[发明专利]载人月面着陆装置

说明书

本发明涉及载人月面着陆装置，包括：减速级段，为所述着陆装置从环月轨道下降至距月球表面预定高度时提供减速动力；着陆级段，支承在所述减速级段上，用于支持航天员在月球表面的生存和工作；上升级段，支承在所述着陆级段上，搭载航天员并为所述着陆装置从距月球表面预定高度下降至月球表面以及从月球表面起飞上升至环月轨道提供动力；所述上升级段设有航天员维生系统，用于支持航天员在所述着陆装置从环月轨道下降至月球表面和从月球表面上升至环月轨道时的生存需求。本发明设有航天员维生系统，相对于现有着陆装置而言，只需通过航天员维生系统维持航天员生存和工作需求，不需要在上升级段中设置密封舱和密封通道，结构紧凑、重量轻。

技术领域

本发明涉及航天员的月球表面着陆和起飞技术领域，尤其涉及一种载人月面着陆装置。

背景技术

月面着陆装置(月面着陆器)，是一种能实现将航天员从月球轨道运往月球表面并从月球表面起飞上升进入环月轨道的飞行器。月面着陆器还具备与载人飞船或其他载人飞行器实施交会对接的功能，航天员可从其它飞行器转移至月面着陆器，并从月面着陆器转移至其他飞行器。如美国60-70年代的“阿波罗”登月舱。由于月球上大气极其稀薄接近真空，因此登月舱只能用火箭发动机推送，并可像直升机一样做垂直起降。

至今，仅有“阿波罗”登月舱(月面着陆器)成功实现了载人着陆月球的任务。然而，“阿波罗”登月舱分为上升级段和下降级：上升级段配备有密封舱；下降级配备有登月舱向月面降落减速使用的推进装置以及相应的燃料，下降级通常携带有探测月球的科学仪器和工具设备如月震仪和月球车等。登月舱在到达月面之前以及在月面工作的时间内，上升、下降级合二为一，其在月球表面再度起飞时，仅有上升级段起飞，下降级则作为发射架，发射完毕后置留于月球表面。

“阿波罗”登月舱以及后来发展出的各种月面着陆器以及月面着陆器概念的一个共同之处在于，登月舱上配备了供航天员在下降和起飞上升期间乘坐的密封舱，密封舱与上升级段一同起飞上升。该密封舱为航天员提供生存和居住环境，如适当的温度、湿度、氧气浓度以及气压，并提供对空间碎片、微流星以及月面附近沙尘的防护。密封舱还必须提供航天员执行出舱任务的舱门以及气闸功能。上升密封舱还必须具备一定的容积来满足航天员对活动空间的要求，因此，上升密封舱必然具备较大的体积和结构重量。在结束月面活动之后，上升级段密封舱与上升级段一同起飞上升。

此外，航天员出舱必须通过舱外航天服来实现，舱外服相当于一个小型的赋形于人体的密封舱，为航天员在舱外活动期间提供生命保障。舱外航天服实际上是最小的载人航天器，主要由外套、气密、液冷通风服、头盔、手套、靴子和背包装置等组成，是航天员走出航天器到舱外作业时必须穿戴的防护装置。航天员出舱前必须为舱外服补充电能、水、氧气、生保设备工质等消耗物资，在航天员的负载能力和活动灵活性要求的限制之下，舱外服的体积和重量有限，因而舱外活动时间受到了限制，并且必须依赖其它设备(如月面着陆器)的补给。

自环月轨道到达月面并从月面再度起飞上升入轨的过程中，登月舱下降和上升过程必须实现很大的速度增量(各接近2000m/s)，根据齐奥尔科夫斯基理论，登月舱所携带的燃料总量对于上升重量及其敏感。减少上升(上升级段)的重量有利于降低登月舱的总重，进而降低对发射运载火箭的需求，降低登月任务的成本。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种重量轻的载人月面着陆装置。

为实现上述目的，本发明提供一种载人月面着陆装置，包括：

减速级段，为所述着陆装置从环月轨道下降至距月球表面预定高度时提供减速动力；

着陆级段，支承在所述减速级段上，用于支持航天员在月球表面的生存和工作；

上升级段，支承在所述着陆级段上，用于搭载航天员并为所述着陆装置从距月球表面预定高度下降至月球表面以及从月球表面起飞上升至环月轨道提供动力；