湖光倒影 发表于 2023-9-17 01:12:29

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?

今年12月,我国嫦娥四号月球探测器将在月球背面软着陆。以此为起步,我国月球探测第四期工程将初步规划共四次任务,其后再建立建设月球科研站。
在今天(9月18日)举行的首届世界公众科学素质促进大会“太空探索与人类未来”分论坛上,中国国家航天局系统工程司司长李国平介绍了上述规划。
李国平表示,嫦娥一号、二号、三号、五号将完成月球探测“绕落回”三步走任务,我国正在规划接下来的月球探测第四期工程,初步计划包括四次任务。

胖六传奇 发表于 2023-9-17 01:12:58

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嫦娥七号

中国探月工程四期嫦娥七号任务将开展月球南极的环境与资源勘查,包括月球南极月表环境、月壤水冰和挥发组分等探测任务,获取全月球、着陆区与巡视区域的遥感和就位科学数据,并为月球科研站建设奠定基础。嫦娥七号将于2026 年前后发射。探测器包括:月球轨道器、着陆器、巡视器及飞跃器等,着陆区选址在月球南纬85°以上的南极-艾特肯盆地区域。
嫦娥七号任务科学目标:

[*]月壤水冰和挥发组分的探测与研究。
[*]月球形貌、成分和构造的高精度探测与研究。
[*]月球内部结构、磁场和热特性的探测与研究。
[*]月球南极月表环境的综合探测与研究。
[*]月基对地球磁尾和等离子体层的观测与研究。

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中国探月工程四期嫦娥七号/八号 制图:@YHY10250927

嫦娥七号任务搭载机会
1. 轨道器搭载项目

[*]单台设备最大包络尺寸:300mm×200mm×200mm
[*]设备工作环境温度:-60°C~+40°C
[*]可提供总重量:≤15kg
[*]可提供总功耗:≤100W(地月转移段) ≤50W(环月飞行段)。
[*]飞行轨道:环月轨道约200km圆轨道(短期200km×15km),倾角90°,轨道器设计寿命8 年。
2. 着陆器搭载项目

[*]单台设备最大包络尺寸:300mm×150mm×150mm
[*]设备工作环境温度:-60°C~+80°C(着陆月面前);-180°C~+80°C(着陆月面后);
[*]可提供主动热控。
[*]可提供总重量:≤10kg
[*]可提供总功耗:≤50W
[*]着陆器将在南纬85°以上撞击坑边缘的高地着陆,设计寿命8 年。
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ajlm 发表于 2023-9-17 01:13:34

反正过年了有空,就随便写两句。
在一切的开始之前,我需要问题主一下,载人科研站?有信源吗?虽然不排除匿名题主具有相当可靠的信息来源,但目前所有的公开报道均没有提及载人科研站的消息,还望慎重表述,因为这是完全不一样的技术路径,甚至可以说无人和有人的意义存在天壤之别。
以下是一点看法。

首先是以探月四期(含嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号)代表的无人月球科研站基本型。
嫦娥六号作为嫦娥五号的备份星,在嫦娥五号任务圆满成功的情况下,自然需要觅得更好的去处。实际上,目前的口径是“探月三期”已经随着“嫦娥五号”的顺利返回而圆满结束,原因就在于我国已经掌握了月表样本采集的技术,已经实现了探月工程“绕、落、回”三步走的工程目标。
《2021中国的航天》白皮书已经发布,“嫦娥六号”和“嫦娥七号”将作为我国月球极区探测的重要力量开展科学研究工作。如无意外,“嫦娥七号”将先于嫦娥六号发射。按照《白皮书》的描述,“嫦娥七号”将完成月球极区高精度着陆和阴影坑飞跃探测。显然,其目标将在月球大于南纬80°的撞击坑/环形山周边,这个着陆的难点更为突出,要求着陆器几乎着陆于环形山附近的山顶,稍有不慎就将落入永夜坑中,然而一旦成功,其收益也将同样丰厚——离月球极区的原位资源信息将通过“嫦娥七号”一手传输回地面,可以说,这又将是“人类历史上的第一次”。
而“嫦娥六号”需要实现的极区采样将进一步地让我们得到更加细致的信息——极区的月球样本从未获得,其科学研究价值将更高,而且有助于我们更加深入认识月球极区环境。
《白皮书》没有提及“嫦娥八号”的发射任务,即“嫦娥八号”将不早于2026年,但也将不晚于2030年发射。按照“月球科研站”的构想,我们很难去想象一个离“嫦娥六号”和“嫦娥七号”很远的科研站,“嫦娥八号”应当也是着陆于月球极区附近的探测器。
而月球极区本身就具备长期月面科学研究的条件,月球极区存在的长期光照区域(年光照时间占比≥80%)将提供较为稳定的能源,而高纬度带来的低太阳高度角又让月球极区的昼间温度相对较低,这些都有利于仪器的长期运行。一个例子就是,“嫦娥三号”“嫦娥四号”(包括月球车在内)需要在月夜休眠,而在月昼又需要若干天的时间“午睡”来抵抗日光直射,工作的连续性受到较大的影响。
因此,我国的无人月面科研站基本型在月球极区,是比较有讲究的。

第二是立足我国,联合国际的无人科研站。
“国际月球科研站”构想的提出大概可以追溯到懂王提出“阿尔忒弥斯”计划的时候。既然你老美做得了初一,敢借助“阿尔忒弥斯计划”把我们排除在外,那我们也可以做十五,另起一套“国际月球科研站”,在国际框架下把这件事情干好。而且我们首先可以跟俄罗斯合作,互相取长补短,来实现“国际”这一目标。
大家不要觉得俄罗斯航天已经是“日薄西山,气息奄奄”了,作为曾经的苏联主要部分,其在大型运载火箭、载人航天、数学等领域的工作仍然是相当出色且具有代表性的,现在不少人揶揄的“考古式科研”也从侧面展现了俄罗斯具有的技术潜力。
那么现在我们已经有了“嫦娥六号”、“嫦娥七号”、“嫦娥八号”,就可以基于这三个探测器,与俄罗斯的“月球-25”着陆器、“月球-26”轨道器和“月球-27”着陆器联合建设“国际月球科研站”,这就是“国际月球科研站”的基本状态。
即将签署的中俄国际月球科研站政府间协定,敲定两国合作的具体路线图,从去年签署谅解备忘录到今年,这件事可算是谈成了。中俄之间的月球探测器将真正实现月球探测的合作——中俄两国的月球探测器形成的科学数据均可以由中俄两国的轨道中继器转发,继而传输至各自的飞控中心。
而实际上,“天问一号”探测器的任务已经实现了这样的操作——只不过合作对象是欧空局,火星探测器的部分测控数据经由“火星快车”中继至欧空局的测控站,转发至我国。
那么,既然中俄已经搞了国际科研站,而且我们跟欧空局也有比较多的合作,那么老欧的墙脚是不是也能挖挖?我看是可以的。因此我认为,“国际月球科研站”的规模势必将不止中俄,其受益的国家群体将为庞大。更进一步的,月球上可以开展的工作很多,“国际月球科研站”的规模将会比原计划的更大,月球表面的探测器也将更多,探测器之间的组网也可能让“国际月球科研站”发挥更好的科学探索功能——例如我们要了解月球的内部结构,是否可以通过月球多点布设探测器的方式开展?全月球组网的科研站将与以往各个月球探测器“各自为战”的情况不同,让我们从全月球的角度去挖掘以往由于技术限制所难以验证的科学理论,这无疑也具有相当的吸引力。

第三是“后科研站时代”。
无人的科研站通过探测器组网,将极大扩增我们对于月球科学的认识,但是这些无人的设备在月表精密操作、随机条件应变、复杂任务扩展上仍然无法与人类相比。虽然我对于人工智能的发展相对较为乐观,但处理器的发展无法完全与机械结构的发展完全适配。巧妇难为无米之炊,即便大脑再强,没有合适的工具也无法满足未来的发展需求,因此从科学的角度来看,载人登月也将是必然需要开展的。
但是这就引发一个问题:载人登月需要实现的科学目标是什么?
我们大可以在这里从战略的角度说明载人登月的深远意义,但同时我们需要深刻地明白,载人登月将是一项非常烧钱的项目,成百上千亿人民币的投入必须要有一个具有说服力的战术层面理由,换句话说就是需要回应以下问题:
我国载人登月项目的创新性在哪里?
有哪些项目是一定非要人去月球不可的?
我们要实现什么科学目的?
我们要通过多少次登月活动实现这些科学目的?
……
这些问题需要非常认真地回答,载人登月项目整体布局需要仔细斟酌,每次载人登月任务,时间,地点,形成全面的科学研究方案(要知道这还没有算上工程实现方案,包括运载工具,环控生保,月面载荷等等),否则这笔钱完全可以用在其他的航天项目上。
这也就是为什么我国至今为止仍然没有公布任何载人登月立项的信息,这个项目需要论证很久。如果对这个时间概念没有心理准备的话,可以参考“长征五号”。“863”计划提出了“长征五号”运载火箭,而其首飞要到2016年,这是30年的跨度。
因此我有理由认为在世纪初,我国的载人登月计划就已经在论证了。可以预见的是,它还得再论一段时间。
但是有一点可以确定,未来的载人登月任务,其科学研究的效率将会远比半个世纪前更高,形如科考站的模式将可能是载人航天任务的一个发展目标。
而基于无人月球科研站、载人登月形成的理论和技术成果开展的月面长期驻留任务,恐怕相关技术还在不断摸索之中,尽管现在部分技术已经实现了突破,但想要将这些技术融合成为一个真正长期运行的科考站,恐怕还需要几十年。

对于我们普通人来说,能做的就是保持健康,好亲眼见证这未来吧。

xingji655 发表于 2023-9-17 01:14:04

感觉就和我玩KSP 的时候一样,试图以最低的成本和最少的发射次数,去完成最多的任务获得最多的经验。
好处是:这体现了我们航天技术的能力够强大,有信心去挑战这样前所未有的难度。如果一切顺利,那么我们的在这方面的效率将是美苏的数倍,能够让我们以极快的速度赶上,甚至赶超美苏。
坏处是:现实不比游戏,可以存档读档,可以暂停时间,而是开弓没有回头箭。极高的预期效率意味着一旦失败,后果也将是美苏同期的数倍,这对整个环节上的每一个点都提出了非常高的要求。
作为一个游戏宅,帮不上什么忙,只能衷心的祝愿所有航天工作者一帆风顺吧。

forevershe 发表于 2023-9-17 01:14:36

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。

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火星取样返回任务

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。

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木星和行星穿越合一任务

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.....

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弗拉基米尔·帕夫洛维奇·巴尔明(Влади́мир Па́влович Барми́н)

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.....

romi 发表于 2023-9-17 01:15:12

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。

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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;

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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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