
一篇中国学术论文,把一个航天工程界争论多年的问题推到了公众视野中央。
2026年3月,由上海国家实验室参与的研究团队在《中国空间科学与技术》期刊上发表了一篇同行评审论文,直接点名NASA阿尔忒弥斯登月系统的推进设计"存在一些明显的缺陷",核心矛头指向其主发动机的单点故障风险。
这不是一次无的放矢。中国团队提出批评的同时,拿出了自己的设计方案作为参照,由此引发了一场关于登月安全逻辑的正面比较。
一台发动机,意味着什么风险?
NASA阿尔忒弥斯载人登月系统在关键任务阶段高度依赖一台主发动机。下降过程中,它控制着从月球轨道到月球表面的全部减速动作;更关键的是,上升阶段,它是宇航员离开月球表面、重新进入月球轨道的唯一动力来源。
这台发动机不工作,就没有备用方案。在月球表面,没有救援队,没有第二次机会。
工程上把这种设计称为"单点失效",意思是整个系统的成败取决于某一个关键部件不出问题。这种架构在追求极致性能和重量控制时有其合理性,但代价是一旦那个关键节点失效,整个系统就会彻底失能。
航天史上有过惨痛教训。中国研究团队在论文中援引这一风险,并非耸人听闻,而是在用工程冗余逻辑来量化这种隐患的真实代价。
值得补充的背景是,阿尔忒弥斯计划近年来本就面临多重压力。2026年2月,NASA宣布对阿尔忒弥斯战略进行重大调整,计划中的多次载人任务时间表被重新排布,Space X星舰和蓝色起源"蓝月亮"两款着陆器的交付进度均出现延误,实现载人登月的时间节点持续推后。
四台发动机能解决什么问题?
中国团队提出的方案,核心逻辑是用冗余换安全。
该着陆器采用四台可变推力发动机,合计总推力超过30千牛。最关键的设计指标是:即便其中一台发动机完全失效,剩余三台提供的推力仍然足以完成上升任务,其合力与NASA猎户座飞船主发动机相当。
不止于此,设计中还保留了第二道保险:若主推进系统失效,月球表面的六个轨道控制推进器可以接管,提供一条快速上升的备用路径。这相当于在飞行器上设置了两层独立的故障应对机制。
然而,增加发动机数量本身并不是免费的。每增加一台发动机,都意味着增加重量,而重量在航天任务中是极为昂贵的资源,它直接压缩有效载荷能力,并提升发射成本。多引擎方案如果解决不了重量问题,在竞争性比较中就会失去说服力。
中国团队给出的解法是一种被称为"共底储罐"的结构设计。传统的月球着陆器中,燃料和氧化剂分别储存在两个独立的储罐里,各自需要独立的壳体和支撑结构,合计重量相当可观。共底储罐的思路是用一个共用隔板将两种推进剂分隔在同一个储罐结构内,消除了重复的结构件,大幅减少了系统自重。
研究人员表示,这一改动可带来"百公斤级"的减重效果。储罐材料同时采用复合材料替代传统金属,与传统方案相比再减重约20%以上。此外,储罐结构还被整合为飞行器承力框架的一部分,一个结构件同时承担两个功能,进一步提升了质量效率。
上述设计已通过全系统热试车实验验证。测试数据显示,四台可变推力发动机可以协调同步工作,推力波动控制在100牛顿以内,这种精度足以防止着陆器在关键飞行阶段出现失稳和翻滚。
这套方案的技术挑战也相当明显:共底储罐内部需要对两种推进剂的压力进行高精度的自主控制,安全裕度极窄,容错空间非常有限;同时,四台发动机的节流同步控制随发动机数量增加会急剧复杂化,对控制系统的实时算法提出了很高要求。
两种设计哲学代表了登月工程的两种安全观。一方把重量效率放在第一位,用顶级发动机的可靠性来对冲单点风险;另一方把冗余放在第一位,用系统级容错来应对不确定性。谁的逻辑更适合把人安全送上月球再带回来,答案最终将在月球表面上空揭晓。