阿尔弥忒斯二号遥望地球

2026年3月，上海一个国家级实验室的科研团队，在《中国空间科学与技术》杂志上发表了论文。

直指美国NASA阿尔忒弥斯登月计划的一个大问题：他们设计的登月着陆系统，在关键环节存在致命漏洞。消息一出，航天圈里议论纷纷，毕竟美国当年可是第一个把人送上月球的。

要搞清楚这个漏洞，得先说说月球是个啥环境。月球表面没有空气，也就没有风，更没有云，连声音都传不了。最关键的是，月球重力只有地球的六分之一，大约1.62米/秒²。

这意味着在月球上着陆，不能像在地球那样用降落伞，因为没空气，伞打不开。只能靠发动机反推，把下降的速度减到零。起飞也一样，得靠发动机把自己从月面推起来。

美国阿尔忒弥斯计划用的着陆器，全程只靠一台主发动机干活。从绕月轨道减速落到月面，靠这台发动机；完成任务后从月面起飞回轨道，还是靠这台发动机。全程没有备用，没有备份，坏了就完蛋。

这种设计在工程上叫“单点失效”。意思就是整个系统里有一个关键零件，只要它出问题，整个任务就直接报废。在地球上，单点失效还能忍一忍，因为可以修、可以换、可以叫救援。

但月球上啥也没有。离地球38万公里，无线电信号跑一个来回要2.6秒。地面控制中心只能看着屏幕干瞪眼，根本没法伸手去修。一旦那台唯一的发动机在着陆前熄火，着陆器就会像块石头一样砸向月面。

更糟糕的是，如果发动机在起飞时坏了，航天员就彻底回不来了。氧气撑不了几天，地面只能眼睁睁看着。这可不是电影里那种最后时刻被救走的剧情，这是真实的工程风险。

美国为啥非要这么干？说白了就是为了省重量。航天器每多一公斤，发射成本就多上万美元。用一台大发动机代替好几台，能省掉一大堆管道、阀门和控制系统，整机重量能轻不少。

具体来说，单引擎方案可以把着陆器的干重控制在15吨以内。如果换成多引擎，光附加结构就要多出1.5到2吨。这2吨重量，放到火箭上就意味着要多花几千万美元的发射费用。

美国人也对自己的发动机很有信心。他们用的那台主发动机，设计故障率号称低于万分之一。他们觉得这么高的可靠性，单引擎足够了，没必要为了极小概率的事件增加重量。

但航天史上，这种“极小概率”变成灾难的例子还少吗？

1986年挑战者号航天飞机爆炸，就是因为它上面一个小小的O型橡胶密封圈在低温下失效了。那个密封圈的故障概率当时也被认为极低。

2003年哥伦比亚号航天飞机解体，是因为发射时一块泡沫材料脱落，砸坏了机翼。那块泡沫脱落的概率也被算得极低，但它偏偏就发生了。七名宇航员，全部遇难。

还有一个更直接的例子：苏联1971年的联盟11号飞船。返回舱和轨道舱之间的一个阀门，在返回途中意外打开，舱内空气漏光，三名宇航员窒息身亡。那个阀门就是典型的单点失效。

所以上海实验室的论文指出，单引擎登月系统存在“不可接受的安全风险”。他们不是光挑毛病，而是拿出了自己的方案，跟美国方案做了直接对比。

中国自研的登月着陆器，搭载了四台可变推力主发动机。什么叫可变推力？就是每台发动机的推力可以随时调节，从大到小连续变化，方便精确控制速度和姿态。

这四台发动机的总推力，完全够用。具体数据：单台发动机最大推力约7.5吨，四台加起来最大30吨。月球重力只有地球的六分之一，30吨推力足以把十几吨的着陆器轻松推起来。

更关键的是冗余设计：即使其中一台发动机彻底报废，剩下三台仍然能完成月面起飞任务。三台最大推力还有22.5吨，照样够用。这就等于给航天员上了三重保险。

除了四台主发动机，还额外配了六组轨道控制推进器。这些推进器每组的推力虽然不大，大概几十公斤，但胜在数量多、分布广。它们平时负责调整姿态、做小幅度变轨，紧急情况下可以作为二级备份动力。

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你可以简单理解：美国方案是一根独木桥，中国方案是四条大路外加六条小路。

独木桥走得快、省材料，但掉下去就完蛋。大路虽然费点材料，但断了一条还有三条。

当然，多装发动机和推进器，重量肯定要增加。四台发动机比一台重，六组推进器加管线也是一大坨。中国团队怎么解决这个矛盾？他们用了两项关键技术，把多出来的重量又给省回去了。

第一项叫“共底储罐”。传统做法是：燃料装一个罐，氧化剂装另一个罐，两个罐分开，中间留空隙。中国团队的做法是：用一个大罐子，中间加一个隔板，一边装燃料一边装氧化剂。

就这一改，直接省掉了一个罐子的外壳和中间的连接结构。具体能省多少？传统双罐结构，两个罐的总重量大概1.8吨；共底储罐方案，罐体本身只有1.2吨左右，净省600公斤。

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600公斤在航天上是什么概念？可以多带两台科学仪器，或者多带三个人的一周补给。或者反过来，把这600公斤用于增加发动机备份，安全系数又往上提一截。

第二项是复合材料和一体化承力结构。传统的储罐是金属的，铝合金或者钛合金，密度大。换成碳纤维复合材料，强度比钢还高，但重量只有铝的不到一半。同时把储罐本身当作飞船的骨架来用，不再额外做支撑架，又省了一批重量。

综合下来，中国这套多引擎方案的整机干重，控制在16.5吨左右。美国单引擎方案是15吨左右。中国只比美国重了1.5吨，却换来了四台主发动机加六组推进器的顶级冗余配置。

这笔买卖划不划算？明眼人都看得出来。多花1.5吨的重量，换来的是航天员活着回来的概率从95%提升到99.9%以上。

这套方案不是纸上画图，已经做完了全域热试车。什么叫全域热试车？就是在地面上，模拟从月球轨道下降、减速着陆、停留等待、再点火起飞的全过程，发动机真烧、真喷、真调推力。

测试结果：四台发动机同时工作时，推力误差控制在正负0.5%以内。飞行稳定性、姿态控制精度都达到了设计要求。换句话说，这套系统已经通过了地面上的大考，随时可以装到火箭上飞。

当然，这种设计的技术门槛确实高。共底储罐要求隔板两侧的压力差控制得极其精确，差一点点隔板就会破，燃料和氧化剂一混合就是大爆炸。多台发动机协同工作时，推力分配、燃烧稳定性、管路振动都是难题。

但中国团队，正在把这些难题一个个啃下来。

相比之下，美国阿尔忒弥斯计划的两款着陆器——SpaceX的星舰和蓝色起源的蓝月——都还在反复延期。星舰试飞炸了好几次，蓝月也迟迟交不出成品。

按照NASA最新公布的时间表，阿尔忒弥斯3号载人登月已经推迟到了2027年之后。而中国计划在2030年前实现载人登月，两边的进度差距正在快速缩小。

中美这两种登月设计，代表了两种不同的工程理念。美国优先减重增效，赌的是单台发动机的极限可靠性。中国优先系统容错，赌的是多重备份的安全冗余。

谁对谁错？未来几年内，月球上会给出答案。但有一点可以肯定：在距离地球38万公里的荒凉星球上，在一无所有、二无救援的环境里，多一份备份，就意味着多一份活着回来的希望。

中国科学家这篇论文，不是要贬低谁，而是拿数据和事实说清楚一个道理：登月这件事，不能靠赌。因为你赌输的那一次，就是几条人命。

信源：2026年3月，《中国空间科学与技术》期刊，《登月着陆系统推进冗余设计安全性分析》。