应急救生、超软着陆、月面起飞、自主交会——揽月着陆器四项关键技术全解析

2025年8月6日，揽月月面着陆器着陆起飞综合验证试验圆满完成，这是我国首次完成载人航天器地外天体着陆起飞试验。

图1 揽月月面着陆器着陆起飞综合验证试验现场

载人月面着陆器是航天员登陆月球后的月面生活中心、能源中心及数据中心，支持开展月面驻留和月面活动。根据我国载人登月方案，载人月面着陆器将主要经历地月转移飞行、环月飞行、动力下降与着陆、起飞上升、环月交会对接等飞行阶段。

月面着陆起飞直接影响任务成败和航天员安全，是载人月球探测任务中风险最高、难度最大的环节之一，也是一项复杂的系统工程，面临多项技术挑战。由于有人的参与，除了既有技术难度外，必须围绕“人”开展合理性设计，须考虑人员安全性、人员适应性、人员参与性等因素，引入新的技术和工程实现难题，对系统设计提出了更高要求。

载人月面着陆起飞任务需求分析

根据我国载人登月方案，将由载人飞船负责地球与环月轨道之间的人员和物资运输，由载人月面着陆器负责月面与环月轨道之间的人员和物资运输，并支持航天员执行月面任务。

载人月面着陆起飞任务由载人月面着陆器实现，包括以下方面需求：

• 确保航天员安全，在全载人飞行阶段具备应急救生能力；

• 提高工作效率，在有限资源下延长航天员月面工作时长；

• 健康和医学要求，防止因过高着陆冲击过载引起航天员不适或受伤；

• 方案拓展性、延续性和开放性，为后续更深入的月球科考探测任务发展奠定基础。

载人月面着陆器系统方案

载人月面着陆器的系统设计根据任务需求开展，为提高效率，采用分舱段设计。着陆器由登月舱和推进舱组成，两舱在下降过程中分离，之后登月舱独立完成月面着陆和起飞上升。

图2 载人月面着陆器构型示意图

登月舱设计立式柱状密封舱，支持航天员在月面驻留，作为月面航天员生活中心、能源中心及数据中心，支持开展月面活动。

推进舱设计为非密封舱，用于完成着陆器近月制动、从环月轨道下降到月面部分减速飞行任务。

载人月面着陆起飞关键技术

根据任务需求及系统方案，结合载人月面着陆起飞飞行过程，从系统设计角度出发，梳理形成载人月面着陆起飞关键技术体系，其中4项为典型的载人任务需求特有的。

图3 载人月面着陆起飞关键技术体系

• 应急救生设计技术

  区别于无人任务将着陆月面作为首要目标，载人月面着陆起飞任务须具备应急救生能力，以将航天员安全送回载人飞船作为第一要务。载人月面着陆起飞应急救生有两个特点和难点：一是须实现下降、月面停留、上升全任务段的应急上升；二是资源约束性强，包括推进剂、生命保障、能源等，需充分利用已有资源实现应急救生。

• 超软着陆设计技术

  为降低航天员着陆冲击，载人月面着陆器采用超软着陆技术。超软着陆设计受多方面影响，是多学科的系统设计。低触月速度降低了着陆冲击载荷，提高了着陆稳定性，减少了着陆缓冲机构质量，但触月速度越低，着陆飞行时间越长，推进剂消耗量越多，热防护质量代价也越高。因此，超软着陆设计需要综合结构、推进剂、热防护等多方面因素。

• 月面稳定起飞技术

  登月舱采用4台轨控发动机沿周向布局，对月面稳定起飞设计提出了更高要求，包括对多因素干扰下的姿态控制能力、起飞应急处置能力。

  在姿态控制能力方面，登月舱起飞时受到干扰力矩主要由双机推力偏差、发动机安装坐标、横向质心偏差、轨控发动机推力偏斜、纵向质心位置、羽流干扰力等决定。为了提升极端情况下的姿态控制能力，须对4台变推力进行实时差动控制，确保总推力能够满足制导需求的前提下，产生姿态控制力矩。

  在起飞应急处置能力方面，采用4台轨控发动机点火月面起飞，一旦单台发动机故障，则对侧的轨控发动机产生干扰力矩远大姿控发动机控制能力，可能直接造成登月舱倾翻，因此须快速自主判断故障，迅速关闭故障发动机和其对侧发动机以避免姿态翻转。

• 环月自主快速交会技术

  为了降低资源需求，载人月面着陆器从月面起飞后须数小时内完成交会，基于地面测定轨方案不能满足时间约束，月球轨道又无导航系统支持，这就要求着陆器必须自主导航，设计远距离交会敏感器，自主生成交会策略。为保证航天员安全，交会策略还须适应下降过程中不同时刻、不同故障应急上升引起的不同初始条件，同时满足可用推进剂、能源、氧气等多种约束条件。

载人月面着陆起飞风险高、难度大，是我国载人月球探测水平的重要体现。载人月面着陆起飞关键技术的掌握和突破，是研制安全可靠载人月面着陆器的核心，将通过一系列单机、分系统、系统以及大系统的全方位试验，确保关键技术得到工程验证，为我国载人登月任务奠定坚实技术基础。

参考文献：[1]王翔,朱恩涌,刘扬,等.载人月面着陆起飞系统设计及关键技术研究[J].中国空间科学技术(中英文),2026,46(2):1-11.DOI:10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0019.

[2]黄震,孙兴亮,余欢,等.载人月面着陆器飞行策略优化研究[J].宇航学报,2023,44(9):1360-1369.

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本文转载自“中国载人航天”，原标题《行家小课堂 | 载人月面着陆起飞，离不开这些关键技术》。

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