“中美不同方案，折射出对生命价值的不同认知”

在21世纪的登月竞赛中，工程师必须回答一个问题：如果主发动机失效，会发生什么？

中美登月计划持续引发关注之际，中国科研团队近期发表的一篇论文，恰好展现了中美载人登月方案安全设计的差异。自阿波罗时代以来，美国大型深空探测器始终倾向于单主发动机设计。这意味着下降段与上升段都依赖唯一的主发动机，一旦失效就没有备份。这种设计“暴露出了一些突出的缺点”。而中方采用“四台可变推力主发动机＋多重冗余”的设计，有效降低了安全风险。有观点认为，美国传统的单一主发动机架构与中国多发冗余设计，可能反映出双方对人类生命价值的不同认知。

美国宇航局载人绕月飞行测试进入最后阶段 IC Photo

回顾历史，从20世纪60年代的阿波罗登月舱，到美国国家航空航天局（NASA）为“阿耳忒弥斯计划”打造的新一代“猎户座”飞船，美国飞行器的总体架构长期依赖单台大推力主发动机完成关键任务。在下降阶段，一台主发动机负责控制从环月轨道降落至月面的全过程；在上升阶段，一台主发动机则是返回轨道、踏上归途的唯一保障。一旦这台发动机失效，就没有备用方案。

今年3月发表于《中国空间科学技术》期刊的一篇同行评议论文指出，纵观国外大型深空探测飞行器，暴露了一些突出缺点，包括结构布局利用率较差、主发动机无冗余、系统设计复杂。而中国研制的载人探月飞行器重点实现了以下创新和技术突破：首先，主发动机的冗余备份确保了飞行器的可靠安全性，推进系统在方案设计上保证各发动机工作状态一致；其次，采用共底贮箱，提高了结构利用率，并为共底贮箱设计了一套确保可靠安全的增压系统。

图表：一张图带你了解“梦舟”“揽月” IC Photo

具体来看，中国把希望寄托在四台发动机，而不是一台。这意味着如果其中一台完全失效，其余三台仍可提供与“猎户座”飞船整套主发动机相当的推力。而且安全保障还不止一层。即使主推进系统严重受损，登月舱仍配备六台较小的轨道控制发动机，可在月面点火，协助快速上升。

公开资料显示，中国的揽月着陆器总质量约26吨，由登月舱和推进舱组成。其中登月舱发动机模块包括4台7500N主变推力发动机及多台姿轨控发动机。推进系统所有功能模块均为主备冗余设计，任一分支故障可重组确保安全，应急模式下可采用2台主发动机加小轨控发动机辅助实现月面起飞。

这里就引出一个很自然的问题：如果四台发动机比一台更安全，那为什么所有人不都这样做？

答案在于重量。

更多的发动机意味着更大的质量。中国团队通过一项结构上的天才设计解决了这个问题——共底贮箱。在采用压送推进系统的载人深空飞行器中，中国首次使用了一种让氧化剂与燃料共用隔板（即“共底”）的贮箱设计。相比之下，此前所有设计中，登月器都使用两个独立贮箱，这意味着结构重量翻倍、可利用空间减少。

中国登月舱推进系统采用甲基肼/四氧化二氮双组元推进剂，配置4副椭球形共底贮箱，容量超5000L，可加注6吨多推进剂，贮箱压差可靠维持在0.15~0.23MPa。通过让两种推进剂共用隔板，这种设计消除了贮箱本身的结构冗余。研究人员称，这可节省“百公斤级”的重量。节省下来的重量，使安装四台发动机而非一台成为可能。采用复合材料后，这种贮箱相比传统金属结构减重超过20%。这一结构本身还能承担载荷，成为飞船框架的一部分，从而进一步优化整器质量。

论文展示了完整系统热试车获得的数据。结果证明，他们能够将四台可变推力发动机同步控制在推力偏差不足100N，从而确保着陆器不会因推力失衡而发生致命翻滚。试验结果还显示，高风险的共底贮箱压力控制问题得到了有效解决。

如果其他国家想复制这种“四发动机＋共底贮箱”方案，就必须掌握在极窄安全裕度下对共底贮箱进行自主压力控制的能力。同时，还需要实现多台可调推力发动机之间的推力同步一致性。而随着发动机数量增加，这一问题的复杂度会呈指数级上升。

值得一提的是，目前NASA的载人登月系统（HLS）已选定两家商业公司方案，包括SpaceX“星舰”HLS和蓝色起源的“蓝月”载人版，已转向多发动机集群布局，与“阿波罗”传统架构有所不同。但上述两型着陆器距离任务就绪仍有距离，前者仍待完成在轨加注与综合验证，后者仍处于研发测试阶段。

由SpaceX研发的“星舰”HLS是一种高达50米的不锈钢巨型飞行器，计划执行月面着陆任务。虽然这一设想雄心惊人，但许多资深航天专家担忧，如此高度的飞行器在月面着陆涉及极其复杂的物理问题，这意味着乘员将面临巨大风险。

美国“阿耳忒弥斯计划”此前在人类飞行测试中已经遭遇氮气泄漏，以及隔热罩保护层受损等令人担忧的问题。这些问题可能是致命的，这也使得美国赶在中国实现登月之前重返月球的压力，正在不断增大。

相比之下，中国载人登月计划正有条不紊地向前推进。截至2026年初，中国长征十号运载火箭、梦舟载人飞船、揽月月面着陆器等主要飞行产品研制进展顺利，已陆续完成梦舟载人飞船零高度逃逸、揽月着陆器着陆起飞、长征十号运载火箭系留点火、长征十号运载火箭系统低空演示验证与梦舟载人飞船系统最大动压逃逸飞行等多项大型试验。揽月着陆器已于2025年10月完成初样阶段主要工作。

我国计划在2030年前实现载人登月。后续还计划发展具备大范围移动能力的月面移动实验室，并最终建设具有长期驻留能力的月球科研站。