載人登月怎麼這麼難?

宗錡W


以目前中國的航天水平,細節上的問題就不說了,大的方面主要還是缺少大推力火箭。

目前我國的最大推力火箭那就是長征5號了,而長征5號的地月轉移軌道的運載能力最多隻有8.2噸。這個能力只可以向月球發送無人飛船,但卻不能承擔載人飛船的任務。

以美國為例,當年的載人登月是依靠強大的土星5號,而土星5號的地月轉移軌道運載能力是50噸,也只有這個運載能力才可以保證載人飛船完成任務。

阿波羅登月飛船分為三部分,指令艙,服務艙和登陸艙,指令艙是飛船的核心,登月時在月球軌道上待命;服務艙主要是返回時的燃料;登陸艙是搭載兩名宇航員降落到月面並返回,因此又分為下降模塊和上升模塊,返回月球軌道的只有上升模塊,將宇航員帶回指令艙後,上升模塊也就拋棄了。然後依靠服務艙的燃料返回地球。

因此,這樣算下來,加上三名宇航員,還有眾多的儀器,整個飛船的質量在45噸上下。這樣看,只有50噸級的運載能力才可以。

我國目前研製中的長征9號運載火箭就是為了載人登月而準備的,其運載能力是與土星5號一個級別的。只有當長征9號火箭正式加入我們的火箭序列後,才會開始載人登月的任務。

至於其他的技術問題,相比較,以目前的技術來看都已不是難題。我們的大火箭尚需要10年左右的時間,包括驗證和試飛,所以我們的載人登月目前是定在2030年左右。那時,其他的技術難題也應該全部解決了。


寒蕭99


載人登月,說難也難,說不難也不難。要說難,確實,載人登月需要太多的技術支持,但凡中間有一個環節出現問題,都可能導致整個任務的失敗。說不難,也有一定的道理,只要資金充足,人類可以在短期內將人類個體送往月球並安全返回,這幾乎是必然的。


載人登月不同於月球探測器,探測器壽命終結後可以選擇拋棄,屬於單程旅遊,但載人登月一定要保證可以返程,無形之中就增加了很多的工作量。此外,如果想要載人登月,那生命保障系統、食物、氧氣等都必須攜帶充足以保證往返途中的生命維持,這些設備的重量比單純一個探測器要重多了,也因此,需要更大的運載火箭才能夠成功實現。這些原因成為了限制載人登月的一些原因。

再者而言,登月投資巨大也使得有登月想法的國家望而卻步。登月太燒錢了,而且花費那麼多錢,卻僅僅是將人送往月球,去逛逛、扔點垃圾,然後帶幾個岩石標本回來,最後收入還沒有花出去的多。這種不符合市場規律的情況,一般是不會有人做的。


可能有人要說了,那美國為什麼在四十多年前就登月了?難道是假的嗎? 不,登月的真實性不用懷疑,那些所謂的陰謀論說法只是單純的博人眼球。美國登月實際上是美蘇爭霸過程中的畸形產物,是兩國不計成果地競賽一手促成的。那美國當初沒有遇到過上述情況嗎?有,但那個瘋狂的年代,美國擁有著火箭歷史上自重最大、運載能力全球第二的土星五號運載火箭,(第一是前蘇聯的能源號運載火箭)月球軌道的運載能力能夠達到驚人的45噸!當時為了競賽,美國根本不計花費,正是在那種社會背景下,美國才能成功實現載人登月,也是因為上述那些原因,美國在最後一次登月後的幾十年,再沒有送宇航員去過月球。

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張家小智兒


載人登月是個系統工程,涉及到方方面面的技術,比如結構、通訊、空調等等。結構方面,載人登月需要保證登月設備的可靠性和輕便性,這兩者很難調和。

1、登月設備的可靠性

可靠性也是一個系統,這裡我們專指結構方面的可靠性,指的是登月設備在規定時間內儘量不發生結構的破壞或疲勞,能夠在任務完成前可以很可靠的工作。

從這個角度出發,在進行結構分析的時候,就儘可能地將結構設計成“粗大”的樣子。因為,一般來講,結構越笨重,其承力性能越好。通過靜力分析、模態分析、隨機振動分析等等,獲取結構的應力、應變分佈,從而判斷結構的強度和剛度。

2、登月設備的輕便性

為了節省燃料,飛天的設備都對質量有著嚴苛的要求。設備笨重,雖然提升了結構的可靠性,但是犧牲了輕便性。這意味著必須消耗更多的燃料,才能讓設備飛起來。

結構輕量化應運而生。實際上不僅僅是航空航天,在日常生活中的各種機械設備,由於能源危機的緊迫感,越來越注重輕量化的需求。特別是在汽車行業,如上圖。輕量化分析同樣基於有限元計算,以結構自重最小化為優化目標,進行靜力分析、模態分析、隨機振動分析等各種分析,獲得最佳的結構尺寸參數。


3、可靠性與輕量化的矛盾

由上分析可知,可靠性與輕量化是一對難以調和的矛盾。因此,結構的優化就顯得非常重要。基於有限元分析技術,可以實現在滿足各項功能的前提下,降低結構自重。雖然說起來似乎挺簡單,但是真正分析起來就會出現各種各樣的問題。相信經歷過的同學們心有體會。


4、材料的生產製造技術

正如前面所述,我們總可以通過分析,設計出可以兼顧可靠性和輕量化的結構。但是,材料在生產和製造過程中,由於技術的不成熟,存在著很多無法檢測的內部缺陷。這些內缺陷就像地雷一樣,時刻威脅著結構的安全。在設計的時候,為了照顧這些內缺陷,採用安全係數的方法,降低材料的許用應力。

5、總結

載人登月是個系統工程,僅從力學相關的角度,其結構的設計就涉及到可靠性與輕量化的矛盾,涉及到材料的生產製造水平導致的力學性能差異。想要克服這些困難,需要大量的計算分析,也需要不斷提升我國的基礎冶金生產製造技術。


力學Nerd王小胖


載人登月是一個龐大的系統工程,涉及很多領域的尖端科技,只有經濟、技術上的強國才能玩得轉,而目前只有美國在50年前達成這一目標,其他航天大國都還在努力中。

航天就已經是很難的事情了,世界上能夠獨立發射航天器的國家一個巴掌都數的過來,讓動輒幾百噸的火箭飛起來靠目前的化學燃料是很難實現的,燃料的燃燒效率,是保證推力的前提,而燃燒的高溫又對發動機材料要求嚴格,還需要對燃料加壓,發動機內部零部件的藉口必須沒有縫隙;火箭飛行時需要克服地球引力,會有頻繁的震動,材料的抗疲勞性也很關鍵;要將航天器導入地球軌道,需要極為精密的測控系統,監測火箭飛行過程中的各項參數,而火箭飛行又很快,就需要十分靈敏且面積相當大的測控系統...這些只是是航天工程難點的九牛一毛,而要實現這些就需要龐大的工業基礎了。

航天工程是涵蓋了包含固體力學、流體力學(特別是空氣動力學)、航天動力學、天體力學、熱力學、導航、航空電子、自動控制、電機工程學、機械工程、通信工程、材料科學和製造等領域的尖端科技工程,現在有能力進行航天發射的國家,就是為數不多的工業基礎龐大,而這些國家和地區同時又是經濟實力強大、可以支撐航天工程建設的高消費的國家和地區。載人航天要在較為基礎的航天工程更難一些,需要較大推力的火箭,且不容許失敗,每次失敗都代表著宇航員喪生,迄今已經至少有22名宇航員在事故中喪生。

火箭的作用只是將飛行器導入地球軌道或者轉移軌道,其後就需要靠飛行器慣性自行飛行,要調整飛行參數就需要飛行器自帶足夠燃料,而月球距離地球遙遠,飛行器過去都需要經過多次軌道調節,在完成登月任務後,又要帶著宇航員從月球起飛,所以登月飛船就必須攜帶相當多燃料,美國登月時飛船總重量幾十噸,那需要近地軌道運載能力超過100噸的重型火箭,製造難度又要比地球軌道載人航天再上一個大臺階。由於困難,必須慎重,所以在真正實施前需要經過大量的測試飛行,美國阿波羅計劃期間,連帶著進行了4個子計劃,包括月球在軌、無人探測器登陸、月球軌道載人飛行。

載人登月這樣的系統工程,目前來說絕不是小國家玩得起的,技術方面就有不可逾越的鴻溝,經濟方面也有無法承受的壓力,兩方面加起來,就使得載人登月難上加難。


來看世界呀


上世紀60年代美國在蘇聯的壓力下不得已祭出了“載人登月”這個大招,時任總統肯尼迪在演講中更是說“我們之所以選擇登月,不是因為它很簡單,而是因為它很難”

肯尼迪當時給NASA下的命令是“在70年代來臨之前把宇航員送上月球並安全返回”,於是乎NASA在整個60年代便獲得了前所未有的經費支撐,

但阿波羅計劃遠遠不是砸錢就能成功的,它是一個龐大的系統工程。數十萬人數百所科研院校在運籌學和系統性學科的幫助下通力合作才能將阿波羅計劃執行下去。

類似的“舉國工程”美國在二戰時期也進行過,那就是大名鼎鼎的“曼哈頓工程”,當時西方世界大部分科學家都在為曼哈頓工程服務,最終美國成為了第一個掌握核武器的國家。


載人登月的難度在上世紀60年代更多體現在非技術階段,因為相應的大推力火箭以及宇航員維生裝置並沒有突破當時的技術極限

,美國需要的只是把形形色色的大量技術統籌安排到一艘土星五號運載火箭上。

在阿波羅計劃進行的同時的蘇聯也有自己的載人登月計劃,但蘇聯在高精尖領域和美國差距還很大,相對而言較為粗放的蘇聯航天研發的,用於登月的N-1火箭四次實驗全部失敗,於是蘇聯不得不放棄載人登月計劃。

目前而言對於美國以及其他國家來說,載人登月的難點在於“大推力火箭”,因為美國早已關閉了土星五號的生產線,但半個世紀後的今天土星五號仍然是有史以來推力最大的運載火箭

,所以美國的“重返月球”也好我國的“嫦娥工程”也罷,目前核心任務都是製造大推力火箭。

我國設想中用於載人登月的火箭是“長征九號”,但它目前還處於發動機試車階段,預計2030年左右我國就能實現載人登月。


航空航天領域在未來必將是一個高熱度的領域,所以私人航天公司目前也在蓬勃發展,美國的“太空探索技術公司”就致力於將人類送到火星並殖民火星。


宇宙觀察記錄


地月系統是45億年前就存在的系統。地球和月球同時誕生。目前來看,今天的月球的軌道被地球鎖定住了。因此如果今天我們看月球,無論怎麼看都只能看到月球的一面。卻看不到他的另一面。這就是原因,那麼月球距離地球38萬公里,為何直到今天,載人登陸月球的國家仍然很少呢!

太空是一個非常神奇的地方,你發現地球圍繞太陽轉,月球圍繞地球轉。因此他們都是在運動之中的,他們的軌道都在不斷地發生改變,舉個很簡單的例子,如果地球和月球是靜止不動的,那麼我們以同一個速度就能到達月球。這只是一個時間問題。但是恰巧月球和地球都是在運動之中的,因此在發射載人登陸前,我們需要去計算軌道,哪怕是超級計算機,都需要進行萬億次的計算。因為稍有一點偏差,整個飛船和宇航員就會成為太空垃圾!

太空對於今天的人類來說是一片充滿了死亡的地方,因為那裡沒有氧氣,沒有水源。並且包含著致命的輻射,這對於宇航員來說都是對生命的考驗。並且太空之中,還有速度是子彈幾十倍的隕石,這些隕石的威力甚至能將人造衛星摧毀掉。

載人登月,如果在保證物資充足的情況下,是可以進行載人登月的。因為速度快,物資的消耗就會減少,但是這也僅僅限於個人。如果是多人的情況下,光生活用品和物資就佔據了一大部分,就連今天的國際空間站,都是靠著地面的補給存活的,並且我們還要考慮到返航的過程,火箭的燃料等眾多的因素,最重要的就是宇航員的安全問題。因此進行載人登月前,需要考慮很多很多,對於科技不發達的國家,至少需要數年的時間才能完成!

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宇宙V空間


登月的基本技術,要有一定的航天知識。載人登月難點多,如飛船登陸月面,宇航員生命保障系統,但最難的還是登月飛船從月面返回。

雖然月球引力只有地球六分之一,但飛船從月面起飛返回月球軌道並不容易且風險很大。原因之一是環境差。白天一百七八十度,夜晚零下一百六七十度。飛船在此環境保持正常並不容易。之二,月球上無飛船保障系統,(不像在地球上)一切靠宇航局和飛船自身,一旦出現故障後果不堪設想。如儀器故障,飛船歪倒(月面不平),宇航員生病等等,再加上飛船上有生命保障系統,質量就不能太小,一般認為至少需二十噸左右。飛船從降落,發動機停機,再到重啟,飛船復飛,這過程一點問題不出誰也不敢打包票。

再來看看五十年前美國阿波羅登月。首先,阿波羅十一號載人登月前未進行無人飛船登月試驗。這麼重要的過程忽略就直接登月太過瘋狂,也不符合基本科學做法。其次,NASA最初公佈登月飛船從月面返回是靠爆炸螺栓。轟一一的一聲把飛船炸離月面。這簡直驚掉大牙!後來,NASA就不提這擋事了。還有,之後的阿波羅登月宇航員開月球車在月球飆車。也真科幻,要知道,月球白天溫度是一百七八十度!在當初技術條件這太過超前。

未來中國登月,很可能先設立環月軌道保障倉(含指揮倉,救援預備航天員),月球上建登月平面,(由先期機器人,自動設備建設),還需月球飛船保障設備等。載人登月確實比探測器複雜多了,風險也大。從目前看,中國,美國己接近完成登月技術儲備,未來十至十五年實現載人登月完全可能。

月球對中國十分重要,從不遠將來看,建立月球航天基地,科學試驗站,甚至月球軍事基地等幾乎可以肯定。大國爭奪月球主導權將不可避免。月球不再是個神話,而是意義重大的新大陸!


阿梁66979717


主要難在從月球把人發回地球!


好人好報hrhb0982


這個是世界性的工程難題,怎麼可能幾句話說明白。

沒有月球空間站作為接應,登月非常困難,保險係數太低。月球空間站是蘇聯的計劃,可惜沒有成功,現在中俄都在走這個思路,但是,中國首要任務是搞地球空間站。然後是大功率火箭,目前沒有合適的。

月球上的生存也是難題,極端溫度很難處理,溫差太大。


色散的白



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