月面著陸器是航天員用于月球軌道和月球表面間運輸的器械,可攜帶月球車和少量科學載荷,由登月艙和推進艙兩艙組成。月面著陸器也是航天員登陸月球后的月面生活中心、能源中心及數據中心,支持開展月面駐留和月面活動。
研發原因
月球是距離地球最近的天體,但因大推力火箭技術復雜,研制困難,且不能重復使用等原因,不能直接采用大推力火箭將飛船直接發射到月球的方式。一般認為,人類飛往月球的方式主要有三種:地球軌道交會、月球軌道交會和雙軌道交會。1969年,阿波羅十一號采用月球軌道交會的方式成功著陸月球。
隨著科技的發展,人類登月的目的已不局限于簡單的探險和考察,而是要在月球上建造基地,繼而對月球進行全面的開發和利用,探尋在月球上長期工作和生活的可行方案。因此,人類重返月球需要新的飛行方式。
架構功能
結構簡介
月面著陸器由登月艙和推進艙兩艙組成,登月艙是用來載送宇航員在月球軌道上的飛船和月球表面之間往返的交通工具;推進艙又叫儀器艙或設備艙,內部裝載推進系統的發動機和推進劑,為飛船提供調整姿態和軌道以及制動減速所需要的動力。
具體作用
月面著陸器在阿波羅飛船上被稱為登月艙,但月球著陸器并非一個艙,而是一種著陸裝置。月球著陸器的作用是:將航天員從月球軌道送到月球表面;到達月面以后,當航天員在月面停留期間,月球著陸器還作為航天員的居住艙,供航天員在里面生活和工作;另外,著陸器上還裝有氣閘艙,供航天員完成出艙活動;當航天員完成月球探測任務后,月球著陸器的上升段負責將航天員送回月球軌道,與在月球軌道上的乘員探險飛行器交會和對接,航天員進入乘員探險飛行器并飛回地球。
外觀特點
2022年12月20日,“航天新征程”全網主題活動發布《中國空間站等你來出差》系列思政課,月面著陸器外觀與新一代載人飛船的現行改進方案被首次披露。
2023年2月24日下午,“逐夢寰宇問蒼穹——中國載人航天工程三十年成就展”開幕式在中國國家博物館西大廳舉行,月面著陸器與新一代載人飛船等載人登月主要飛行產品模型進行了首次展出。從國家博物館展出的月面著陸器模型來看,中國月面著陸器分為登月艙和推進艙兩個部分,登月艙與登月飛船流程相似,在單獨發射后進行近月制動,進入環月軌道,隨后實現前半段動力下降著陸。而推進艙配有28臺姿態控制發動機數量,將在完成任務之后進行分離。
航天應用
阿波羅登月艙
1969年,阿波羅十一號采用月球軌道交會的登月方式,以大型火箭將載有3名航天員的飛船發射到地球軌道?;鸺蛛x后,飛船依靠慣性從地球軌道飛到月球軌道。在月球軌道上,2名航天員從飛船指令艙進入登月艙,隨后,登月艙與指令艙分離。登月艙用制動火箭減速,最后降落在月面上。
返回時,啟動登月艙的上升發動機,在月球軌道上與指令艙會合和對接,航天員從登月艙返回指令艙,然后拋棄登月艙,開動指令艙火箭,從月球軌道飛向地球軌道。再入地球大氣層時,將指令艙后的服務艙拋棄,僅剩指令艙濺落在太平洋上。
乘員探險飛行器
2004年1月,美國總統布什正式宣布了“新空間探索計劃展望”,其中明確提出,乘員探險飛行器(crew exploration vehicle,簡稱CEV) 等一系列載人航天器將用來替代即將退役的航天飛機,并在2010年后啟用。
乘員探險飛行器在結構上與阿波羅飛船基本相似,長21米、重40噸,由乘員艙、飛離地球級和月球著陸器三部分構成。乘員艙是航天員生活和工作的地方,其外形與阿波羅飛船的指揮艙非常相似;飛離地球級就是一級火箭,用來將飛船推離地球軌道,飛往月球軌道;月球著陸器是航天員從月球軌道下降到月面上和從月面上返回月球軌道的運輸工具。乘員探險飛行器與阿波羅登月艙相比,擴大了月面著陸器著陸范圍,使飛行器可以在月面上的任何地方著陸。
牽牛星號登月艙
2005年,美國航空航天局宣布新登月計劃,并提出了新型載人登月月艙方案--月球表面訪問模塊(LSAM)。2007年12月,新型載人登月艙被命名為"牛郎星"。2010年美國總統奧巴馬宣布停止新登月計劃, "牽牛星"號登月艙未能進行飛行試驗。
牽牛星號登月艙的設計與阿波羅登月艙有不同的飛行過程——牽牛星號登月艙和飛船分別由運載火箭發射進入近地軌道,并在近地軌道交會對接形成組合體。飛行組合體由登月艙的火火箭發動機提供近月制動力。登月艙制動后,其飛行過程與阿波羅登月艙一致,攜帶航天員及科學載荷從月球輪軌道的下降和著陸到月面,支持航天員開展月面探測活動。月面任務完成后,登月艙攜帶航天員及月面樣品從月面起飛,上升進入月球軌道,并與載人飛船交會對接。
中國探月工程
2004年,中國探月工程正式啟動,又稱“嫦娥工程”,旨在通過對月球進行深入探測,實現月球表面的軟著陸、巡視、采樣返回以及建立月球基地等任務。分為“無人月球探測”“載人登月”和“建立月球基地”三個階段。
2013年12月2日,裝有天文望遠鏡和極紫外相機的“嫦娥三號探測器”成功發射升空,成為中國第一個在月球表面實現軟著陸的探測器,開展著陸器懸停、避障、降落及月面巡視勘察等任務。
新一代載人飛船
新一代載人飛船試驗船,是面向中國空間站運營及未來載人探月需求而研發的新一代天地往返運輸器,全長8.8米,發射質量21.6噸,具備高安全、高可靠、適應多任務和模塊化設計特點,主要用于驗證氣動熱防護、再入控制和群傘減速回收等關鍵技術。
以往神舟飛船艙體體積有限,航天員在兩艙之間往返時,行動多有局限。而新一代飛船由返回艙和密封艙兩艙構成,返回艙是整船的指令中心,也是航天員生活居住的地方;服務艙則提供動力和能源。為降低進入太空的成本,艙內的星敏感器、計算機等高價值的設備,經過優化設計,可由服務艙調整至返回艙安裝,從而實現回收重復利用。
參考資料 >
載人登月進度向前一大步:關鍵技術攻關完成,多型裝備齊頭并進.手機新浪網.2023-05-30
人類如何重返月球?.中國航天科技集團有限公司 .2023-05-30
神舟一號推進艙實物首次在滬展出,還能看到長二丁發動機殘骸.今日頭條.2023-05-30
航天新征程|堅定自信走好新時代的航天強國路.央視網.2023-05-30
“逐夢寰宇問蒼穹——中國載人航天工程三十年成就展”在京正式開幕 首次全面系統面向公眾展示工程發展歷程和建設成就.央視網.2023-05-30
原創 我國月面著陸器首次亮相,自帶月球車,與阿波羅登月艙有啥不同?.搜狐網.2023-05-30
中國新聞周刊:新一代航天器— 航天飛機的繼任者.中國新聞網.2023-05-30
“牽牛星”號登月艙.中國大百科全書.2023-05-30
“嫦娥家族”兄弟姐妹有很多!一圖帶你看懂中國探月工程.今日頭條.2023-05-30
嫦娥二號-最新動態.搜狐網.2023-05-29
嫦娥三號探測器.國家航天局.2023-05-30
我國新一代載人飛船試驗船將于8日返回.中國政府網.2023-05-30
中國空間站在軌建造任務即將啟幕.今日頭條.2023-05-30
新一代載人飛船試驗船首飛,可運送6-7名航天員.今日頭條.2023-05-30