不一定是LM-5,這個方案我比較推薦:

中國載人登月方案假想—921火箭環月軌道交會_嗶哩嗶哩 (゜-゜)つロ 乾杯~-bilibili?

b23.tv圖標


阿波羅計劃時,第三級一次點火2.75分鐘進入停泊軌道(185×185),繞地球一圈半後二次點火約5.2分鐘送入奔月軌道。

進入停泊軌道的載荷除了45噸的CSM外,還有土五的第三級(包括15.2噸的結構和大概70噸的剩餘燃料),簡單來說,土五送入LEO的質量大概130多噸,超過一半的是地月轉移的燃料,拿來燒這些燃料的是臺比沖421s的J2氫氧發動機(作為參考,YF-77比沖430s),這將近90噸的第三級是不計入有效載荷的。

回過頭來看長五為主力的地球軌道集合。拼個130噸的組合體沒超出我們現有的技術,不過5~6次發射的事,但這個大寶貝的地月轉移推進艙怎麼設計?就算你說先扔個屁股上裝著YF-77的空罐子上去,我覺得長五的整流罩也塞不下吧。

實際上我看其他答主的回答,方案都不是純正的地球軌道集合,都是地球軌道對接一次就馬上TLI,然後在月球軌道再次對接,就是為了避免把地月轉移的推進艙搞得太大。


從頭推導一下這麼做會遇到的困難。

假設使用四枚長徵五號B進行登月(其實並不太夠,這裡是為了方便計算):

  1. 使用兩枚長徵五號B發射兩臺地球出發級,一枚長徵五號B發射指令艙/服務艙(新一代載人飛船),一枚長徵五號B發射登月艙。
  • 困難1:目前僅有文昌航天發射場能發射長徵五號系列火箭。如果發射場準備時間過長,將無法避免液氫推進劑蒸發/宇航員在天上打轉轉。
  • 困難2:如果某臺火箭發射失敗了怎麼辦?整個計劃將嚴重推遲或者失敗(在軌的液氫蒸發,地球出發級變成沒用的廢鐵殼或者宇航員喫光補給,被迫返回地球。)

2. 兩座地球出發級與登月艙、服務艙對接。

  • 困難3:一般情況下將一艘飛船對接到目標航天器之前,飛船需要繞軌道飛行1-2圈改變傾角調整相位來進行對接前的準備工作,同時測控這麼多航天器進行對接的能力存疑。
  • 困難4:合適的LEO窗口至多每日一次,發射窗口較短,若發生髮射推遲等事件將大幅拖延整個計劃(液氫蒸發很嚴重,宇航員在軌賦閑也是不得了的事情)

3. 點燃地球出發級將登月艙與服務艙送入TLI。假設使用比沖438s的氫氧發動機(YF-75),該級幹質比取8,為了把22噸重的新一代載人飛船送入TLI,需要3120m/s的dV,計算得到需要一臺至少31.23噸重的地球出發級。

  • 困難5:長徵五號B沒有發射31噸物體進入LEO的能力。且為了長時間儲存氫氧推進劑,該上面級幹質比無法做到8一級。上面級的規模將顯著擴大,目前中國沒有火箭能將這枚地球出發級送入近地軌道。
    • 為瞭解決困難5,可以進行在軌加註,但是多一次火箭發射會極大地提升困難1,2,3,4的影響,容錯率將大幅下降。
    • 更新:如果採用在軌加註的方法,需要短時間內發射6-7次火箭,航天發射場的能力存疑。
  • 困難6:最合適的TLI窗口每月一次,若選擇其它窗口需要大量dv進行軌道修正,若等待下一窗口則地球出發級的燃料蒸發乾凈/宇航員餓死。
    • 更新:考慮到目前的火箭發射能力,只能在第一個月發射登月艙,一個月後發射載人飛船,暫時不知道登月艙組合體是否能在月球軌道上堅持一個月,但考慮到登月艙使用肼基燃料,似乎是可以做到的,難點在電力和熱控。

4. 隨後服務艙和登月艙各自進行剎車,被月球引力捕獲進入月球停泊軌道,進行對接。

  • 困難7:如何在月球軌道上對接?-嫦娥五號解決了這個問題,可喜可賀。
  • 困難8:登月艙是否需要一個額外動力進行剎車?那樣的話會導致困難5乘二,若使用登月艙自帶動力則無法帶太多東西到月面。

5. 展開登月任務

  • 與阿波羅計劃類似

6. 返回地球。

  • 與阿波羅計劃類似。

綜上,在整個登月過程中由於如上8個困難的影響(特別是困難5),我們很難利用長徵五號進行登月。且若強行推進則整個計劃的容錯率過低。(這八個困難的關係大約是解決一個會冒出來另外好幾個。)

因此,我們需要更大的火箭比如說921和長徵九號。


一圖流,湊合著看吧(注:圖裡的CZ-5E就是現有的CZ-5)


完全可以的,可以先發射登陸艙及服務艙組合體(25噸,登陸艙10噸,推力服務段15噸),直飛月球軌道,並進入環月軌道。

再發射新一代載人飛船高軌道版(22噸),然後發射推力服務艙(24噸)與載人飛船在LEO軌道對接後,擇機(窗口)前往月球軌道。

登陸艙與服務艙分離,然後載人飛船與登陸艙對接,宇航員轉移至登陸艙。

登陸艙分離,減速進入降軌。

登陸艙降落,勘探科考,

登陸艙上升級攜宇航員進入月軌。

對接載人飛船,轉移人員。

分離登陸艙上升級,再次啟動推力服務艙,中間拋棄服務艙,使用飛船發動機返回地球軌道。減速,返回

登陸艙上升級再次與推力服務段對接,提高軌道,作為月軌巡視器使用。。。

但是如果有了921重型火箭那就又可以是另外一種玩法了。

目前官方給出的數據是70噸LEO,25噸的月球直達。那麼兩發921就能就能送50噸載荷去月球軌道,這玩法就太多了。。。

用我玩KSP的習慣是用中型火箭CZ5級別在400KM軌道打一個核心介面艙,然後送至少4個登陸/上升器,然後再打一個推力伺服器,把一起它們送到200KM環月軌道,要登月就派一艘飛船過去月軌對接就行。


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