談談登月的關鍵技術及相關軍事內涵 原創“BeChinese”

zt 談談登月的關鍵技術及相關軍事內涵  原創“BeChinese”


我是做航天器基礎理論研究的，登月的技術關鍵問題太大，關鍵技術太多,大體分為設備儀器和超大推力的火箭兩部分.

我們先以阿波羅登月方式來講一下設備儀器部分的關鍵技術概念:

阿波羅的方式是把飛船放到繞月軌道上,然後飛船分離成兩個部分,一部分是繞月衛星式的母艙,在月球軌道上饒圈子,等著從月球起飛的登月艙來和自己對接;第二部分就登月艙了,也就是離開母艙去月球表麵登月.

說到這,就容易明白了, 外太空的飛行設備的軌道對接將是一個極為重要的關鍵技術,這可不是地麵上的設備對接,因為地麵上有精確的地麵靜止物體為對接位置提供極為精確的位置坐標,但到了外太空,就沒有一個靜物給你提供坐標,隻能以遙感定位技術,這又涉及到了遙感控製等非常尖端的技術

年初中國打衛星,其實不僅是宣示武力,依我看更可能是測試對接和精確定位的水平. 美國為何如此震動你現在就應該明白了.其實,要精確定位,還涉及到精密製造的材料學方麵,但材料學還算不上關鍵技術.

此外,精確定位並非僅僅定個位,其中還隱含著一個更高的技術:精密控製.你想象一下:當太空中的兩個高速飛行的物體(母艙和登月艙)要對接在一起,如果速度差距太大會有什麽嚴重的後果? 那就是飛船解體! 即使不解體也會損壞,宇航員就完蛋了.美國對中國打衛星如此敏感,就是因為中國已經掌握了精密控製的水平.這種精密控製的水平用在核導彈上,將意味著精確打擊的水平.所以,美國非常緊張.

從打衛星來看,我肯定中國將使用母艙-登月艙的登月方式,而不是將飛船直接發到月球上去.因為這完全是兩個技術路線.

中國必將在五年內在海南,新疆,黑龍江,東海建立最好的觀測站,或我相信已經有了觀測站,否則不敢搞軌道對接.

中國登月第一大步驟已經完成, 既可靠的宇航員近地軌道往返係統。

進一步推測，中國下一步是建太空站或從飛船釋放小飛行器, 以測試對接的可靠性。這是登月前的第二大步驟。而對應的核導彈，將同步實現一彈多頭式的精確打擊，這是肯定的。中國不這麽公布，但美國俄羅斯日本印度都知道, 所以美國的反應最強烈。因為能精確對接，就意味著導彈與核彈的技術能和美國的技術比肩，所差別的就是數量而已，美國兩萬枚，中國幾百枚，不過死亡隻有一次，所以幾百枚也讓人煩著呢。

登月的另一個技術關鍵是超大推力的火箭.

為了把人從地球送入太空要用重量達幾十噸以上的火箭,在月球上要做到同樣的事,火箭也至少要十幾噸重.可是這十幾噸重的火箭是要從地球上生產並發射到太空去的,為了發射十幾噸重的物體,需要千噸以上的火箭(現在的航天技術,發射比仍然為100左右,也就是說,為了發射重量為1的物體,要用重量為100的火箭).生產這樣的超大推力的火箭是對材料力學的一大挑戰.

把另一個大推力火箭平安的送到月球上，更是困難。大推力火箭幾乎必須和登月艙合並起來登到月球表麵。大家知道，登月艙的落地位置實際就是另一個發射場，比如其地麵的結構如何？所以中國現在發射月球衛星，把月球的每一寸表麵都探測清楚，否則連個安全安置登月艙火箭的地方都沒有。日本前段時間發射的探月衛星目的之一就是給大推力火箭找落點，所以中國專家知道日本走到哪一步了. 中國要走在日本的前麵，就要在精確定位控製上走在前麵，讓日本即使對飛船的月球落點很清楚，但就是沒有定位依據--隻好又去求助於美國了，那我們也是沒有辦法的。

有趣的是印度，還停留在向屋頂扔石頭找落點的數學模擬上。

印度連月球表麵都不知道什麽樣，就要2012登月，簡直把登月想象成向屋頂扔石頭，石頭碎不了，倒是瓦碎了. 登月艙帶著大火箭落地時，比把用機器人把雞蛋放石頭上要困難的多.


登月隻有大國才能玩, 我在登月上非常看好中國,不看好日本, 俄羅斯和印度, 除非中國有動亂.

為什麽我不相信印度會走在中國前麵? 姑且不論材料設備的製造,僅論精確定位,印度就還沒理解其重要性,印度人喜歡用數學代替工程,所以永遠理解不了定位的工程含義. 印度以為中國一步登天，所以宣布要在2012年前登月，實在是有趣。2012年前印度能把精確定位控製搞懂就不錯了，就可以排在世界第五的位置了，至於登月，還有材料、製造等難關，再等30年，嗬嗬，先不提宇航員的保障。

我也不相信日本會走在中國前麵,為什麽? 日本國土小,而精確定位必須要用地麵的多點交叉來消掉誤差.日本人偷偷跑到中國新疆去測繪,其實並非日本人要吞並新疆--日本這樣做要撐破肚子的,而是日本在偷偷地找位置好為他們未來的衛星或飛船定位打好基礎.這一點一定要高度警惕. 所以，一定要堅決抵製日本在中國搞測繪，堅決反對日本擴大海軍，一定要收回台灣，他們定不了位, 就永遠在地麵上看月亮!




我們談偉大領袖毛主席，怎麽稱讚都不過分。

毛雖然不是做科技出身的，但他老人家是站在天上看地下，當初決策發展衛星、導彈、大飛機、計算機和生物技術，當時能有如此的遠見, 就是偉人與凡人的不同之處。鄧取消了大飛機和計算機項目，應當批評。不過鄧延續了衛星,導彈和生物技術，也算使他避免了鄧矮子的稱呼。

從“嫦娥一號”的三大任務就可以看出中國在為大火箭找發射場.

中國官方說，“嫦娥一號”的三大任務是:

(1)描畫月球平麵圖和立體地形地貌；
(2)觀測分析月球表層月壤成分
(3)三是研究月日、月地的空間環境。

其中前兩條就是找一個火箭發射場,第三條就是和定位有關並且保證別讓宇航員出事(比如射線和300度的溫差)或被落到月球上的流星給砸了.

這三條對外說起來完全是學術研究,什麽成分了,什麽平麵圖了,聽起來象化學和地理,但但火箭工程人員一看就知奧妙,在導彈技術人員那裏一看更是讓人驚心.

胡錦濤是搞理工出身的,理解這個非常快--盡管理解西方的人文霸道有點遲鈍.



看到大家對登月感興趣，就再多聊幾句。

前麵說了，需要大推力火箭把飛船送上月球軌道，但這隻是剛開了頭，也就是有了去，可還沒說就有回，為什麽？

一、減速技術的挑戰

飛船奔向月球軌道，就必須達到每秒至少約８公裏的速度離開地球，不過這個速度對於繞月飛行（成為月亮的衛星）來說又太快了，所以到了月球軌道後得減速，這個減速技術中國肯定已經有了：既然中國有地球同步衛星（典型的線速度是每秒3公裏），所以可以推斷，這一步的減速技術對中國美國俄羅斯和日本都不是挑戰，但對印度是挑戰，印度搞不了同步衛星，就不可能有象樣的減速技術。

對中國挑戰的減速技術是什麽？是登月倉離開月球軌道向月球表麵飛行的著陸減速技術。大家知道，月球沒有大氣，登月倉向月球表麵運動那可是標準的自由落體，越落越快，這時怎麽減速？地球上可以把宇航員放在著陸倉裏然後使用降落傘就可以著陸，比較安全（美國的阿波羅登月宇航員返回以及中國的楊利偉返回都是這個技術），但月球上沒大氣，所以必須用火箭減速。

從原理上講隻要火箭尾噴口朝下噴火就可以獲得反衝力得以減速。然而工程問題就不這麽簡單了。首先，登月倉獲得的反向噴力必須在重心外射的徑向上高度對稱，否則就把登月倉給控製歪了，本來要腳著地的，結果肚皮著地了，這就是船毀人亡的災難。要達到高度對稱，則燃料的供給係統就要非常精密－比如精密流量控製，然而登月倉不是實心的標準幾何形狀，而是充滿著各種形狀的設備和儀器，這樣對稱性就不是那麽容易實現了。對稱性還不算大的挑戰。更大挑戰是：登月倉由於是從月球軌道飛下來的，不是垂直下來的，而是螺旋切線靠近地麵的，這就給減速帶來了更嚴峻的挑戰：總不能讓登月倉邊翻跟頭邊貼近月麵吧？不僅要避免翻跟頭，還要在翻跟頭後調整回正確的姿態，這項技術的難度是非常大的。前蘇聯一直沒登月，很可能就是缺乏這項技術。

前蘇聯的軌道對接技術和大推力火箭都是領先的，和平號空間站的骨架是用鋼鐵做的，隻有大推力火箭才能把這麽重的東西送上去。此外，蘇聯反複向和平號空間站送宇航員表明，蘇聯的軌道對接技術很成熟。那蘇聯輸在哪呢？蘇聯沒有可靠的月球減速著陸技術，所以遲遲沒有登月――蘇聯雖然成功地發射過幾個探月設備到月球表麵上，但同時有很多探月設備快降落到月球表麵時就失去了聯係――顯然降落出了問題。


通俗點說，登月倉減速技術的難度可以這樣類比：就是我把雞蛋從二十層樓扔下去，然後你在地麵把雞蛋接住不打破――和武峽小說裏的很象，你的手勁要拿捏好，還要在極短的時間裏把雞蛋的下降速度變為零！


二、變軌技術的挑戰
就是飛船的軌道和姿態可以調整。這可是一件非常了不起的技術，和減速技術形似神不似。當登月倉返回繞月軌道與母倉對接時，即使定位技術很好，可必須考慮到這種情況：登月倉從月球起飛後可能會到達一個偏離母倉的軌道位置――比如著陸時燃料消耗太多或太少，導致登月倉離開月球時的重量不是最理想的狀態――這時無論登月倉還是母倉，必須有一個能夠變軌以達到互相接近的目的（年初中國打衛星就是采用變軌技術打的）。

僅變軌還不夠，因為登月倉要和母倉對接，就意味著兩倉的姿態必須得到嚴格的控製。本來要嘴對嘴，可大家走到一起了才發現嘴對著屁股，所以登月倉或母倉就必須調整姿態實現對接。對接後又要變軌，變軌後加速，回到繞地軌道上。

中國這次發射的嫦娥探月衛星，與美日的一個重要不同就是要變軌。打的旗號是研究月球背麵，實際上就是試驗對接技術和姿態調整技術。可見，中國已經開始研究登月倉和母倉的離合技術了，這一點上，中國走在了日本前麵――盡管日本發射的探月衛星比中國早兩個月，但日本的探月衛星主要研究月亮，而中國的不僅研究月亮，還要研究自由調整飛行器的姿態。

假如能對高速飛行器自由減速和調整姿態，那麽把這種技術用到核導彈上是什麽含義呢？就是智能型的精確定位導彈，可以邊飛行邊調整。當然，戰爭中的導彈由於最終要進入大氣，所以進入大氣後的應力將使導彈的姿態調整困難許多，然而登月倉的減速控製技術和姿態控製反饋係統和導彈的控製係統沒有本質的差別。這是為什麽美國如此關注中國登月的原因了。


美國在1969年就登月了，這表明美國的綜合科技實力確實很了不起，這一點，中國人應虛心學習，假如我們中國在2020年登月，則剛好相差了整整半個世紀。




附:
美媒感歎:中國射第一個月球衛星發出鮮明信號！

2007-10-19 07:27:57.0

中國下星期將發射中國第一顆人造月球衛星“嫦娥一號”。專家認為，中國在航天領域的發展無疑相當迅速，但是與美國仍有相當大的差距；而中國要成為國際空間站的一員取決於它的航天事業發展的透明度和遵守國際準則的誠意。
中國將在10月下旬發射“嫦娥一號”，這顆嫦娥衛星飛行時肩負三項繞月觀測重任：首先要描畫月球平麵圖和立體地形地貌；二是觀測分析月球表層月壤成分；三是研究月日、月地的空間環境。
美聯社說，嫦娥衛星攜有立體攝像機和分光儀以完成上述任務，充分體現中國在科技領域的進步。
德新社說，發射月球衛星是中國宏大的長期航天規劃的關鍵步驟，這項規劃包括在2020年設立永久性的宇宙空間實驗室。而近期的下一步是在2012年登上月球，接著是在2017年發射第三顆月球衛星，帶回礦物標本。
美聯社說，中國在2003年成為第一個把宇航員送上太空的亞洲國家，今年1月中國又以地麵反衛星導彈擊毀在太空的一顆廢棄的衛星，這一首開全球先例的做法震驚了世界。
卡托研究所學術事務部副主席詹姆斯.多恩認為，這次月球衛星的發射發出了中國科技發達的鮮明信號，會促進歐美航天事業的步伐。
多恩說：“中國的月球衛星發出鮮明信號，即中國不僅在經濟上突飛猛進，而且在科技領域也大有長進。這為美國宇航業爭取更多發展經費提供了論據，因為近五、六年來美國在這方麵的發展有所懈怠。而對歐洲國家也會產生促使努力發展航天業的動力。”
多恩認為，中國發射月球衛星提醒美國：航天領域競爭激烈，不能高枕無憂。
而傳統基金會的東南亞問題專家譚慎格卻認為，中國的航天業落後於日本，更不能和美國相提並論。
譚慎格說：“在航天業中國與日本相比的確存在差距。日本上個月也發射了月球衛星，運作非常成功，日本衛星的運作涉及三個先進的獨立宇宙飛行器，從目前的中國衛星航天計劃來看，中國的航天技術沒那麽先進。此外，美國第一次載人登月飛船發射於1961年，而8年後美國人才第一次登上月球。我想，需要經過8年的兩倍時間，中國宇航員才能登上月球。盡管如此，中國無疑是世界上名列前茅的科學發達國家之一。”
美聯社說，印度已經計劃在明年4月發射月球衛星。譚慎格也認為，中國發射月球衛星必將在亞太地區掀起科技競賽，日本和印度都不甘落後。
譚慎格說：“我認為，從亞太地區來看，印度和日本都會因此加倍努力發展本國航天業。日本要努力展示本國在技術和工程方麵仍然領先於中國。而印度也急於表現自己不容忽視的亞洲巨人身份。”
美聯社說，中國渴望成為國際空間站的一員，這個空間站已經有16個科技發達國家參與，中國科技部副部長李學勇說，希望中國成為第17名成員。
但是，譚慎格說，主要問題不僅在於中國的科技是否發達，而在於中國是否遵行國際準則，而且中國航天業的發展務必透明化。
譚慎格說：“任何有關國際空間站成員國的辯論都會涉及中國是否願意在遵行國際準則的前提下發展航天業。中國的地對空導彈擊毀軌道上的衛星引起國際恐慌，唯恐中國會采用類似的軍事手段。所以，各國必定會討論中國是否能在宇宙空間進行國際協作的問題。而在這之前，中國首先務必讓本國航天業的發展具有更大的透明度。”