中國將如何載人登月？美國登月是真是假？

最近，中國宣布計(jì)劃在2030年實(shí)現(xiàn)載人登月（http://www.cmse.gov.cn/xwzx/202305/t20230529_53634.html），引起了全國的熱烈關(guān)注。

神舟十六號(hào)載人飛行任務(wù)新聞發(fā)布會(huì)。新聞發(fā)言人的原文是：“近期，中國載人月球探測工程登月階段任務(wù)已啟動(dòng)實(shí)施，總的目標(biāo)是：2030年前實(shí)現(xiàn)中國人首次登陸月球……”

這就引出了兩個(gè)問題：中國將如何載人登月？美國當(dāng)年的阿波羅計(jì)劃登月是真的還是假的？第一個(gè)是技術(shù)性的問題，第二個(gè)很大程度上是思維方式的問題。下面，我們就來討論一下這兩個(gè)問題。

一、中國將如何載人登月？

對(duì)于中國2030年載人登月，我其實(shí)早有耳聞。2021年8月29日，中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院運(yùn)載火箭系列總設(shè)計(jì)師龍樂豪院士在一個(gè)科普?qǐng)?bào)告中就明確說，中國打算在2030年前后載人登月。當(dāng)時(shí)我就做過一期節(jié)目（見證歷史！2030年載人登月，中國將如何實(shí)現(xiàn)？| 袁嵐峰），解讀了其中的關(guān)鍵信息。

中國工程院網(wǎng)站對(duì)龍樂豪院士的介紹（https://www.cae.cn/cae/html/main/colys/90803958.html）

最重要的信息有兩點(diǎn)：一是要發(fā)兩枚火箭，二是這種火箭我們差不多已經(jīng)有了。這種火箭是在長征五號(hào)（CZ-5）的基礎(chǔ)上、為了登月而研制的一種改進(jìn)型號(hào)，當(dāng)時(shí)龍樂豪院士說可能叫做CZ-5DY。而2023年的信息是，它被定名為長征十號(hào)（CZ-10），預(yù)期在2027年左右首飛。

2021年說的長征五號(hào)登月火箭，現(xiàn)在被定名為長征十號(hào)

長征五號(hào)的地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力為8.8至9.4噸，而長征十號(hào)的地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力預(yù)期為27噸。這兩種火箭的主發(fā)動(dòng)機(jī)YF-100是一樣的，芯級(jí)的直徑也都是5米，所以長征十號(hào)可以稱為長征五號(hào)的改進(jìn)版。

那為什么長征十號(hào)的運(yùn)力幾乎是長征五號(hào)的三倍呢？因?yàn)殚L征十號(hào)在起飛時(shí)，采用三芯并聯(lián)結(jié)構(gòu)，在芯級(jí)兩側(cè)放了兩個(gè)助推器，三者都是直徑5米，底端都有7臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，所以共有21臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，起飛時(shí)可產(chǎn)生2600噸的推力，可將2100噸的火箭送往太空。這就是為什么，長征十號(hào)的地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力高達(dá)27噸，近地軌道運(yùn)力更是高達(dá)70噸。如今我國空間站的三大艙體，它可以一次性送往太空！

長征十號(hào)（https://www.sohu.com/a/633067854_381442）

航天的一大要點(diǎn)在于，火箭的運(yùn)載能力是最重要的瓶頸，有多大運(yùn)力就能做多少事情。所以龍樂豪院士提供的最重要的信息就是，我們的運(yùn)載能力就快可以支撐登月了，但需要發(fā)兩次。

兩發(fā)火箭總共要運(yùn)送四種部件：一，著陸器，用于登陸月球；二，上升器，用于從月球回到環(huán)月軌道；三，返回器，即載人飛船；四，轉(zhuǎn)移運(yùn)輸器，用于把飛船從地月轉(zhuǎn)移軌道送入環(huán)月軌道，以及從環(huán)月軌道送回地球。下面我們來介紹一下具體流程。

2021年講的中國載人登月流程

第一步，第一枚火箭把著陸器 + 上升器 + 轉(zhuǎn)移運(yùn)輸器送入地月轉(zhuǎn)移軌道，轉(zhuǎn)移運(yùn)輸器把著陸器 + 上升器送入環(huán)月軌道。著陸器里沒有人，它在虛位以待航天員的到來。

第二步，第二枚火箭把返回器（即飛船） + 轉(zhuǎn)移運(yùn)輸器送入地月轉(zhuǎn)移軌道，轉(zhuǎn)移運(yùn)輸器把返回器送入環(huán)月軌道。

第三步，飛船和著陸器在環(huán)月軌道上交會(huì)對(duì)接，兩名航天員從飛船飄到著陸器里面。

第四步，著陸器與飛船分離，著陸器帶著兩名航天員登陸月球，飛船在環(huán)月軌道上等著他們回來。

第五步，兩名航天員在月球表面工作6個(gè)小時(shí)。

下面是一個(gè)關(guān)鍵問題：登月的航天員怎么回來？經(jīng)常有人表示不信美國在1969年登過月（我們應(yīng)該如何紀(jì)念登月（一）為什么登月陰謀論是荒謬的 | 袁嵐峰），他們的核心問題之一就是這個(gè)。他們的典型表述是：我完全相信美國有能力把人送到月球，但完全不信美國能把人從月球送回地球！

實(shí)際上，這是典型的外行思維。月球的重力只有地球的1/6，又沒有空氣阻力，所以從月球起飛比從地球起飛容易得多。著陸器帶著一個(gè)上升器，把著陸器作為底座，就可以讓上升器發(fā)射起飛，同時(shí)把著陸器拋棄在月球上。這就是第六步。

第七步，上升器在環(huán)月軌道上與等待的飛船對(duì)接，航天員從上升器又飄回飛船里面。

第八步，上升器與飛船分離。這是因?yàn)檗D(zhuǎn)移運(yùn)輸器的燃料有限，不足以帶著上升器一起回地球，所以把上升器丟棄，減少載荷。

第九步，轉(zhuǎn)移運(yùn)輸器的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，帶航天員回地球。

最后，再入大氣層時(shí)，把所有能丟的部分全部丟棄，只剩返回艙帶著航天員著陸。

總結(jié)一下，基本思想就是“走一路，丟一路”。數(shù)一數(shù)，一路拋棄了多少東西？先是丟下了兩枚火箭，然后著陸器登月時(shí)暫時(shí)丟下了飛船，上升器從月球起飛時(shí)丟下了著陸器，上升器跟飛船對(duì)接后又反手丟下了上升器，最后把除返回艙之外的部分全部丟棄。令人想起那個(gè)關(guān)于垃圾分類的靈魂之問：請(qǐng)問你是什么垃圾？

請(qǐng)問你是什么垃圾？

之所以要這樣，是因?yàn)榛鸺苓_(dá)到的最高速度跟燃料質(zhì)量是對(duì)數(shù)的關(guān)系，而不是正比的關(guān)系。也就是說，大量地增加燃料，也只能把運(yùn)載能力增加一點(diǎn)點(diǎn)。這叫做“齊奧爾科夫斯基公式”，是航天之父、俄羅斯科學(xué)家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基（Konstantin Eduardovich Tsiolkovski，1857-1935）提出來的（我們應(yīng)該如何紀(jì)念登月（二）航天的基本原理| 袁嵐峰）。

齊奧爾科夫斯基

齊奧爾科夫斯基公式

這是因?yàn)槿剂显蕉?，用于推?dòng)燃料本身的消耗就越大。結(jié)果就是，讓火箭加速一點(diǎn)所需的燃料會(huì)指數(shù)增長。因此，我們不得不在每一步都盡量減少載荷。只要你掌握了這些原理，再復(fù)雜的航天活動(dòng)你也能迅速理解。

實(shí)際上，美國1969年登月（我們應(yīng)該如何紀(jì)念登月（三）帶我去月球 | 袁嵐峰）和中國嫦娥五號(hào)2020年從月球取樣返回（美國50年前就能載人登月，中國為什么現(xiàn)在還不行？| 科技袁人）都大致是相似的流程。所以，這套流程可以算是航天界的傳統(tǒng)智慧了，是在運(yùn)力約束下的最優(yōu)解。

阿波羅計(jì)劃登月流程

嫦娥五號(hào)月球取樣返回流程

跟阿波羅計(jì)劃和嫦娥五號(hào)相比，2030年登月最大的區(qū)別在于要用兩枚火箭，而那兩個(gè)都只用了一枚。嫦娥五號(hào)只需要一發(fā)長征五號(hào)，是因?yàn)闊o人，對(duì)運(yùn)力的需求低。嫦娥五號(hào)的質(zhì)量是8.2噸，它是人類向地外星球發(fā)射過的最重的無人探測器，不過這完全在長征五號(hào)的能力之內(nèi)。

長征五號(hào)

而阿波羅計(jì)劃只需要一發(fā)火箭的原因，就是大力出奇跡。它用的“土星五號(hào)”（Saturn V）是人類發(fā)射過的運(yùn)力最大的火箭（我們應(yīng)該如何紀(jì)念登月（四）沖出搖籃 | 袁嵐峰），目前仍然保持著這個(gè)紀(jì)錄。土星五號(hào)能把48.6噸的載荷送入月球軌道。

馮·布勞恩與土星五號(hào)F-1發(fā)動(dòng)機(jī)

27噸對(duì)48.6噸，這就是中美登月運(yùn)力的差別，怪不得我們要采取兩發(fā)火箭的方案。世界上沒有什么事是一發(fā)火箭不能解決的，如果有，那就再來一發(fā)！

二、如何看待美國登月陰謀論？

介紹完了中國的登月方案，下面我們來討論第二個(gè)問題：美國1969年登月是真的還是假的？很多人認(rèn)為是假的，是在攝影棚里偽造的，該如何看待這種陰謀論？

其實(shí)在2019年，我就做過一系列紀(jì)念阿波羅計(jì)劃50周年的節(jié)目，其中第一期就是對(duì)這個(gè)問題的集中探討（我們應(yīng)該如何紀(jì)念登月（一）為什么登月陰謀論是荒謬的 | 袁嵐峰）。2021年，我又學(xué)了一些貝葉斯統(tǒng)計(jì)（Bayes statistics）的思想，為此做了一期節(jié)目（貝葉斯統(tǒng)計(jì)：概率思維的魔法 | 袁嵐峰）。用貝葉斯統(tǒng)計(jì)的語言可能更容易說清楚登月的問題，下面我就來嘗試一下。

英國數(shù)學(xué)家貝葉斯

貝葉斯這個(gè)名字可能乍聽有點(diǎn)摸不著頭腦，但實(shí)際上它的基本思想非常簡單：任何關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界的理論都不是終極真理，重要的是隨著觀測事實(shí)的積累不斷更新對(duì)理論的相信程度。有一句格言可以反映這種思想：“所有的模型都是錯(cuò)的，但其中有些是有用的?！?/p>

貝葉斯定理

對(duì)登月和對(duì)任何其他問題，我們的相信程度并不是只有信和不信兩個(gè)選擇，而是一個(gè)連續(xù)譜，可以分為很多級(jí)別：強(qiáng)烈相信，傾向于相信，不置可否，傾向于不信，強(qiáng)烈不信等等。在強(qiáng)烈相信內(nèi)部，又可以分為是完全明白原理的強(qiáng)烈相信，還是不完全明白原理、只是基于常識(shí)和對(duì)權(quán)威的信任的強(qiáng)烈相信等等。

那么我對(duì)美國登月的相信程度是什么呢？回答是強(qiáng)烈相信，但達(dá)不到最高程度即完全明白原理的強(qiáng)烈相信。因?yàn)槲也皇呛教鞂I(yè)的，對(duì)很多相關(guān)技術(shù)也是外行。例如對(duì)于登月如何現(xiàn)場直播，我就所知甚少。我只是相信通信專家對(duì)此肯定有全面的回答，如果想有深入了解應(yīng)該去找他們。

相對(duì)而言，我對(duì)量子信息的了解就比對(duì)航天多得多?，F(xiàn)在每當(dāng)有人問我，某人說量子通信、量子計(jì)算是騙局，該如何看待，我就告訴他請(qǐng)去看我的科普書《量子信息簡話》，原理都在里面說得很透徹了。

《量子信息簡話》

這個(gè)例子說明，在強(qiáng)烈相信內(nèi)部，也是有區(qū)別的。我對(duì)量子信息是第一級(jí)的相信，即自己就了解原理，而對(duì)美國登月只是第二級(jí)的相信，即相信的理由部分是基于知識(shí)，更多的是基于對(duì)專家的信任。

關(guān)于登月的一個(gè)基本事實(shí)是，蘇聯(lián)和中國的這么多航天專家這么多年來都認(rèn)為美國登月是真的。其實(shí)各國的航天部門全都是這么認(rèn)為的，一個(gè)反例都沒有。這在我看來是一個(gè)強(qiáng)烈的證據(jù)。任何人想反駁這個(gè)證據(jù)，都需要提出超乎尋常的理由才行，因?yàn)槌鯇こ５恼摂嘈枰鯇こ５淖C據(jù)。

中國國家航天局網(wǎng)站的文章《國際探月歷程》（https://www.cnsa.gov.cn/n6758968/n6758973/c6804702/content.html）

按照這種貝葉斯式的分級(jí)體系，我們就能理解很多現(xiàn)象。例如對(duì)一個(gè)最基礎(chǔ)的問題，地球是圓的還是平的？絕大多數(shù)人大概都強(qiáng)烈相信地球是圓的。其中很多人能夠講出很多道理來論證地球是圓的，例如桅桿和月食。也有不少人講不出這么多道理，只是基于自己受到的教育認(rèn)為這是常識(shí)，根本不值得浪費(fèi)時(shí)間來考慮地球會(huì)不會(huì)是平的。

《時(shí)間簡史》第一章說，亞里士多德意識(shí)到，月食是由于地球運(yùn)行到太陽與月亮之間引起的。地球在月亮上的影子總是圓的，這只有在地球本身為球形的前提下才成立

然而奇妙的是，世界上真的有很多人強(qiáng)烈地認(rèn)為地球是平的。他們努力“做實(shí)驗(yàn)”來論證地球是平的，例如說從飛機(jī)上看下去大地是平的不是圓的，他們甚至還在不斷地組織所謂“學(xué)術(shù)會(huì)議”（https://www.iflscience.com/space/flat-earthers-just-held-a-conference-and-it-was-as-ridiculous-as-you-think）。那為什么科學(xué)界都不信他們的“鐵證”呢？在他們看來，當(dāng)然是因?yàn)榭茖W(xué)界的陰謀嘍。

平地球理論

地平論的荒謬可笑程度讓人噴飯，因?yàn)榉瘩g他們的證據(jù)很容易理解。而登月陰謀論就沒這么簡單，因?yàn)榈窃律婕暗降募夹g(shù)問題非常多，涉及很多學(xué)科，而且有些十分高深，遠(yuǎn)不是常識(shí)能夠解答的。其實(shí)去年12月是人類最后一次登月50周年（阿波羅17號(hào)），開玩笑地說，我們已經(jīng)離開月球太久了，所以有人不相信，也情有可原。因此，我并不打算直接嘲諷不相信登月的人。

真正重要的是，我有一個(gè)具體的建議：對(duì)登月產(chǎn)生懷疑是很正常的，不過最好把這作為求知的機(jī)會(huì)，好好去調(diào)研、去學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)。例如你可以看看錢學(xué)森的神作、六十年代初給中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)生上課的教材《星際航行概論》，也可以看看我的朋友、中國航天科普大使、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心研究員劉勇老師的科普書《深空探測器》，或者我的前輩朋友、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心前主任吳季老師的科幻小說《月球旅店》和科普書《太空旅游》。這樣，你就有可能成為航天專家，有可能為人類做出更大的貢獻(xiàn)。

錢學(xué)森《星際航行概論》

劉勇《深空探測器》

吳季《月球旅店》

吳季《太空旅游》

如果你沒有時(shí)間精力去調(diào)研學(xué)習(xí)，這也很正常，那么就請(qǐng)對(duì)這個(gè)問題采取不置可否的態(tài)度。知之為知之，不知為不知，這也是一種大智慧。

但有一種選擇是完全不應(yīng)該的，就是不去調(diào)研學(xué)習(xí)，僅僅憑一些人云亦云的說法，就強(qiáng)烈認(rèn)為登月是假的。也就是說，你可以存疑，可以傾向于不信，只要不落到強(qiáng)烈不信的那一端都沒問題。但你如果不做調(diào)研就直接強(qiáng)烈地不信，那就不對(duì)了。

實(shí)際上，看到任何爭論，你的第一反應(yīng)都應(yīng)該是，我要綜合了解一下雙方的證據(jù)，而不是偏聽偏信。如果你有這樣的習(xí)慣，那么你的思維層次就超過了90%的人。

一旦你想到這一點(diǎn)，那么你很容易就會(huì)查到，對(duì)登月的所有質(zhì)疑，基本上都早已有專業(yè)的反駁。甚至有不少質(zhì)疑壓根就是謠言，例如有人說土星五號(hào)的資料全都丟失了，其實(shí)NASA早就辟過謠了，土星五號(hào)的藍(lán)圖完好地保存在縮微膠片上。任何有追求的人，都不會(huì)贊成這種造謠攪混水的行為。

還有一類問題，本質(zhì)上并不是技術(shù)，而是經(jīng)濟(jì)。例如經(jīng)常有人問，為什么美國50年前能登月，現(xiàn)在反而不能了？他們認(rèn)為這是造假的鐵證，但其實(shí)稍微調(diào)研一下就會(huì)明白，美國不是沒有登月的技術(shù)，而是花不起這個(gè)錢了。登月的花費(fèi)極高，而收益基本只有國家聲望。這個(gè)收益還集中在第一次，登一次和登多次區(qū)別不大，用經(jīng)濟(jì)學(xué)術(shù)語說就是邊際收益極低，因此沒有理由不停地登下去。

按照1973年的統(tǒng)計(jì)，阿波羅計(jì)劃共耗資254億美元。放到現(xiàn)在，這筆花費(fèi)超過2000億美元，或者說超過1萬億人民幣。因此有這樣的比喻：登月一次的花費(fèi)，相當(dāng)于一個(gè)航母艦隊(duì)。請(qǐng)注意，這里說的不是一個(gè)航母艦隊(duì)出動(dòng)一次，而是燒掉一個(gè)航母艦隊(duì)！我們可以開玩笑地把這個(gè)交換稱為：獻(xiàn)祭一艘航母，獲得國家威望的buff（游戲術(shù)語，指“增益”）。

如果你是國家領(lǐng)導(dǎo)人，你是愿意多buff幾次呢？還是多造幾艘航母呢？顯然合理的選擇是：buff一次就夠了，buff多次純屬燒錢。

由此我們就可以理解，中國會(huì)堅(jiān)定不移地去登月，因?yàn)橹挥兄袊扔羞@個(gè)技術(shù)能力，也有足夠的資金，還能通過登月大幅提升國家聲望。不過根據(jù)同樣的道理，中國的登月也不會(huì)做很多次?？上攵?，到時(shí)又會(huì)有一大片指責(zé)中國登月造假的聲音（其實(shí)現(xiàn)在已經(jīng)有很多說中國航天造假的了，例如拿神舟十三號(hào)杯中的水作為造假的“證據(jù)”）?？墒菬o論這些人再怎么鼓噪，中國也不可能因?yàn)楦麄兌窔饩碗S隨便便燒掉一個(gè)航母艦隊(duì)??！

有外國網(wǎng)友認(rèn)為，神舟十三號(hào)杯中的水沒有漂起來，說明是在地面拍攝的

三、登月陰謀論算什么，這兒有更猛的

最后給大家看一個(gè)彩蛋。有一位網(wǎng)友曾經(jīng)在很多名校和很多著名企業(yè)學(xué)習(xí)和工作過，然而現(xiàn)在成了一位專門“推翻”各種常識(shí)的陰謀論者。登月陰謀論對(duì)他來說完全是小兒科啦，他最近宣布?xì)v史上所有的“太空計(jì)劃”都是假的！

這位老兄認(rèn)為：“從來沒有真正可用的設(shè)備被送上過太空，也從來沒有人去過太空，更不要說月球和火星了?！?他還認(rèn)為：“所謂‘GPS 系統(tǒng)’，其實(shí)是利用地面基站在定位，并沒有什么‘GPS 衛(wèi)星’繞著地球轉(zhuǎn)?！备婷畹氖牵J(rèn)為：“所謂氣象衛(wèi)星的‘衛(wèi)星云圖’，可能是地面上的氣象站朝天上拍了照片，然后各個(gè)點(diǎn)的照片合成起來，貼圖到地球的 3D 模型上。甚至可能照片都沒拍，只是根據(jù)各個(gè)氣象站報(bào)告的天氣（晴天還是陰天），用電腦自動(dòng)擬合出‘云圖’來。”

神論：歷史上所有的太空計(jì)劃都是假的

這番高論引起了很多網(wǎng)友的驚嘆。例如，“各國不管敵友，保密工作那么好，天天拿電腦自動(dòng)擬合云圖，卻忘了在照片上擬合幾個(gè)星星?！?我的評(píng)論是：“原博是一個(gè)非常好的樣本，說明人可以偏執(zhí)到何種程度?！保╤ttps://weibo.com/3710258141/N3g1HAREM）