定位水冰的分布,了解其赋存的形态(如颗粒、薄冰层等),以及其化学成分,这对于未来月球基地的建设至关重要。
环境特性的深度描绘: 嫦娥七号还将对南极的月壤成分、温度、辐射等环境参数进行长期、连续的观测。这将为我们了解月球极地环境的独特性提供宝贵数据,为未来载人登陆和科研站选址提供科学依据。
“一器多用”的探索模式: 嫦娥七号的任务设计,集轨道器、着陆器、月球车、甚至可能包括“月球飞艇”等多种平台于一体,这种“一器多用”的协同探测模式,将大大提升探测效率和科学产出,为后续任务提供经验。

嫦娥八号:技术验证与资源利用的先行者

嫦娥八号的任务将是为后续载人登月和月球科研站建设铺平道路的关键一步。

月球原位资源利用(ISRU)技术的突破: 嫦娥八号最受关注的亮点之一就是将进行月球原位资源利用技术的现场试验。例如,利用月壤作为建筑材料,通过3D打印技术建造月球设施;或者尝试从月壤中提取氧气和金属等。这将是人类首次在月球上实现自主生产和制造,极大地降低未来月球基地的建设和运营成本,实现“就地取材”。
月球科研站关键技术的验证: 嫦娥八号还将承担一系列关键技术验证任务,包括月球机器人的自主作业能力、通信中继能力、以及低成本、高可靠性的登月技术等。这些技术的成功验证,将直接关系到未来载人月球探测的成败。
国际合作的平台: 嫦娥八号任务也有可能成为国际合作的重要平台,为其他国家提供参与月球探测的机会,共同推动人类对月球的认知。

二、 建设无人和载人科研站的战略意义:

建立人类在月球的“前哨”: 最终目标是建设一个集科学研究、技术试验、资源开发于一体的月球科研站。这标志着人类从“到访”月球迈向“常驻”月球的关键一步。

深度科学研究的基地: 月球科研站将成为进行月球地质学、月球物理学、月球空间环境等领域长期、系统的科学研究的固定基地。科学家们可以利用更先进的仪器设备,开展更复杂的实验,例如对月球内部结构的探测、月球磁场的长期监测、以及宇宙射线对生物体的长期影响等。
深空探测的前沿指挥中心: 月球作为距离地球最近的天体,是人类探索更遥远深空,如火星、小行星等的理想跳板和中转站。月球科研站可以作为深空探测任务的指挥、测控、通信节点,甚至作为部分任务的发射平台,大大提升深空探测的效率和可行性。
月球资源开发的试验田: 随着ISRU技术的不断成熟,月球科研站将能够实现对水冰、氦3等潜在资源的初步勘探和开发试验。例如,利用月球水冰制备航天器推进剂,为未来地月空间和深空探测任务提供“太空加油站”。

推动载人登月的实现: 建设无人科研站并开展一系列关键技术验证,是实现我国载人登月计划的重要基础。

验证载人月球生命保障技术: 在月球建立科研站,需要解决人在月球上的生存问题,包括提供氧气、水、食物、以及防护辐射等生命保障技术。这些技术在无人阶段的成功验证,是未来载人登月的前提。
积累月面作业经验: 载人登月不仅需要技术,更需要经验。月球科研站的建设和运行,将为我国航天员在月球表面进行科学考察、工程作业、甚至应对突发状况积累宝贵的实战经验。
提升航天员训练水平: 模拟月球环境的训练将更加逼真,有助于培养出一批高素质的航天员队伍,为未来的载人登月任务做好充分准备。

三、 潜在的科技与产业影响:

技术溢出效应: 探月工程四期涉及的先进技术,如深空通信、导航、测控、新材料、人工智能、机器人技术、先进制造(如3D打印)、生命保障技术等,都将可能带动相关领域的技术革新和产业升级,产生显著的“技术溢出”效应。
催生新兴产业: 随着月球科研站的建立和月球资源利用的探索,未来可能催生出新的产业,例如太空旅游、月球资源开采、月球商业物流等,为我国经济增长注入新的动力。
国际影响力与合作: 成功实施探月工程四期,并建设月球科研站,将进一步提升我国在国际航天领域的地位和影响力,为人类和平探索太空贡献中国力量,也为与其他国家开展更深入的太空合作奠定基础。

总而言之,我国探月工程四期的初步规划,特别是嫦娥六、七、八号任务以及无人和载人科研站的建设,不仅是对人类科学认知边界的拓展,更是对未来太空探索模式的创新。它将为我们揭示更多月球的奥秘,为人类走向更广阔的宇宙奠定坚实的基础,必将带来一系列振奋人心的科技突破和深远的历史意义。

网友意见

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暴论警告,我不常放暴论

首先,国务院去年9月不单单批准了探月四期,同时批准的还有行星探测工程,包含火星取样返回、小行星探测、木星系探测,还有远期的太阳系边界探测。

这说明什么呢?可以认为中国航天的下一步同样是像探月前三期和天问一号那样稳扎稳打,步步为营,在经慎中完成对自我的突破。我们规划任务少,但每次任务都和上一次比有着不小的跨越,这意味着只要有任何失败就可能直接断档。要知道美苏欧日的长期项目没有一个有我们的探月前三期那样稳当的,每一步都完全成功且超额完成预定任务。

从目前的规划上看,探月四期和行星探测工程依然会遵循当前的路线,即任务次数少,但每一次都相当于一次美苏当年那种所谓“旗舰级”任务:嫦娥七号多器合一,有轨道器,着陆器还有中继卫星模块;火星任务是一次实现绕落(天问一号已经完美实现),二次就要直接取样返回,而不像美国经历过多轮火星旗舰任务才开始考虑取样返回;2025年要一次性实现小行星环绕探测和取样返回;而在对木星的探测和太阳系边际探测,您听上去一定会认为这肯定是两次任务,但目前的规划是一次性发射,中间两器分离,一部分去探测木星和木星的卫星,另外一部分是类似新视野/旅行者/先驱者这类太阳系边界任务。

很明显,有关部门在做规划的时候是希望用最少的发射次数和任务经费来获得最大化的成果,当然这对航天科研部门的挑战是巨大的,因为这意味着每一次任务中的经过经过实际飞行得以验证的东西就少了很多。从好的方面来说,这是最大化地 利用有限的资源,去完成世界领先的创举。

但你也完全可以从另外一个角度来看这个问题,那就是国家在可以见到的未来中不会将资源倾斜在航天上。批复了探月四期和行星任务恰恰和这些出来采访的航天领导们说的相反,是对载人登月等项目的廉价替代,我不是说载人登月将来一定不会搞,但是短时间内(如很多专家所说的2026年)开始的几率是极其低的。

其实载人登月的方案早就已经成型,而且最核心的拦路虎——动力系统也已经准备完毕(登月火箭完全不涉及YF-135,YF-90,YF-79等高性能发动机,只需YF-100K和YF-75D)。中国使用的是两次发射,月球轨道对接的方案,可以说是载人登月中最经济,对运载能力需求最低的选项,人类的生产力发展也使得今天登月会比阿波罗时代要便宜很多。但即便如此,以人类目前的发展水平,在21世纪30年代前载人登月依然是一个(至少)上百亿美元级别吞金兽。而且钱只是一个很小的方面,它需要成千上万部门的协作,以今天中国航天国家队总体头大,分系统脚轻的现状,不改革就直接砸钱推怕是问题会不小。

但是我们不能只站在航天专业人士或是航天爱好者的角度来看问题,载人登月必然是也长时间是一个国家级巨系统工程,决策者不可能不从整个国计民生的角度来思考问题,也就是说,即便专业人士很讨厌听到“你这个项目有什么用?”“这个项目能赚多少钱”这类令人鄙夷的问题,但不给出一个令人信服的回答,人家是不可能拍板的。如果在冷战期间,哪怕你的回答是“我们就是需要用登月来证明我们的制度更好”,这也是一个非常令人信服的答案。但今天无疑情况并不一样,作为一个小学时代就是航天爱好者的人,我当然清楚阿波罗计划是如何全面带动和推进美国的科技发展的,但如果您机械地套用历史,不分析时代背景,机械地认为历史上发生过的就会完全在中国重演,那您可就大错特错了。先不说上世纪前半叶基础科学的蓬勃发展传到到工程应用这一基础条件的不同,就凭借当时美国已经在多项工程领域领先苏联,只是缺乏在航天上整合而形成创举的条件,就和今天中国是完全不同的现状。我的暴论点就在于此,后发工业化国家是很难依靠举国进行一次爆发性技术革命来完成对先发国家技术壁垒的攻克的,唯一的方法是依靠极为枯燥和漫长的持续投入来逐步蚕食掉别人的市场,最近能看见几个为数不多的成功领域,全是这样的过程。作为一个还存在大量高科技卡脖子领域的国家,我们是不能把资源倾斜在任何不直接有利于攻克技术壁垒的地方的。换句话说,就算你掌握了可控核聚变,美国人的芯片该卡你还是卡你,你最多是在别的领域谈判的筹码增加了而已,这本质上其实也是苏联当年的教训之一,我们的领导层对这一点无比清醒。

登月当然不光是技术盛宴,更是新时代的奇观,是国家实力最强的广告。施佬啊,王孟源等人多次提过这个观点,我本人也很认同,国家形象的塑造绝不是我们经常批判的面子工程,它有着极大的正外部性,可以在国际贸易中降低数不清的隐性成本,带来的好处不胜枚举。如果能成功登月,必然可以极大地改善国民自信心和中国的国际地位。但是我不认为今天的登月已经有上世纪60年代登月竞赛时期的那种效果了,请记住returns are always diminishing。 早在美国成功登月之后,格鲁什科在规划苏联航天的发展路径的时候就说,我们如果现在从送俩人上去再带回来,岂不是只会被美国人笑话?我们要做的是在月球建立永久性的基地!所以这也是为啥中俄会对“月球基地”那么执着,根据Anatoly Zak的说法,中国在本世纪前几年就购买了苏联时期巴尔明院士领导的设计局设计的全套月球基地方案,哦,顺便还买了几台RD-0120(我没有打错字,就是能源号上用的,不是RD-120)回来.....

月球基地是奇观,载人登火也是,总之在边际报酬递减的情况下还是否应当把“仅仅登月”本身作为奇观也很值得质疑。

当然,不论是月球基地还是载人登火,都至少需要长征九号级别的运载火箭,在921等有可能面临延宕或难产的情况下,长9的命运更是不得而知。而且就目前的情况看起来,发动机设计院和总体院之间仍然存在一定的分歧,立项更是遥遥无期。

当然,以上说的全部有可能被突然打脸,历史上类似情况反复上演。不过如果国家真的做出了上面的选择,我是完全能理解的,我们总是被飞速的发展和神一样的进步冲昏了头脑,忘了我们还没准备好.......



我就猜到评论区里会有这种评论,就展开了说一下吧。我没有说921或者长9会取消或者怎样,我说的难产的意思是2026年载人登月这个时间节点在现在看来几乎是不可能完成的,别跟我说什么铝锂合金储箱试制,什么长九的箭体环什么的,这才哪到哪啊,技术关深有成果不是很正常么,你去了解下长9关深一共多少经费再回来说话.....

27吨LTI构型的921一次性要用掉23台YF-100K/M,现在产能远远不足,当然我相信要是有决心2026年产能已经不是问题。登月涉及的那么多子系统先不说,我们来看一个公众比较容易接触到的系统——发射场?如果2026年实现载人登月,无人全程试验船起码得在2025年发射吧?请问发射需要发射工位吧?那么发射工位在哪里?得在文昌建设吧?按照发射场的施工周期现在早就应该开工了,否则绝无可能能赶上这个时间节点..... 你看文昌现在有开工的影子么?

到底是谁绷不住了.....

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近日,我国已正式批复嫦娥探月工程第四期任务,这意味着不仅嫦娥六、七、八号会成为现实,也意味着中俄共建月球科研站、中国载人登月都纳入日程。

关于探月的意义,曾错过人类航海时代、陆权时代、航空时代主导机会的中国最有发言权:如果不能在起步阶段就技术上达到并跑甚至领跑水平,便会迅速在一个新的时代开始后被强国甩下,基本不存在弯道超车的可能性,实现民族复兴何其艰难。

即便目光不放长远,领先的航天技术能给当下时代的反馈也是惊人的。可以说如果没有太空竞赛的时代促进,半导体、集成电路和芯片等行业很难发展到今天的高度,毕竟当年硅谷起步阶段一半左右的产出都是航天需求的订单,这直接促使了信息时代早期美国科技和人才的领先。再接地气一点,今天我们常用的各种便携式医疗设备、脱水食品、小型通信设备,甚至拯救爸爸妈妈们的尿不湿,都是经典的航天需求,要不恐怕也不会发展这么快。

所以,嫦娥探月的继续,将是我国冲击新时代乃至更长远领跑地位的一个重要基础。

在过去的嫦娥三期任务中,中国取得了举世瞩目的成就。2013年12月14日,嫦娥三号和玉兔一号成功软着陆月球,成为37年内再次访问月球的人类使者;2018年5月21日,鹊桥号出发,成为人类唯一地球/月球背后通信中继卫星;2019年1月3日,嫦娥四号和玉兔二号成功着陆月球背面南极-艾特肯盆地,实现人类探测器首次在月球背面软着陆;

2020年12月17日,嫦娥五号为人类时隔44年后再次取回月壤样本,而由于推进剂大幅剩余它的轨道器至今仍在太空中执行新的使命。

而未来,嫦娥六号计划在月球南极进行采样返回,嫦娥七号计划开展对月球地形地貌、物质成份、空间环境的综合探测,嫦娥八号将集中于科学探测试验和关键技术进一步突破。新一代载人飞船、新一代载人火箭和新一代重型运载火箭研发,都将持续突破并箭指月球。我国计划在下一个十年建立小型国际月球科研站,支持长时段、较大规模的科学探测。2030-2035年间,将其进行扩展,满足短期有人值守、长期自动运行的需求。最终,于2036年至2045年间建成综合型的月球基地,实现人类长期驻留,开发利用月球资源,保持定期的地月往返航班。

目前的太空时代,应该是人类发展历史上最大的机遇。毕竟,工业文明时代人类玩转的所有资源仅是这个光速0.13秒就能环绕的小破球,而目前太空时代直接把整个宇宙展现在我们面前,抵达任何一个角落都需要光速走465亿年。

整个宇宙的资源,是无穷的。人类发展的上限,也是无穷的。成为行星际生存的物种,是人类奋斗的究极目标。

中国,这次不能落下。

图源:国家航天局。

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