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载人登月怎么这么难?
首先感谢邀请。我们的宇宙诞生138亿年前的大爆炸,如果没有那场大爆炸,今天的世界将不复存在,你我也将不会出现。50年前,美国宇航局的阿波罗11号飞船成功地进行了载人登月。而当时的宇航员阿姆斯特朗留下这样一句话:这是我个人的一小步,却是整个人类的一大步,载人登月真的十分的困难吗?
地月系统是45亿年前就存在的系统。地球和月球同时诞生。目前来看,今天的月球的轨道被地球锁定住了。因此如果今天我们看月球,无论怎么看都只能看到月球的一面。却看不到他的另一面。这就是原因,那么月球距离地球38万公里,为何直到今天,载人登陆月球的国家仍然很少呢!
太空是一个非常神奇的地方,你发现地球围绕太阳转,月球围绕地球转。因此他们都是在运动之中的,他们的轨道都在不断地发生改变,举个很简单的例子,如果地球和月球是静止不动的,那么我们以同一个速度就能到达月球。这只是一个时间问题。但是恰巧月球和地球都是在运动之中的,因此在发射载人登陆前,我们需要去计算轨道,哪怕是超级计算机,都需要进行万亿次的计算。因为稍有一点偏差,整个飞船和宇航员就会成为太空垃圾!
太空对于今天的人类来说是一片充满了死亡的地方,因为那里没有氧气,没有水源。并且包含着致命的辐射,这对于宇航员来说都是对生命的考验。并且太空之中,还有速度是子弹几十倍的陨石,这些陨石的威力甚至能将人造卫星摧毁掉。
载人登月,如果在保证物资充足的情况下,是可以进行载人登月的。因为速度快,物资的消耗就会减少,但是这也仅仅限于个人。如果是多人的情况下,光生活用品和物资就占据了一大部分,就连今天的国际空间站,都是靠着地面的补给存活的,并且我们还要考虑到返航的过程,火箭的燃料等众多的因素,最重要的就是宇航员的安全问题。因此进行载人登月前,需要考虑很多很多,对于科技不发达的国家,至少需要数年的时间才能完成!
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载人登月是一个庞大的系统工程,涉及很多领域的尖端科技,只有经济、技术上的强国才能玩得转,而目前只有美国在50年前达成这一目标,其他航天大国都还在努力中。
航天就已经是很难的事情了,世界上能够独立发射航天器的国家一个巴掌都数的过来,让动辄几百吨的火箭飞起来靠目前的化学燃料是很难实现的,燃料的燃烧效率,是保证推力的前提,而燃烧的高温又对发动机材料要求严格,还需要对燃料加压,发动机内部零部件的借口必须没有缝隙;火箭飞行时需要克服地球引力,会有频繁的震动,材料的抗疲劳性也很关键;要将航天器导入地球轨道,需要极为精密的测控系统,监测火箭飞行过程中的各项参数,而火箭飞行又很快,就需要十分灵敏且面积相当大的测控系统...这些只是是航天工程难点的九牛一毛,而要实现这些就需要庞大的工业基础了。
航天工程是涵盖了包含固体力学、流体力学(特别是空气动力学)、航天动力学、天体力学、热力学、导航、航空电子、自动控制、电机工程学、机械工程、通信工程、材料科学和制造等领域的尖端科技工程,现在有能力进行航天发射的国家,就是为数不多的工业基础庞大,而这些国家和地区同时又是经济实力强大、可以支撑航天工程建设的高消费的国家和地区。载人航天要在较为基础的航天工程更难一些,需要较大推力的火箭,且不容许失败,每次失败都代表着宇航员丧生,迄今已经至少有22名宇航员在事故中丧生。
火箭的作用只是将飞行器导入地球轨道或者转移轨道,其后就需要靠飞行器惯性自行飞行,要调整飞行参数就需要飞行器自带足够燃料,而月球距离地球遥远,飞行器过去都需要经过多次轨道调节,在完成登月任务后,又要带着宇航员从月球起飞,所以登月飞船就必须携带相当多燃料,美国登月时飞船总重量几十吨,那需要近地轨道运载能力超过100吨的重型火箭,制造难度又要比地球轨道载人航天再上一个大台阶。由于困难,必须慎重,所以在真正实施前需要经过大量的测试飞行,美国阿波罗计划期间,连带着进行了4个子计划,包括月球在轨、无人探测器登陆、月球轨道载人飞行。
载人登月这样的系统工程,目前来说绝不是小国家玩得起的,技术方面就有不可逾越的鸿沟,经济方面也有无法承受的压力,两方面加起来,就使得载人登月难上加难。
载人登月,说难也难,说不难也不难。要说难,确实,载人登月需要太多的技术支持,但凡中间有一个环节出现问题,都可能导致整个任务的失败。说不难,也有一定的道理,只要资金充足,人类可以在短期内将人类个体送往月球并安全返回,这几乎是必然的。
载人登月不同于月球探测器,探测器寿命终结后可以选择抛弃,属于单程旅游,但载人登月一定要保证可以返程,无形之中就增加了很多的工作量。此外,如果想要载人登月,那生命保障系统、食物、氧气等都必须携带充足以保证往返途中的生命维持,这些设备的重量比单纯一个探测器要重多了,也因此,需要更大的运载火箭才能够成功实现。这些原因成为了限制载人登月的一些原因。
再者而言,登月投资巨大也使得有登月想法的国家望而却步。登月太烧钱了,而且花费那么多钱,却仅仅是将人送往月球,去逛逛、扔点垃圾,然后带几个岩石标本回来,最后收入还没有花出去的多。这种不符合市场规律的情况,一般是不会有人做的。
可能有人要说了,那美国为什么在四十多年前就登月了?难道是假的吗? 不,登月的真实性不用怀疑,那些所谓的阴谋论说法只是单纯的博人眼球。美国登月实际上是美苏争霸过程中的畸形产物,是两国不计成果地竞赛一手促成的。那美国当初没有遇到过上述情况吗?有,但那个疯狂的年代,美国拥有着火箭历史上自重最大、运载能力全球第二的土星五号运载火箭,(第一是前苏联的能源号运载火箭)月球轨道的运载能力能够达到惊人的45吨!当时为了竞赛,美国根本不计花费,正是在那种社会背景下,美国才能成功实现载人登月,也是因为上述那些原因,美国在最后一次登月后的几十年,再没有送宇航员去过月球。
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登月的基本技术,要有一定的航天知识。载人登月难点多,如飞船登陆月面,宇航员生命保障系统,但最难的还是登月飞船从月面返回。
虽然月球引力只有地球六分之一,但飞船从月面起飞返回月球轨道并不容易且风险很大。原因之一是环境差。白天一百七八十度,夜晚零下一百六七十度。飞船在此环境保持正常并不容易。之二,月球上无飞船保障系统,(不像在地球上)一切靠宇航局和飞船自身,一旦出现故障后果不堪设想。如仪器故障,飞船歪倒(月面不平),宇航员生病等等,再加上飞船上有生命保障系统,质量就不能太小,一般认为至少需二十吨左右。飞船从降落,发动机停机,再到重启,飞船复飞,这过程一点问题不出谁也不敢打包票。
再来看看五十年前美国阿波罗登月。首先,阿波罗十一号载人登月前未进行无人飞船登月试验。这么重要的过程忽略就直接登月太过疯狂,也不符合基本科学做法。其次,NASA最初公布登月飞船从月面返回是靠爆炸螺栓。轰一一的一声把飞船炸离月面。这简直惊掉大牙!后来,NASA就不提这挡事了。还有,之后的阿波罗登月宇航员开月球车在月球飙车。也真科幻,要知道,月球白天温度是一百七八十度!在当初技术条件这太过超前。
未来中国登月,很可能先设立环月轨道保障仓(含指挥仓,救援预备航天员),月球上建登月平面,(由先期机器人,自动设备建设),还需月球飞船保障设备等。载人登月确实比探测器复杂多了,风险也大。从目前看,中国,美国己接近完成登月技术储备,未来十至十五年实现载人登月完全可能。
月球对中国十分重要,从不远将来看,建立月球航天基地,科学试验站,甚至月球军事基地等几乎可以肯定。大国争夺月球主导权将不可避免。月球不再是个神话,而是意义重大的新大陆!
以目前中国的航天水平,细节上的问题就不说了,大的方面主要还是缺少大推力火箭。
目前我国的最大推力火箭那就是长征5号了,而长征5号的地月转移轨道的运载能力最多只有8.2吨。这个能力只可以向月球发送无人飞船,但却不能承担载人飞船的任务。
以美国为例,当年的载人登月是依靠强大的土星5号,而土星5号的地月转移轨道运载能力是50吨,也只有这个运载能力才可以保证载人飞船完成任务。
阿波罗登月飞船分为三部分,指令舱,服务舱和登陆舱,指令舱是飞船的核心,登月时在月球轨道上待命;服务舱主要是返回时的燃料;登陆舱是搭载两名宇航员降落到月面并返回,因此又分为下降模块和上升模块,返回月球轨道的只有上升模块,将宇航员带回指令舱后,上升模块也就抛弃了。然后依靠服务舱的燃料返回地球。
因此,这样算下来,加上三名宇航员,还有众多的仪器,整个飞船的质量在45吨上下。这样看,只有50吨级的运载能力才可以。
我国目前研制中的长征9号运载火箭就是为了载人登月而准备的,其运载能力是与土星5号一个级别的。只有当长征9号火箭正式加入我们的火箭序列后,才会开始载人登月的任务。
至于其他的技术问题,相比较,以目前的技术来看都已不是难题。我们的大火箭尚需要10年左右的时间,包括验证和试飞,所以我们的载人登月目前是定在2030年左右。那时,其他的技术难题也应该全部解决了。
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