谈谈登月的关键技术及相关军事内涵 原创“BeChinese”

zt 谈谈登月的关键技术及相关军事内涵  原创“BeChinese”


我是做航天器基础理论研究的，登月的技术关键问题太大，关键技术太多,大体分为设备仪器和超大推力的火箭两部分.

我们先以阿波罗登月方式来讲一下设备仪器部分的关键技术概念:

阿波罗的方式是把飞船放到绕月轨道上,然后飞船分离成两个部分,一部分是绕月卫星式的母舱,在月球轨道上饶圈子,等着从月球起飞的登月舱来和自己对接;第二部分就登月舱了,也就是离开母舱去月球表面登月.

说到这,就容易明白了, 外太空的飞行设备的轨道对接将是一个极为重要的关键技术,这可不是地面上的设备对接,因为地面上有精确的地面静止物体为对接位置提供极为精确的位置坐标,但到了外太空,就没有一个静物给你提供坐标,只能以遥感定位技术,这又涉及到了遥感控制等非常尖端的技术

年初中国打卫星,其实不仅是宣示武力,依我看更可能是测试对接和精确定位的水平. 美国为何如此震动你现在就应该明白了.其实,要精确定位,还涉及到精密制造的材料学方面,但材料学还算不上关键技术.

此外,精确定位并非仅仅定个位,其中还隐含着一个更高的技术:精密控制.你想象一下:当太空中的两个高速飞行的物体(母舱和登月舱)要对接在一起,如果速度差距太大会有什么严重的后果? 那就是飞船解体! 即使不解体也会损坏,宇航员就完蛋了.美国对中国打卫星如此敏感,就是因为中国已经掌握了精密控制的水平.这种精密控制的水平用在核导弹上,将意味着精确打击的水平.所以,美国非常紧张.

从打卫星来看,我肯定中国将使用母舱-登月舱的登月方式,而不是将飞船直接发到月球上去.因为这完全是两个技术路线.

中国必将在五年内在海南,新疆,黑龙江,东海建立最好的观测站,或我相信已经有了观测站,否则不敢搞轨道对接.

中国登月第一大步骤已经完成, 既可靠的宇航员近地轨道往返系统。

进一步推测，中国下一步是建太空站或从飞船释放小飞行器, 以测试对接的可靠性。这是登月前的第二大步骤。而对应的核导弹，将同步实现一弹多头式的精确打击，这是肯定的。中国不这么公布，但美国俄罗斯日本印度都知道, 所以美国的反应最强烈。因为能精确对接，就意味着导弹与核弹的技术能和美国的技术比肩，所差别的就是数量而已，美国两万枚，中国几百枚，不过死亡只有一次，所以几百枚也让人烦着呢。

登月的另一个技术关键是超大推力的火箭.

为了把人从地球送入太空要用重量达几十吨以上的火箭,在月球上要做到同样的事,火箭也至少要十几吨重.可是这十几吨重的火箭是要从地球上生产并发射到太空去的,为了发射十几吨重的物体,需要千吨以上的火箭(现在的航天技术,发射比仍然为100左右,也就是说,为了发射重量为1的物体,要用重量为100的火箭).生产这样的超大推力的火箭是对材料力学的一大挑战.

把另一个大推力火箭平安的送到月球上，更是困难。大推力火箭几乎必须和登月舱合并起来登到月球表面。大家知道，登月舱的落地位置实际就是另一个发射场，比如其地面的结构如何？所以中国现在发射月球卫星，把月球的每一寸表面都探测清楚，否则连个安全安置登月舱火箭的地方都没有。日本前段时间发射的探月卫星目的之一就是给大推力火箭找落点，所以中国专家知道日本走到哪一步了. 中国要走在日本的前面，就要在精确定位控制上走在前面，让日本即使对飞船的月球落点很清楚，但就是没有定位依据--只好又去求助于美国了，那我们也是没有办法的。

有趣的是印度，还停留在向屋顶扔石头找落点的数学模拟上。

印度连月球表面都不知道什么样，就要2012登月，简直把登月想象成向屋顶扔石头，石头碎不了，倒是瓦碎了. 登月舱带着大火箭落地时，比把用机器人把鸡蛋放石头上要困难的多.


登月只有大国才能玩, 我在登月上非常看好中国,不看好日本, 俄罗斯和印度, 除非中国有动乱.

为什么我不相信印度会走在中国前面? 姑且不论材料设备的制造,仅论精确定位,印度就还没理解其重要性,印度人喜欢用数学代替工程,所以永远理解不了定位的工程含义. 印度以为中国一步登天，所以宣布要在2012年前登月，实在是有趣。2012年前印度能把精确定位控制搞懂就不错了，就可以排在世界第五的位置了，至于登月，还有材料、制造等难关，再等30年，呵呵，先不提宇航员的保障。

我也不相信日本会走在中国前面,为什么? 日本国土小,而精确定位必须要用地面的多点交叉来消掉误差.日本人偷偷跑到中国新疆去测绘,其实并非日本人要吞并新疆--日本这样做要撑破肚子的,而是日本在偷偷地找位置好为他们未来的卫星或飞船定位打好基础.这一点一定要高度警惕. 所以，一定要坚决抵制日本在中国搞测绘，坚决反对日本扩大海军，一定要收回台湾，他们定不了位, 就永远在地面上看月亮!




我们谈伟大领袖毛主席，怎么称赞都不过分。

毛虽然不是做科技出身的，但他老人家是站在天上看地下，当初决策发展卫星、导弹、大飞机、计算机和生物技术，当时能有如此的远见, 就是伟人与凡人的不同之处。邓取消了大飞机和计算机项目，应当批评。不过邓延续了卫星,导弹和生物技术，也算使他避免了邓矮子的称呼。

从“嫦娥一号”的三大任务就可以看出中国在为大火箭找发射场.

中国官方说，“嫦娥一号”的三大任务是:

(1)描画月球平面图和立体地形地貌；
(2)观测分析月球表层月壤成分
(3)三是研究月日、月地的空间环境。

其中前两条就是找一个火箭发射场,第三条就是和定位有关并且保证别让宇航员出事(比如射线和300度的温差)或被落到月球上的流星给砸了.

这三条对外说起来完全是学术研究,什么成分了,什么平面图了,听起来象化学和地理,但但火箭工程人员一看就知奥妙,在导弹技术人员那里一看更是让人惊心.

胡锦涛是搞理工出身的,理解这个非常快--尽管理解西方的人文霸道有点迟钝.



看到大家对登月感兴趣，就再多聊几句。

前面说了，需要大推力火箭把飞船送上月球轨道，但这只是刚开了头，也就是有了去，可还没说就有回，为什么？

一、减速技术的挑战

飞船奔向月球轨道，就必须达到每秒至少约８公里的速度离开地球，不过这个速度对于绕月飞行（成为月亮的卫星）来说又太快了，所以到了月球轨道后得减速，这个减速技术中国肯定已经有了：既然中国有地球同步卫星（典型的线速度是每秒3公里），所以可以推断，这一步的减速技术对中国美国俄罗斯和日本都不是挑战，但对印度是挑战，印度搞不了同步卫星，就不可能有象样的减速技术。

对中国挑战的减速技术是什么？是登月仓离开月球轨道向月球表面飞行的着陆减速技术。大家知道，月球没有大气，登月仓向月球表面运动那可是标准的自由落体，越落越快，这时怎么减速？地球上可以把宇航员放在着陆仓里然后使用降落伞就可以着陆，比较安全（美国的阿波罗登月宇航员返回以及中国的杨利伟返回都是这个技术），但月球上没大气，所以必须用火箭减速。

从原理上讲只要火箭尾喷口朝下喷火就可以获得反冲力得以减速。然而工程问题就不这么简单了。首先，登月仓获得的反向喷力必须在重心外射的径向上高度对称，否则就把登月仓给控制歪了，本来要脚着地的，结果肚皮着地了，这就是船毁人亡的灾难。要达到高度对称，则燃料的供给系统就要非常精密－比如精密流量控制，然而登月仓不是实心的标准几何形状，而是充满着各种形状的设备和仪器，这样对称性就不是那么容易实现了。对称性还不算大的挑战。更大挑战是：登月仓由于是从月球轨道飞下来的，不是垂直下来的，而是螺旋切线靠近地面的，这就给减速带来了更严峻的挑战：总不能让登月仓边翻跟头边贴近月面吧？不仅要避免翻跟头，还要在翻跟头后调整回正确的姿态，这项技术的难度是非常大的。前苏联一直没登月，很可能就是缺乏这项技术。

前苏联的轨道对接技术和大推力火箭都是领先的，和平号空间站的骨架是用钢铁做的，只有大推力火箭才能把这么重的东西送上去。此外，苏联反复向和平号空间站送宇航员表明，苏联的轨道对接技术很成熟。那苏联输在哪呢？苏联没有可靠的月球减速着陆技术，所以迟迟没有登月――苏联虽然成功地发射过几个探月设备到月球表面上，但同时有很多探月设备快降落到月球表面时就失去了联系――显然降落出了问题。


通俗点说，登月仓减速技术的难度可以这样类比：就是我把鸡蛋从二十层楼扔下去，然后你在地面把鸡蛋接住不打破――和武峡小说里的很象，你的手劲要拿捏好，还要在极短的时间里把鸡蛋的下降速度变为零！


二、变轨技术的挑战
就是飞船的轨道和姿态可以调整。这可是一件非常了不起的技术，和减速技术形似神不似。当登月仓返回绕月轨道与母仓对接时，即使定位技术很好，可必须考虑到这种情况：登月仓从月球起飞后可能会到达一个偏离母仓的轨道位置――比如着陆时燃料消耗太多或太少，导致登月仓离开月球时的重量不是最理想的状态――这时无论登月仓还是母仓，必须有一个能够变轨以达到互相接近的目的（年初中国打卫星就是采用变轨技术打的）。

仅变轨还不够，因为登月仓要和母仓对接，就意味着两仓的姿态必须得到严格的控制。本来要嘴对嘴，可大家走到一起了才发现嘴对着屁股，所以登月仓或母仓就必须调整姿态实现对接。对接后又要变轨，变轨后加速，回到绕地轨道上。

中国这次发射的嫦娥探月卫星，与美日的一个重要不同就是要变轨。打的旗号是研究月球背面，实际上就是试验对接技术和姿态调整技术。可见，中国已经开始研究登月仓和母仓的离合技术了，这一点上，中国走在了日本前面――尽管日本发射的探月卫星比中国早两个月，但日本的探月卫星主要研究月亮，而中国的不仅研究月亮，还要研究自由调整飞行器的姿态。

假如能对高速飞行器自由减速和调整姿态，那么把这种技术用到核导弹上是什么含义呢？就是智能型的精确定位导弹，可以边飞行边调整。当然，战争中的导弹由于最终要进入大气，所以进入大气后的应力将使导弹的姿态调整困难许多，然而登月仓的减速控制技术和姿态控制反馈系统和导弹的控制系统没有本质的差别。这是为什么美国如此关注中国登月的原因了。


美国在1969年就登月了，这表明美国的综合科技实力确实很了不起，这一点，中国人应虚心学习，假如我们中国在2020年登月，则刚好相差了整整半个世纪。




附:
美媒感叹:中国射第一个月球卫星发出鲜明信号！

2007-10-19 07:27:57.0

中国下星期将发射中国第一颗人造月球卫星“嫦娥一号”。专家认为，中国在航天领域的发展无疑相当迅速，但是与美国仍有相当大的差距；而中国要成为国际空间站的一员取决于它的航天事业发展的透明度和遵守国际准则的诚意。
中国将在10月下旬发射“嫦娥一号”，这颗嫦娥卫星飞行时肩负三项绕月观测重任：首先要描画月球平面图和立体地形地貌；二是观测分析月球表层月壤成分；三是研究月日、月地的空间环境。
美联社说，嫦娥卫星携有立体摄像机和分光仪以完成上述任务，充分体现中国在科技领域的进步。
德新社说，发射月球卫星是中国宏大的长期航天规划的关键步骤，这项规划包括在2020年设立永久性的宇宙空间实验室。而近期的下一步是在2012年登上月球，接着是在2017年发射第三颗月球卫星，带回矿物标本。
美联社说，中国在2003年成为第一个把宇航员送上太空的亚洲国家，今年1月中国又以地面反卫星导弹击毁在太空的一颗废弃的卫星，这一首开全球先例的做法震惊了世界。
卡托研究所学术事务部副主席詹姆斯.多恩认为，这次月球卫星的发射发出了中国科技发达的鲜明信号，会促进欧美航天事业的步伐。
多恩说：“中国的月球卫星发出鲜明信号，即中国不仅在经济上突飞猛进，而且在科技领域也大有长进。这为美国宇航业争取更多发展经费提供了论据，因为近五、六年来美国在这方面的发展有所懈怠。而对欧洲国家也会产生促使努力发展航天业的动力。”
多恩认为，中国发射月球卫星提醒美国：航天领域竞争激烈，不能高枕无忧。
而传统基金会的东南亚问题专家谭慎格却认为，中国的航天业落后于日本，更不能和美国相提并论。
谭慎格说：“在航天业中国与日本相比的确存在差距。日本上个月也发射了月球卫星，运作非常成功，日本卫星的运作涉及三个先进的独立宇宙飞行器，从目前的中国卫星航天计划来看，中国的航天技术没那么先进。此外，美国第一次载人登月飞船发射于1961年，而8年后美国人才第一次登上月球。我想，需要经过8年的两倍时间，中国宇航员才能登上月球。尽管如此，中国无疑是世界上名列前茅的科学发达国家之一。”
美联社说，印度已经计划在明年4月发射月球卫星。谭慎格也认为，中国发射月球卫星必将在亚太地区掀起科技竞赛，日本和印度都不甘落后。
谭慎格说：“我认为，从亚太地区来看，印度和日本都会因此加倍努力发展本国航天业。日本要努力展示本国在技术和工程方面仍然领先于中国。而印度也急于表现自己不容忽视的亚洲巨人身份。”
美联社说，中国渴望成为国际空间站的一员，这个空间站已经有16个科技发达国家参与，中国科技部副部长李学勇说，希望中国成为第17名成员。
但是，谭慎格说，主要问题不仅在于中国的科技是否发达，而在于中国是否遵行国际准则，而且中国航天业的发展务必透明化。
谭慎格说：“任何有关国际空间站成员国的辩论都会涉及中国是否愿意在遵行国际准则的前提下发展航天业。中国的地对空导弹击毁轨道上的卫星引起国际恐慌，唯恐中国会采用类似的军事手段。所以，各国必定会讨论中国是否能在宇宙空间进行国际协作的问题。而在这之前，中国首先务必让本国航天业的发展具有更大的透明度。”