俄罗斯发布《月球综合探索与开发计划草案》

  

  2月,俄罗斯国家航天集团公司(Roscosmos公布了与俄罗斯科学院联合制定的《月球综合探索与开发计划草案》[1](以下简称《草案》),从当前地缘政治局势下加强俄罗斯航天界参与月球探索与开发的必要性、月球和近月空间探索所需关键技术、月球和近月空间科学探测计划及应用前景、月球探索技术方案以及2040年前月球和近月空间探索实施阶段等方面,全面阐述了俄罗斯月球探索与开发计划。

  20181128日,Roscosmos科学技术委员会和俄罗斯科学院空间委员会就俄罗斯月球探索计划举行联合会议,讨论月球探索的基本原则。20181228日,Roscosmos总经理Dmitry Rogozin和俄罗斯科学院主席Alexander Sergeev共同签署《草案》,并提交俄罗斯政府进行审议[2]。《草案》制定专家组认为,俄罗斯参与月球探索与开发的必要性在于当前世界主要航天国家均制定了月球相关战略计划,预计至21世纪中叶,月球基地可能成为各航天大国的战略平衡点。

  一、俄罗斯月球探索所需关键技术

  为保障对月球进行深入研究,以及未来可能开展的大规模月球探测活动,俄罗斯月球探索计划明确了需要开发的关键技术。

  1 运输系统,包括轨道间转移拖船,月面着陆上升模块和月球车。

  2、载人系统,包括允许航天员在近月空间和月表驻留的系统,以及用于开展研究和进行技术操作的设备。

  3、月球能源供给系统,包括大/小功率太阳能和核动力源,以保障航天员在月球上的生活和机器设备运转。

  4、精准飞行,包括地月系统间制动技术,精准着陆和障碍物绕飞系统,高精度发动机推力控制技术和导航系统。

  5、月球机器人,可进行月表自主导航,建造航天员紧急避难场所和技术基础设施,完成运输作业。

  6、原位资源开发,利用月球风化层制造月球基地基础设施部件的增材制造技术,有效提取/合成月壤物质的方法。

  7、人类在深空中的安全保障,包括自主医学,降低辐射、亚磁、月尘、低重力/零重力等深空环境因素对人体的影响,全自动生命保障系统等。

  二、月球科学探测计划和应用前景

  月球科学探测计划主要包括7个方面的内容:①将月球作为目标天体,研究其内部结构、大比例尺度下的月表形态、撞击过程和化学成分,探究月球起源细节和太阳系演化的关键。②月球极区研究,包括探测月球水冰沉积区和永久阴影区,寻找彗星有机物,研究水、氧和其他元素的同位素组成,探究太阳系中有机物和生命演化的关键因素。③月球天文学,研究宇宙线,观测地球和太阳,测量深空天体的射电辐射。④月球和近月空间的物理条件,研究月尘和月尘等离子体特性,月球与太阳风的相互作用,月球上的初级和次级宇宙线,局部磁场等。⑤将月球作为开发对象,提取月球上的水和氧气,寻找熔岩管和矿物质(包括稀有元素)。⑥将月球作为测试深空探索技术的跳板,进行机器人技术验证,利用原位资源制造部件、合成先进航天器所需燃料,为星际间载人飞行开发医疗保障系统,为未来深空探索所需的空间运输系统、地面和空间基础设施、航天器机载系统建立技术储备。⑦月球上的生物物理学和农业技术,研究月球环境对最简单的生物体和动植物活动的影响,利用原位自然资源发展月球农业工程技术。

  从长远看,月球的实际应用前景主要包括三方面:①将月球作为技术基地。在近月轨道上部署望远镜,观测近地环境、近地轨道上的空间碎片和不同用途的航天器。在月表部署基于核反应堆的发电装置,保障能源供应。②开发月球资源。根据目前推测,月球上的矿物储备量足以作为潜在的资源,可以减少从地球运输的资源量。最急需的资源包括:用以保障人类在月球上生存并生产火箭燃料的水、氧气和氢气,制造可储存燃料、制造承重结构和其他大型物体的金属,当地球资源耗尽时可在月球上开发计算技术和其他任务所需的稀土元素。③将月球作为新技术开发与验证的试验场。可在月球上开发并测试多种技术,并在其他技术领域、空间和地球推广应用。包括:抗辐射电子元器件,国产紧凑型计算设备,可在低重力环境下复杂地形中运行的自动控制系统,在不同波段内具有高分辨率的高灵敏度低噪声矩阵,用于建造大型结构的月球增材制造技术,激光通信系统。

  三、月球探索技术方案

  1、无人航天器月表着陆。通过将科学设备(如分布式射电望远镜或高能粒子探测器)部署在无人航天器上或其周围,形成研究综合体,且科学设备可以通过运输装置从航天器上运出。

  2、科学设备通过货运着陆器送达,由航天员进行设备安装和部署。建立一个包括可开展电力试验并与地球进行无线电通信和运输等活动的基地。无人货运飞船将定期向基地运送科学设备,航天员采取轮值制度值守基地,进行设备连通、调试、维修和更换等操作。

  月球基地可以开展多种类型的科学任务:在月球正面的低纬度地区开展月球不同区域的风化层性质研究、月球内部结构研究、月尘逸散层研究以及地球和太阳观测。在月球极区的明亮区域和永久阴影区内开展太阳、地球、其他天体观测,开采水资源等。在月背部署系列射电天文台,以最大程度排除地球无线电干扰。

  四、月球综合探索与开发实施阶段

  《草案》将月球综合探索与开发计划分为4个实施阶段。各实施阶段的安排参考了正在制定中的《空间科学、技术和工艺发展国家项目》,以及《2030年前使用航天成果服务俄联邦经济现代化及其区域发展的国家政策总则》,《Roscosmos 2025年至2030年前发展战略》和《2013-2020俄罗斯航天活动国家计划》。

  1、第一阶段(2019-2025年)

  在《2016-2025联邦航天计划》框架下,开展月球-25Luna-25),月球-26Luna-26),月球-27Luna-27),生物-M2Bion-M2)和返回-MKAVozvrat-MKA)等任务,解决以下问题:验证月球极区登陆和工作环境,在不同波段内对整个月球进行测绘;研究月球极区风化层的性质和组成,以及该区域存在的水和挥发性化合物;研究月表及月壤的物理性质,包括月尘、初级和次级宇宙线、静电场和亚表层结构;为未来俄罗斯月球基地选址;研究失重条件、宇宙辐射和亚磁环境对生物系统产生的综合影响。

  利用国际空间站等多种平台,开发月球探测所需的关键技术,包括航天医学、机器人、月球车、高精度安全着陆技术等。研发地月往返运输系统,包括建造超重型运载火箭和新一代运输飞船,演示运载火箭、新一代货运和载人飞船。在对本国所参与的国际合作项目有决定权的前提下,参与建造和运营国际近月轨道站。

  2、第二阶段(2026-2030年)

  在月球极区系统性工作框架下制定月球无人探测器计划:利用月球-28Luna-28)实施月球极区土壤采样返回,交付给化学和生物化学分析中心分析其组成;利用重型月球车对极区自然环境开展综合性研究;利用月球-29Luna-29)部署月球基地部件;利用月球-30Luna-30)在月表建造天文台。

  启动月球基地建设国际合作。在月球轨道和月表对月球永久阴影区开展详细研究。向月球发射系列航天器,在轨开展月球探测并保障月球全球通信和定位。准备载人登月任务,验证相关关键技术。验证超重型运载火箭和新一代运输飞船。利用可重复使用的自动着陆器和载人轨道飞行器实施载人近月轨道飞行,在月球最具研究价值的区域多次采集土壤,为科学探测器建立月球研究网络。

  3、第三阶段(2031-2035年)

  全面开展月球科学实验:建立月球自动站系统,在不同地貌区域多次采集土壤样品,在月表建造射电天文观测设备,建立宇宙线研究设施,运行月球车。部署辅助设备,包括中继站、电力模块以及在极区工作的机器人。对月面着陆上升模块进行技术测试,招募航天员参与月球基地建设。利用月球资源开展实验,建造自主生保系统和月球基地。开展月球极区探索国际合作。

  4第四阶段(2036-2040年)

  月球基地进入全面运行阶段。向月球基地交付大吨位载荷,用于开展各种科学实验;完善月球卫星导航系统;开展月球极区探索国际合作。

  《草案》还指出,虽然建设近月轨道站并不是俄罗斯的优先事项,但可以考虑参与建设近月轨道站国际项目,用以开展月表探测以及空间环境和太阳风研究等科学实验。开发新一代技术是参与国际合作的重要条件,同时也是实施国家空间项目的关键。从长远来看,随着载人月球计划的扩大,可访问的近月轨道站或将成为空间基础设施的重要组成部分。近月轨道站可以保障月面着陆上升模块长期驻泊,储存航天器所需燃料,并作为救援飞船和轨道间拖船的停泊点。           (范唯唯)

 

  


 

[1] Решение НТС-СКРАН по вопросу: Концепция российской комплексной программы исследования и освоения Луны. http://sovet.cosmos.ru/sites/default/files/%D0%A0%D0%B5%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%9D%D0%A2%D0%A1-%D0%A1%D0%9A%D0%A0%D0%90%D0%9D.pdf

[2] РАН: концепцию российской лунной программы планируют направить в правительство до лета. https://tass.ru/kosmos/6131037

原文始发于:俄罗斯发布《月球综合探索与开发计划草案》

 

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