王永生 周生東 趙東明 （中國航天員科研訓練中心）

蘇聯(lián)時期曾把月球作為探索太空的一個重點，并取得了豐碩的科研成果。蘇聯(lián)解體后，俄羅斯曾一度擱置了月球探測開發(fā)計劃。進入21世紀后，隨著歐盟、美國以及其他一些國家重返月球計劃，俄羅斯也啟動了探月計劃。根據(jù)俄羅斯載人航天發(fā)展戰(zhàn)略，2026-2040年俄羅斯將實施載人登月任務和載人火星考察，將于2032年前在月球建立長期考察站，在2035年以后進行載人火星考察，同時建立防止小行星撞地球的保護系統(tǒng)。新修訂的《2016-2025年俄羅斯聯(lián)邦航天計劃》明確了探月、載人登月和駐月是俄羅斯載人航天發(fā)展戰(zhàn)略的重要方向。

蘇聯(lián)研制的載人登月艙

1 俄羅斯載人登月動機分析

動機之一，與美國開展太空競賽的政治需要是蘇聯(lián)早期載人登月的動因

為了在國際上爭奪航天超級大國地位，蘇聯(lián)在冷戰(zhàn)時期一直奉行與美國爭奪航天領先地位的發(fā)展戰(zhàn)略，開展了激烈的太空爭霸。它也推動了世界載人航天的發(fā)展。航天科技工業(yè)是蘇聯(lián)少數(shù)幾個處于世界領先地位的領域之一。為了政治和軍事上的需要，蘇聯(lián)采取了集中力量優(yōu)先發(fā)展航天工業(yè)的策略，據(jù)統(tǒng)計，直到20世紀80年代末，蘇聯(lián)每年大約執(zhí)行75次發(fā)射任務，其中約70%是軍事任務，民用航天所占比重很小。

在早期的這場太空競賽中蘇聯(lián)取得了許多個第一。為了在載人登月競賽中再次取得領先，蘇聯(lián)投入了巨大人力和財力，啟動了Л-3登月計劃。但在美國航天員率先登月后，由于政治上的原因，蘇聯(lián)停止了載人登月計劃。

在幾十年的空間競賽中，蘇聯(lián)只重軍用的一手策略實際上是敗給了美國航天既為國家安全服務，又為增強國家經濟競爭力服務的兩手策略。蘇聯(lián)解體后，俄羅斯繼承了蘇聯(lián)約90%的航天工業(yè)，在改革過程中，俄羅斯航天部門出現(xiàn)了比其他經濟部門更復雜的情況。由于防務定貨銳減，導致俄羅斯航天計劃經費大幅度下降，其經費折合成美元后曾一度低于巴西。俄羅斯航天工業(yè)系統(tǒng)面臨著崩潰的危險。

動機之二，是適應世界載人航天路線的需要

從世界載人航天發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢來看，世界航天大國均制定了基本相同的載人航天路線圖，載人航天發(fā)展趨勢具有全球化的特點，即第一步是以空間站為平臺進行近地軌道載人考察；第二步是載人月球飛行、登月和駐月，建立永久性的月球基地；第三步是載人火星飛行，實現(xiàn)太陽系星際載人探測。

在與美國進行登月競賽失利后，俄羅斯一度放棄載人登月計劃，加強了近地軌道開發(fā)和火星的探測任務。在星際飛行方面，集中力量加強了火星探測研究，以無人探測為先導，為載人火星飛行做準備，先后啟動了“火衛(wèi)一-土壤”探測計劃，在地面開展火星—500大型地面載人火星飛行模擬試驗。俄羅斯曾一度將載人航天的戰(zhàn)略基點定在“火星”上，因為有專家認為先實現(xiàn)載人火星飛行，然后利用火星考察技術可輕而易舉地實現(xiàn)登陸月球，但后來被否定了。

隨著美國重返月球計劃，世界各國再次掀起了載人登月熱潮。為適應世界載人航天發(fā)展路線，俄羅斯重新啟動了載人月球計劃，并提供了相應的資金支持，計劃于2030年前后進行載人登月。

動機之三，開發(fā)月球資源，建立月球基地

“火衛(wèi)一-土壤”探測器

從各個國家的載人登月計劃可以看出，21世紀初的載人登月呈現(xiàn)出一些新特點。比如，登月的目的由冷戰(zhàn)時期主要滿足政治和軍事需要，改為把科學探索和經濟利益相結合，為未來月球資源開發(fā)、利用打基礎。俄羅斯重新啟動登月計劃后，其規(guī)模更宏大，計劃將陸續(xù)發(fā)射采用最新技術成果的多種先進月球探測器，實施載人登月和駐月，建立長期有人職守的月球基地，廣泛研究月球礦產資源的分布與利用，進行月球特殊空間環(huán)境資源的開發(fā)。

綜合世界各國的探月計劃，開發(fā)月球資源是各國共同的目的。雖然人類向月球發(fā)射了許多月球探測器，美國也成功地實現(xiàn)了載人登月，但月球上到底蘊藏多少有益的資源，目前尚不知曉。因此，俄羅斯科學家認為，近地軌道空間開發(fā)的潛力已經不大，應當加強月球和火星探測，實現(xiàn)載人登月和駐月，開發(fā)出更多和更有價值的資源。

動機之四，為載人火星飛行做準備

在建立永久性的月球基地后，俄羅斯將利用登月技術進一步研究核動力飛船和運載器，以月球基地為平臺，實施載人火星飛行。2015年3月27日，在拜科努爾航天發(fā)射場訪問的美國航空航天局局長博爾登與俄羅斯聯(lián)邦航天局負責人科馬羅夫磋商，雙方擬共同制定火星和月球飛行計劃的“路線圖”，在太空探索全球性的路線圖中，火星探索是各國努力的共同方向。目前，美俄專家已達成共識，為了準備載人火星任務，需要完成月球登陸任務，載人登月是載人火星飛行的技術前提，月球基地是火星探測的戰(zhàn)略后方。

事實上，載人航天是一項系統(tǒng)工程，其動因十分復雜，既包括戰(zhàn)略層面也包括技術層面。同樣，俄羅斯載人登月的發(fā)展也蘊含十分復雜的動機，其中既體現(xiàn)了歷史發(fā)展的延續(xù)性，也體現(xiàn)了新時期發(fā)展的需要，更能體現(xiàn)大國形象和綜合國力，它與政治、經濟、科學、技術、軍事、航天商業(yè)發(fā)展等都密切相關。

2 俄羅斯載人登月規(guī)劃

2040年前載人航天計劃

早些時候俄羅斯公布了2040年前載人航天發(fā)展計劃，其中包括研制自己的空間站、載人登月和飛向火星，具體規(guī)劃如下：

第一階段（至2015年）；著力完成3項任務，完成“國際空間站”俄羅斯艙段的建設；提高航天運輸系統(tǒng)的效率；為以后的航天計劃奠定科研和技術開發(fā)基礎。

第二階段（2016-2025年）：將“國際空間站”的退役年份延后到2024年，努力研制出新一代航天運輸系統(tǒng)，進行載人繞月飛行，在環(huán)繞地球的近地軌道建成有人照料的俄羅斯空間站，在2025年以前實施載人登月。在2015年前建成可多次重復使用的新型載人飛船。

第三階段（2026-2040年）：俄羅斯將最晚于2032年前在月球建立長期考察站，在2035年以后進行載人火星考察，同時建立防止小行星撞地球的保護系統(tǒng)。

根據(jù)新修訂的《2016-2025年俄羅斯聯(lián)邦航天計劃》，俄羅斯計劃于2022-2023年開始建造擁有完全主權的國家空間站，并從2023年起開始在軌運行，也可以用于登月探索。

2014年，俄羅斯聯(lián)邦航天局科技委起草了長期深空開發(fā)計劃并呈交政府批準，其中明確，計劃于2024年在近地軌道對新一代載人運輸系統(tǒng)進行試驗飛行，于2028年進行首次載人月球飛行。此前，將進行月球計劃準備，利用“國際空間站”在近地軌道對載人和自動航天器進行聯(lián)合測試。

半地下式月球基地設想示意圖

俄羅斯月球基地概念圖

載人登月計劃的三個階段

俄羅斯在其長期深空開發(fā)計劃中明確提出，對月球的研究始于空間探測器的自動著陸，結束于月球基礎設施的建設。至2040年，俄羅斯月球開發(fā)任務分為三個階段，關鍵任務是運載器及載人航天器的研制。

第一階段：使用自動探測器對月球進行研究。其月球-25、27月球探測器預計在月球南極周圍著陸。俄羅斯將利用月球-26月球探測器對極地地區(qū)的月表土壤及物理條件進行研究，并利用月球-28月球探測器將月球土壤送回地面。科學家打算以此來確定月球極地土壤的成份和物化特性，并在月球南極地區(qū)選擇最有前景的地區(qū)來建設月球試驗場和月球基地。

第二階段：包括進行近月空間的載人飛行。此外，航天員乘組將與在軌的和月表上的自動航天器進行互動。

第三階段：在2030年后開始進行月球開發(fā)，計劃在月球上進行載人考察，并著手建設首批月球基礎設施，其中包括建設俄羅斯月球試驗場。

目前，月球-25已經通過草圖設計階段，所有儀器已經研制，正在準備科學探測儀器，2016年將送往拉瓦奇金公司組裝生產。月球-26、27上的科學探測儀器也正在進行開發(fā)。如果這3個月球探測器成功著陸月球并度過所謂的“月夜”（持續(xù)2個星期），就可以認為載人登月任務就有了良好的開端。

負責制定俄羅斯月球研究和開發(fā)計劃的科學家提出建議，根據(jù)長期深空探測規(guī)劃，應當在2050年前撥款12.5萬億盧布用于月球開發(fā)。長期深空探測規(guī)劃已提交政府批準。

專家們透露，基于擴大化的分析和評價，2014-2025年的探月計劃將耗資約2萬億盧布，每年的開支為160億～3200億盧布。

政府擬加大對載人登月計劃的資金支持

專家們建議2026-2035年每年用于月球開發(fā)的投資額為2900億～6900億盧布，總的投資額為4.5萬億盧布，投資最高時期是2030-2032年，因為這一時期航天員開始登陸月球表面，并開始組建月球軌道站。

2036-2050年月球開發(fā)投資額應為約6萬億盧布，每年2500億～5700億盧布。成本費用的評估以2013年價格為基礎，并考慮了通貨膨脹物價變動因素的指數(shù)。

據(jù)專家介紹，開發(fā)月球計劃所必須的航天技術僅占經費的10%，其余資金將用于航天技術的使用及工作能力的維護。

俄羅斯科學院空間研究所專家米特羅法諾夫在近期召開的國際空間研究委員會科學大會上聲稱，載人登月計劃將使俄羅斯耗資1000億盧布（約合28億美元）。米特羅法諾夫指出，在進行載人月球飛行前必須學習月球著陸技術，需要開發(fā)自動月球站，僅此一個項目就將耗資100億盧布，該項目將持續(xù)5～6年。根據(jù)《2016-2025年俄羅斯聯(lián)邦航天計劃》，俄羅斯聯(lián)邦航天局計劃得到的預算撥款為1.8萬億～2.1萬億盧布，并將采取延續(xù)項目方案或創(chuàng)新項目方案進行撥款。

國際合作

俄羅斯根據(jù)本國國情和深空探測的實際，認為實現(xiàn)載人登月和火星飛行應當依靠國際合作，實現(xiàn)技術與資金的完美結合。因此，從探月到登月，俄羅斯向航天國家拋出橄欖枝，希望實現(xiàn)“強強”聯(lián)合。俄羅斯正積極與歐盟、中國、印度等國家合作，聯(lián)合探測和開發(fā)月球。目前，俄羅斯與歐洲航天局正聯(lián)合研發(fā)下一代載人飛行器，并與印度在戰(zhàn)略層面上開展載人航天合作，在聯(lián)合探月方面都有很明確的合作意向。

烏克蘭危機后，由于受到美國等西方國家的制裁，俄羅斯表現(xiàn)出了在航天領域與中國的合作意向。俄羅斯副總理德米特里·羅戈津在首屆俄中國際博覽會框架下舉行的圓桌會議上表示，俄羅斯準備與中國一同開發(fā)火星和月球。如果要進行載人航天和深空探測，尤其是月球和火星開發(fā)，俄羅斯準備與中國在這一方向上攜手前進。

3 俄羅斯載人登月技術的研制進展

運載火箭有所突破

載人登月需要大推力火箭，這是技術突破的關鍵問題之一。早在2009年，經官方批準，俄羅斯開始研發(fā)羅斯-M新型運載火箭，新一代火箭將用于執(zhí)行近地軌道和月球任務，近地軌道運載能力可達130～150t。初步設計方案已經提交俄羅斯聯(lián)邦航天局，2015年開始試射并于2018年執(zhí)行首次載人任務。2010年，進步中央專業(yè)設計局國家火箭航天科研生產中心與俄羅斯有關企業(yè)一起，開始繪制羅斯—M火箭系統(tǒng)設計草圖。不過，2011年10月，俄羅斯聯(lián)邦航天局停止了羅斯—M載人運載火箭的研制工作，開始集中力量進行“安加拉”載人運載火箭的設計和研制。

2014年7月初，俄羅斯首次成功試射了“安加拉”輕型運載火箭。2014年12月23日，俄羅斯首次成功試射了“安加拉”重型運載火箭。其微風－M上面級攜帶質量約2t的模擬負載與第三級火箭成功分離。在投入使用前，“安加拉”重型火箭將試射10次，其中前兩次試射模擬負載，之后將試射真正的航天器。

“安加拉”系列運載火箭

俄羅斯航天領域對“安加拉”重型火箭試射寄予了很高的希望，認為它具有戰(zhàn)略意義?！鞍布永毕盗羞\載火箭投入使用后，可使俄羅斯能夠從本土發(fā)射所有類型的航天器，為國家提供獨立進入太空的保障?！鞍布永被鸺翘K聯(lián)解體后，俄羅斯研制的首個運載火箭系列，自1994年起由赫魯尼切夫國家航天研究和生產中心負責研制。它包括輕、中、重型3個級別，可將2～40t的有效負載送入近地軌道，將最多約7t有效載荷送入地球同步軌道。

俄羅斯航天部門計劃讓“安加拉”運載火箭逐步替代目前俄商業(yè)發(fā)射的主力—“質子”運載火箭，后者預計在2020年后將被淘汰。

俄羅斯專家認為，“安加拉”運載火箭完全可以用于載人發(fā)射，經過進一步改進后完全可以用于載人登月發(fā)射，“安加拉”火箭承載著俄羅斯重振航天大國地位的夢想。根據(jù)《2016-2025年聯(lián)邦航天計劃》，俄羅斯將使用安加拉-A5B火箭實施月球飛船的發(fā)射。

載人飛船計劃完成概念設計

重啟登月計劃后，俄羅斯致力于對載人飛船的改進，努力研發(fā)新一代能夠實現(xiàn)月球和火星飛行的載人飛船。2009年初，俄羅斯著手研制新型航天運輸系統(tǒng)代替“聯(lián)盟”系列飛船。2010年，俄羅斯能源火箭航天集團公司完成了草圖設計，呈交俄羅斯航天局科學技術協(xié)調委員會進行鑒定，2013年7月下旬，俄羅斯聯(lián)邦航天局批準了新型載人飛船的設計方案。根據(jù)其科技委的決定，俄羅斯聯(lián)邦航天局準備與俄羅斯能源火箭航天集團公司就下一階段載人飛船的研制簽訂國家合同。預計于2015-2016年進行新型飛船的無人發(fā)射試驗，于2018年前進行新型載人飛船的載人飛行試驗。

2014年出臺的俄羅斯長期深空開發(fā)計劃已進一步明確，計劃于2024年前在近地軌道對新一代載人運輸系統(tǒng)完成試驗飛行，于2028年進行首次載人登月飛行。

新一代載人飛船主要用于登月任務，并能夠完成近地軌道空間站的技術維護，能夠自主開展空間實驗和研究。飛船的發(fā)射質量為20t，可容納4名乘員，自主飛行時間為10天，與近月軌道站組合飛行可達180天。在短期向月飛行時，飛船可重復使用10次，在與近月軌道站對接進行長期飛行時，飛船可重復使用不少于3次。

飛船將進行5次試驗發(fā)射，其中3次無人飛行，2次載人飛行。前3次無人飛行將由“質子”火箭從拜科努爾發(fā)射場發(fā)射，而后2次載人飛行可能使用新型火箭從東方發(fā)射場發(fā)射。新一代飛船由俄羅斯獨立研制和發(fā)射，并獨立完成載人飛行。

俄羅斯新一代載人飛船的設計方案得到航天局的批準后，飛船的全比模型在2013年莫斯科航展上展出，引起了廣泛的關注。俄羅斯專家向觀眾介紹了新一代載人飛船的一些特性。

（1）新型飛船性能先進

新一代飛船依靠反推火箭和垂直“軟”著陸的起落架系統(tǒng)來保障飛船能夠重復使用，使用兩級火箭應急搶險系統(tǒng)來保障乘組人員在整個入軌階段的安全。新型飛船將使用新型結構材料和熱防護材料來改善飛船的性能（合金材料的強度將增加1.2～1.5倍，熱防護材料的比密度是聯(lián)盟-TMA飛船所用材料比密度的1/3，使用碳纖維材料和三層設計）。飛船的通信、導航和定位通過衛(wèi)星實時完成。

（2）新型飛船將裝配創(chuàng)新性衛(wèi)生系統(tǒng)

新一代載人飛船將配備舒適的衛(wèi)生間，而在美國的“獵戶座”飛船上航天員在飛行中只能使用一次性紙尿布。

專家介紹，俄羅斯新型載人飛船能儲備大量的食物和水，可用于繞月飛行。它的一個突出的特點是配備了衛(wèi)生污水裝置，不言而喻，這比美國“獵戶座”飛船上航天員使用的一次性尿布要舒適一些。此外，由于“國際空間站”俄羅斯艙段的衛(wèi)生間數(shù)量有限，所以很有必要在飛船內配備補充的“太空衛(wèi)生間”。

（3）新一代飛船空間較大，航天員能全身站立

俄羅斯能源火箭航天集團公司研制的新一代載人飛船空間較大，在長期飛行中航天員可以完全伸直雙腿并能在失重中全身站立。這也是它與美國洛馬公司研制的“獵戶座”載人飛船不同的地方以及重要的競爭優(yōu)勢。在“獵戶座”載人飛船內航天員只能采取半彎曲的姿勢，工作時極不舒適。俄羅斯新一代載人飛船與“獵戶座”載人飛船都為截錐形，但“獵戶座”載人飛船高度較低，航天員在其中只能半躺著飛行。

在俄羅斯飛船內還配備了全新的座椅，用復合材料制作，可重復使用。該座椅是由俄羅斯星星公司研制，該公司為著名的航天服研制企業(yè)。得益于使用了復合材料，預計每個座椅可以節(jié)約15～20kg的質量，因此飛船可以增加其他的有效載荷。

俄羅斯新一代載人飛船艙內概念圖

地面模擬項目陸續(xù)啟動

（1）建設地面生物醫(yī)學研究中心

在舉世矚目的火星-500地面模擬試驗中，俄羅斯生物醫(yī)學問題研究所成功開發(fā)和使用了大型模擬綜合設備，為試驗的順利開展奠定了基礎。為有效地開展月球載人飛行的地面模擬，2014年年底，俄羅斯生物醫(yī)學問題研究所著手建造“星際飛行生物醫(yī)學國際研究中心”。該中心建成后，可以實現(xiàn)月球、火星地面模擬飛行試驗以及在這些星球上模擬建造人類居住地等試驗項目。它是俄羅斯科學院的投資項目，其模擬試驗大樓樓內將安放新型現(xiàn)代化試驗研究設備和綜合性試驗臺，在這里可以進行月球及火星飛行模擬試驗和“人造失重”模擬試驗以及完成各種“深空探測”飛行模擬試驗。模擬試驗大樓建成后將會吸引更多的國際合作伙伴。

（2）構建地面月球模擬基地

根據(jù)俄羅斯聯(lián)邦航天計劃，在完成登月任務后，將于2030年后建造月球基地。為加強駐月任務的模擬，俄羅斯準備先在地面建造月球基地模型。第一階段月球基地模型將由生活艙、實驗艙、動力艙和節(jié)點艙四部分組成，在月球基地模型上將驗證研制月球基地的所有建筑方案和技術方案。俄羅斯聯(lián)邦航天局計劃將月球基地的建設和裝備研制劃分為不同階段和部分開展，其測試工作也將在地面進行。目前該計劃已提交政府審批。

火星-500項目所使用的模擬火星飛船實驗艙

本土發(fā)射場建設進行當中

2010年，俄羅斯政府正式啟動東方發(fā)射場建設工作。新的航天發(fā)射場將能夠保障俄羅斯自主發(fā)射本國制造的各種飛船，它們將用于完成研究月球及火星的長遠規(guī)劃。按照計劃，2018-2020年將從東方航天發(fā)射場首次發(fā)射載人飛船。

俄羅斯政府對東方發(fā)射場建設高度重視，多次將發(fā)射場建設計劃列入俄羅斯航天計劃當中，認為這是實現(xiàn)本土載人發(fā)射，振興航天工業(yè)，加強深空探測的關鍵，是實現(xiàn)載人探索月球等國家戰(zhàn)略目標的需要。俄羅斯總統(tǒng)普京等領導人先后對發(fā)射場建設進行實地考察，并加大對發(fā)射建設的投資力度。但是，由于資金等原因，東方發(fā)射場建設進展緩慢。2014年俄政府在對東方發(fā)射場建設的檢查中發(fā)現(xiàn)了腐敗問題，為此副總理羅戈津要求堅決查處決不姑息。

4 結論與啟示

在太空開發(fā)的歷史中，蘇聯(lián)/俄羅斯創(chuàng)造了無數(shù)個輝煌業(yè)績，從第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射到深空探測計劃，從實現(xiàn)首次載人飛行到空間站建設。蘇聯(lián)/俄羅斯航天工業(yè)也是引以為豪的產業(yè)，其載人飛船經過幾十年的實踐檢驗，被譽為“最可靠”和“最安全”的航天器，在美國航天飛機退役后，俄羅斯載人飛船更是獨自承擔了往返天地之間的重任。

俄羅斯也是最早啟動載人登月和火星探測的國家，在幾十年的探月歷程中積累了較為豐富的經驗。但是在深空探測的道路上也充滿了坎坷，經歷了多次失敗。俄羅斯重啟登月計劃后，反對的聲音也一直不斷。特別是近幾年頻繁發(fā)生的航天事故，使其航天工業(yè)遭受挫折，充分暴露了其航天領域體制和管理上的諸多問題，載人登月計劃也受到了較大的影響。由于受到諸多因素的制約，其中的有些計劃進展緩慢，缺少連續(xù)性，有的計劃只是為了宣傳和爭取資金，很可能是有頭無尾無法實現(xiàn)。有的專家對載人登月計劃持悲觀態(tài)度，認為月球基地的建設可能不早于2040年，而飛往火星則要在2050年以后。

俄羅斯總統(tǒng)普京對發(fā)射場建設進行實地考察

為了振興航天工業(yè)，為了在新一輪的太空競爭中取得領先地位，近年來，俄羅斯政府采取了多項改革措施，力圖擺脫舊體制的影響，優(yōu)化航天工業(yè)結構，下決心重振航天大國的地位。俄羅斯加強空間探索的決心不會改變，進行載人深空探測的腳步不會停止。我們也相信俄羅斯作為航天大國，在載人星際探索上一定會做出驚人之舉。

從俄羅斯月球和火星考察的歷程及雄心勃勃的深空探測計劃中我們可以得到如下啟示：一是人類的載人航天，特別是星際探索不會一帆風順，在前進道路上很可能荊棘密布、坎坷叢生，很可能為此要付出昂貴的代價，只有不畏艱難、執(zhí)著追求，方能到達成功的彼岸；二是在未來火星考察中實現(xiàn)技術突破相對容易，而挑戰(zhàn)人的生理和心理極限卻是非常艱難，因而在載人星際探索中，人是決定性因素；三是載人星際考察必須突破國家的界限，加強合作，只有使資金和技術達到最佳結合，人類才能盡早登陸火星，相反僅靠一國之力，在載人深空探索的道路上很難走得更遠。