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大误 · 如果被困在月球上,一年内能得救吗?

wattblicker / CC0

如果我现在被困在月球上,一年内我能得救吗?

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拉 回 题 主 , 月 球 救 援

胡编乱造警告!

绿皮科技警告!

板凳航天警告!

It works in ZHIHU universe!

首先,咱们假设现在(2020 年 4 月)由于各种各样的原因,比如题主上司 / 爸妈 / 对象 / 网友发现 Ta 失踪了好几天,然后赶紧去报警,人口失踪肯定会立案,毫无疑问。

另一方面,我们假设题主是个火腿,折腾了两天以后也发现了这个基地里头的无线电设备怎么用,就这样向全世界广播。于是全世界都收到了题主的信息,以及这张哭丧的大脸,互联网上也形成一定的讨论,当然警察蜀黍也看到了,判断题主确实被困在哪个地方。

同时全球的观测站也搜索到了来自月球某一个角落的信号,综合以上判断,现在全世界都知道我们可爱的题主被困在了月球表面某位置的一个基地里,身边至少有一年份的补给,短期内没什么生命危险。

于是就在第二周的时候,我国宣布营救题主,毕竟题主作为中国公民,我国必然有把题主从月球弄回来的义务。

第一套方案是开展全球合作,然而俄罗斯表示很不幸,他们前几天刚刚送人上空间站,载人飞船一时半会儿拿不出来,而且也没有合适的月球着陆器可以使用;美国表示就算 ITAR 能在人道主义框架下紧急开个口子,但也很不幸,受疫情影响,他们暂时拿不出什么现成的东西,至于博物馆里头的土星五号,想不想用是一回事,能不能用又是另一回事;ESA、JAXA 表示爱莫能助,倒是印度人愿意提供帮助,并号称一年内肯定救回来,不过这个提议被婉拒了。

土星五号:我躺这风吹日晒这么多年,你突然要把我立起来发射?你认真的?

所以,现在靠国际援助有困难,只能靠自己,但是能行么?

于是在 4 月 25 号航天日次日,CASC 专门针对拯救题主这件事组织召开一次集中研讨会,看看能不能用现成的或者将成的东西把题主救回来,半世纪前的“阿波罗 13 号”事故中,天地协作拿一堆东西改造空气过滤器,现在再改改已有的航天器也一样。

这场会议讨论了 7 天,航天科技、航天科工、国家航天局头头脑脑都来了,在充分的交流意见之后,他们达成了一个共识:不光能行,保不齐半年以内就能凑齐全部条件给题主搞回来了,还能顺手拿个箱子,铲几公斤月壤顺手一起带回来完成一下嫦娥五号的既定任务!

听说了这条消息的题主乐得一蹦三尺高,不过很快第二条消息就过来了:

为了不耽误火星探测器的进度,组织决定让你再坚持半年。

行吧,题主想,反正人在月球,宇航服也有,多出去走走,还能勘探周围的环境,也算是为我国深空探测事业作出贡献了。

鉴于目前咱们手头没有运载能力百吨级的超重型火箭,长征 9 还在 PPT 里呢,最大的家伙只有长征 5,那就只能把载荷搞的简单一点。

那么就是一艘能进入月球轨道且返回的飞船;外加一台可以在月球上降落,并且至少能运载一个人 + 一身航天服那么重的载荷重新回到月球轨道上的航天器——说白了,就是嫦娥 5 改。

先说飞船,这飞船要被送进地月转移轨道(TLI),然后依靠自身动力进入月球低轨道(LLO),接上题主之后再依靠自身动力返回地球,以第二宇宙速度再入返回地球。

我国目前也就一个神舟系列飞船可用,总重 8 吨多,自带的推进舱大约能提供 400m/s 的速增量(dV),显然这点 dV 是不够上面需求的,先看下图。

从这张图里不难算出来从 LEO 进入 TLI 需要约 3100m/s 的 dV,近月制动 +LLO 返回一共需要约 1700m/s 的 dV,合计就是 4800m/s,而神舟只有 400m/s,这咋整?

嗐!多大点事,加个氢氧上面级不就完事了?就这玩意!

是的你没看错,就是长三甲系列用的氢氧燃料三级,发射 111 次只坏了 3 次,堪称劳模,这个三级只有 21 吨重,用 4 月底那发测试新载人用的长征 5B 发射还有富余。当然需要对这玩意进行一些改造,比如装一个能跟神舟飞船对接的对接口,为了防止液氢蒸发过快另外加装的保温层等等,国内已有报道称使用此种材料可以让低温燃料的每日蒸发率在 0.5%,考虑到低温燃料仅仅需要实现月球飞行的半程,只需要保存 3 天,因此完全可以接受。(关于保温层详见这里thepaper.cn/newsDetail_

下一步,需要根据性能来计算一下这个氢氧三级 + 神舟飞船组合体能有多少 dV

世界航天运载器大全中记录的长三甲系列三级的数据

根据上述数据,利用火箭方程不难算出这个上面级可以提供大约 4200m/s 的 dV,加上神舟自带的 400,一共 4600m/s,差这 200m/s 去哪里补?

为了拯救题主,这次任务所需的神舟飞船自然也就不用为了 3 人乘组设计了,别的生命支持系统什么的就能省则省,比如把返回舱里剩下俩椅子拆了,轨道舱里的马桶换成一大包尿不湿和塑料袋子,吃的乱七八糟的都不带了,题主自己从月面拿两块压缩饼干和水凑合凑合(反正从月球返回地球就三天,哪怕不吃饭只喝水也没啥大事);轨道舱可以拆掉没用的多余装备,就留一个对接系统跟气闸舱用来换衣服,保温都可以削,只要内部不太冷就行……如此操作,只需要减重 400kg,将神舟飞船的重量控制在大约 7.6 吨,组合体重量控制在 28.9 吨就能有一共 4800+m/s 的 dV 用了,顺手给这个三级起个名就叫“远征四号”吧(大雾)。

那么进入下一个问题:怎么把题主从月球表面弄到 LLO?

前面我们提到,从地球出发去月球表面还能起飞返回的,也就剩下嫦娥 5 了,恰巧嫦娥 5 不出意外一年内也要上天,为了拯救题主,那就忍痛割爱把嫦娥 5 用来采集和分析月壤的钻机之类的设备全部拆掉,用来装月壤的返回舱也拆了!总之能拆多少拆多少,然后把原本返回舱的位置留给题主坐,反正航天服可以维持生命若干小时,也没有大气不用考虑阻力。把返回舱换成啥玩意呢?

EAS-1 外部控制座椅!(划掉)

快停止你的 KSP 行为!

应该是这个,解放军祖传小马扎!总之能把题主跟嫦娥 5 号的上升模块捆在一起就足够了,如果觉得起飞与进近阶段无聊的话,题主还能展开马扎,在上面找一本五年高考三年模拟做做。

一来二去这么一改。。。。。。。。怎么看起来越改越像 NASA 的 PPT 产品了?

接下来的事情就简单了

一年后。。。。。。

CC*V 新闻:0202 年 xx 月 xx 日至 xx 日,我国成功的在西昌卫星发射中心和文昌卫星发射中心分别使用长征二号 F 型、长征五号和长征五号 B 型火箭成功发射了神舟 12J(救援)飞船、远征四号上面级和嫦娥五号改月球飞船,开启了我国滞留月球公民救援计划。。。。。。

神舟飞船和“远征四号”上面级发射至低地球轨道(LEO)进行交会对接,随后“远征四号”上面级点火,将组合体推入 TLI,到达月球后进行近月减速进入 LLO 停泊轨道。

嫦娥 5 号改“飞船”则按照现实世界中原定的计划,由长征 5 号直接发射进入 TLI 轨道,并利用自带动力减速着陆到月球表面。

此时,题主应该揣好自己的补给和装满了月壤的手提箱从月球基地出发,开着月球车到达嫦娥 5 号的着陆点,爬上去,坐到小马扎上并且把自己固定好。随后嫦娥 5 号上升级启动,将题主送入 LLO 并和神舟 - 远征组合体交汇,到这里嫦娥 5 号的历史使命就完成了。之后只需要题主轻轻一蹬把自己推到神舟飞船的轨道舱上,打开舱门钻进去,待压力平衡后打开返回舱门钻进去坐好,不要忘记把月壤也带进来就行。

随后神舟 - 远征组合体再一次点火,通过远征上面级和神舟飞船接力点火,把飞船送至返回地球的轨道上,最后返回时采用桑格尔弹道(就是俗称的“打水漂”)降低再入过载和气动热,最终回到地球母亲的怀抱~

最终消耗:

神舟飞船 *1;

板凳改嫦娥 5 号 *1;

长三甲系列三级(已归零完毕)*1;

CZ-2F 火箭 *1,原任务推迟;

CZ-5 火箭 *1,原任务不变;

CZ-5B 火箭 *1,原任务推迟;

单位设计人员头发若干

“大干 100 天”横幅若干

获得成就:“载人登月”、“板凳航天”、“现代万户”

好了,我们成功地把题主从月面弄回了地球,顺便还完成了一下嫦娥 5 号原定的任务(要是题主带回来的月壤超过 2kg 那还算超额完成 233),题主可以用“中国登月第一人”的名号写本书,那必然是大卖。

深空探测组成员十分高兴,嫦娥五号的任务超额完成,火星探测计划也没变。

载人航天办公室成员因为载人航天计划进度被打乱,皱了皱眉头,但由于题主已经提前几十年完成载人登月任务,所以他们也参与了庆祝。

综上所述,建议题主立即瞬移至月球,随后的救援任务由 @天才琪露诺 抓总研究并制定方案~