广寒基地建设任务-04

GHC-04广寒计划 · 首次月面常驻与基地整合
CZ-10E发射嫦娥5号
CZ-10E 搭载嫦娥 5 号升空——GHC-04 首次发射
任务概况
任务编号GHC-04
所属计划广寒计划
乘组人数6 人
任务状态✅ 成功
发射与着陆
发射日期2024-09-25 01:45(载人)/ 10-13 18:03(货运)
运载火箭CZ-10E(载人)+ CZ-16(货运)
载荷嫦娥 5 号 + 广寒 02 扩建模块
月面着陆2024-09-30 23:06(吴刚一号)
返回着陆2024-11-20 13:57(文昌回收场)
任务纪录
月面驻留46 天(19 次 EVA)
任务导航GHC-03 · GHC-05

广寒基地建设任务-04 是广寒计划的首次月面常驻任务。六人乘组在月面驻留 46 天,执行 19 次舱外活动——从冰轮编队重组、广寒 02 扩建模块安装,到冷却/电力/燃料管线全系统整合,再到吴刚加压连接和基地全系统集成测试——将广寒基地从模块集合体升级为相互连接的月面前哨站。

任务期间三艘冰轮(两艘 Block 1 + 首艘 Block 2)首次在月面完成混编组网和燃料互传。冰轮一号 正式关闭 ISRU 系统,基地燃料生产全面移交基地级 ISRU。核反应堆从 广寒基地建设任务-03 的 15% 功率提升至 100%,配合新部署的离心机和存储模块,基地首次具备长期常驻运行能力。任务末期,乘组首次通过加压管道在核心舱与吴刚着陆器之间无需 EVA 往返,验证了加压连接方案的可行性。

任务背景

广寒基地建设任务-03 部署了核电和基地级 ISRU,广寒基地具备了自主能源。但基地的模块化扩建尚未开始——核心舱和电力模块是两个孤立单元,缺乏加压通道;三艘冰轮各自独立运行,没有统一的燃料分配网络;吴刚停留在 LLO,与月面基地之间只能通过对接/分离完成乘员往返。

广寒基地建设任务-04 的核心目标是整合。这意味着四层连接:模块间的加压管道(乘员无需 EVA 即可往返核心舱与吴刚)、冷却管线的统一部署(核反应堆废热排散)、电力网络的互联(核心舱与电力模块配电互通)、以及燃料管线的柔性连接(三艘冰轮 + 吴刚之间可自由调拨氢氧燃料)。此外,本次任务是 Block 2 冰轮(#3)首次与 Block 1 冰轮(#1、#2)混编运行,验证两种版本在燃料传输和柔性接口上的兼容性。

任务采用双发射构型:长征十号戊型运载火箭 于 9 月 25 日发射嫦娥 5 号载人飞船,乘组在 LLO 对接吴刚一号 后着陆月面;长征十六号运载火箭 于 10 月 13 日发射广寒 02 扩建模块,经金蟾一号 转运至 LLO 后由冰轮三号 接驳下行至月面。两次发射间隔 18 天——在此期间乘组已完成冰轮编队重组和金蟾燃料转移。

乘组

角色姓名EVA 小组
指令长Hudiie KermanEVA 小组 1
嫦娥飞船飞行员Prilfrid KermanEVA 小组 2
任务专家Gilney KermanEVA 小组 1
任务专家Tomming KermanEVA 小组 1
任务专家Samcott KermanEVA 小组 2
任务专家Irly KermanEVA 小组 2

任务详情

发射与轨道操作(9 月 25 日至 10 月 21 日)

2024 年 9 月 25 日 01 时 45 分,长征十号戊型运载火箭搭载嫦娥五号载人飞船从文昌发射场升空。02 时 47 分,上面级执行地月转移点火(TLI),嫦娥五号进入地月转移轨道。经过约 4.5 天的自由飞行,9 月 29 日 19 时 31 分,嫦娥五号执行近月制动,进入绕月轨道(LLO)。

9 月 30 日 00 时 01 分,嫦娥五号与已在 LLO 等候的吴刚一号月面着陆器完成对接,六名乘组从嫦娥五号转移至吴刚一号。当日 23 时 06 分,吴刚一号成功着陆于月球东方海广寒基地。

10 月 1 日 14 时 32 分,冰轮二号从月面无人起飞,与在 LLO 等候的金蟾一号可复用转移级交会对接。冰轮二号向金蟾一号完成燃料转移后,与金蟾一号分离并返回月面着陆。10 月 2 日 05 时 38 分,金蟾一号点火返回地球,开始为货运任务做准备。

10 月 13 日 18 时 03 分,长征十六号运载火箭从文昌发射场发射广寒 02 扩建模块至近地轨道(LEO)。10 月 14 日 16 时 49 分,金蟾一号在 LEO 与广寒 02 模块完成对接并接收燃料加注。10 月 15 日 00 时 22 分,金蟾一号执行 TLI,携带广寒 02 模块开始为期约 5 天的地月航行。10 月 20 日 22 时 31 分,冰轮三号从月面无人起飞。10 月 21 日 00 时 02 分,冰轮三号在 LLO 与金蟾一号交会并接收广寒 02 模块。当日 02 时 34 分,冰轮三号搭载广寒 02 模块成功着陆于东方海广寒基地。

第一阶段:冰轮编队重组(10 月 1 日至 3 日)

乘组着陆后立即开始冰轮编队重组作业。10 月 1 日,EVA 小组 1 执行首次舱外活动(EVA-1,7 小时 25 分钟),将吴刚一号通过结构连接接入冰轮一号,随后断开冰轮一号与冰轮二号之间的连接。同日,EVA 小组 2 执行 EVA-2(5 小时 18 分钟),将冰轮三号——首艘 Block 2 构型冰轮——连接到冰轮一号。这是 Block 1 与 Block 2 冰轮之间首次柔性管道对接,验证了两种版本在接口层面的兼容性。

10 月 1 日至 2 日,冰轮二号执行无人飞行任务:从月面起飞后与 LLO 的金蟾一号对接,完成燃料转移,金蟾一号随后返回地球,冰轮二号返回月面着陆。

10 月 3 日,EVA 小组 1 和小组 2 联合执行 EVA-3(10 小时 5 分钟),重新建立冰轮二号与冰轮一号的连接。至此,冰轮一号、冰轮二号(Block 1)和冰轮三号(Block 2)首次在月面实现三艘冰轮物理组网。乘组随后正式入驻广寒核心舱。

第二阶段:广寒 02 模块到达与安装(10 月 19 日至 27 日)

10 月 19 日,EVA 小组 1 执行 EVA-4(8 小时 15 分钟),断开冰轮三号与冰轮一号的连接,为冰轮三号起飞接驳广寒 02 模块做准备。操作中不慎损坏了冰轮三号的一块太阳能电池板——任务中心决定留待下次载人任务修复。

10 月 20 日至 21 日,冰轮三号执行无人飞行任务:从月面起飞后在 LLO 接收广寒 02 模块并返回月面着陆。广寒 02 模块包含电力模块存储支架 2 号、存储模块和离心机模块三个主要组件。

随后乘组展开了为期五天的密集卸载与安装作业。10 月 23 日,EVA 小组 2 执行 EVA-5(8 小时 15 分钟),将广寒 02 模块从冰轮三号货仓吊装至月面预定位置。10 月 24 日,EVA 小组 1 执行 EVA-6(8 小时 34 分钟),从广寒 02 模块卸下电力模块存储支架 2 号,安装至电力模块指定安装位。10 月 25 日,EVA 小组 2 执行 EVA-7(8 小时 28 分钟),卸下存储模块,暂时安置于核心舱外侧。10 月 26 日,EVA 小组 1 执行 EVA-8(7 小时 29 分钟),卸下离心机模块。10 月 27 日,两组联合执行 EVA-9(8 小时 33 分钟),将离心机模块吊装至电力模块顶部安装位并完成结构固定。

第三阶段:冷却、电力与燃料管线(10 月 28 日至 31 日)

模块安装完成后,乘组转入系统管线连接阶段。10 月 28 日,EVA 小组 1 执行 EVA-10(9 小时 11 分钟),将离心机和存储模块的冷却管线连接至电力模块散热系统。在连接过程中,乘组发现散热面板 #3 因运输过程发生变形,手动展开修复后恢复正常。

10 月 29 日,EVA 小组 2 执行 EVA-11(8 小时 45 分钟),从电力模块向存储模块和离心机铺设配电电缆,将新模块接入基地电力网络。10 月 30 日,EVA 小组 1 执行 EVA-12(7 小时 42 分钟),沿冰轮预定停泊位方向铺设燃料分配主管线,设置三个支路接口——分别对应三艘冰轮未来的停泊位置。

10 月 31 日,EVA 小组 2 执行 EVA-13(9 小时 14 分钟),安装核心舱与电力模块之间的柔性加压连接管道,使两个模块首次通过加压通道实现公用设施互联。同日断开冰轮一号和冰轮二号之间的连接,为后续冰轮跳跃重新定位做准备。

第四阶段:测试、跳跃与冰轮联网(11 月 1 日至 8 日)

11 月 1 日至 3 日,乘组在舱内对新部署的离心机及冷却系统进行测试。冰轮一号正式关闭 ISRU 和采矿系统——基地燃料生产自此全面移交基地级 ISRU。核反应堆在满负荷测试中验证了 100% 额定功率的输出能力,所有新装冷却和电力回路在全功率工况下稳定运行。实际运行功率由基地电力需求动态调整。

11 月 4 日,乘组从核心舱遥控冰轮一号和冰轮二号执行短距跳跃(小于 2 公里),分别降落在电力模块东西两侧的预定停泊位,形成围绕核心舱/电力模块的物流圈。

随后乘组展开三艘冰轮与基地燃料/电力网络的连接作业。11 月 5 日,EVA 小组 1 执行 EVA-14(8 小时 38 分钟),将冰轮一号接入燃料主管线支路 1 和电力网格——冰轮一号成为首艘接入基地统一燃料/电力网络的着陆器。11 月 6 日,EVA 小组 2 执行 EVA-15(8 小时 34 分钟),将冰轮二号接入支路 2 和电力网格,并验证了冰轮一号与冰轮二号通过主管线进行燃料互传,测试顺利通过。11 月 8 日,EVA 小组 1 执行 EVA-16(9 小时 46 分钟),将冰轮三号(Block 2)接入支路 3,确认 Block 2 的加宽燃料罐接口与 Block 1 的柔性管道适配器完全兼容——三艘冰轮燃料与电力联网全部完成。

第五阶段:吴刚连接、集成测试与撤离(11 月 9 日至 15 日)

联网完成后,乘组进入任务的最终整合阶段。11 月 9 日,EVA 小组 2 执行 EVA-17(7 小时 29 分钟),将吴刚一号通过独立柔性加压管道接入核心舱。乘组对全基地 6 个加压连接点进行了氦气检漏,全部通过,随后执行全基地预集成检查。

11 月 10 日 04 时 00 分,乘组进行了吴刚一号与核心舱之间的加压管道通行测试——两名乘组从核心舱经加压管道进入吴刚并返回,全程无需 EVA。这是广寒基地历史上首次验证乘员可通过加压管道在核心舱与吴刚着陆器之间自由往返。

11 月 14 日,两组联合执行 EVA-18(9 小时 26 分钟),进行全基地系统集成测试。测试项目包括:核反应堆 100% 功率、ISRU 全功率运行、离心机旋转、核心舱环控、三艘冰轮待机供电、吴刚加压连接维持——所有子系统在联合负载下稳定运行超过 6 小时。乘组进行了末次巡检,经外部 EVA 确认电力模块散热面板和冷却管线正常。随后工具归位、月面样本打包、全体在基地前列队合影。

11 月 15 日 03 时 00 分,乘组从核心舱经加压管道转移至吴刚一号,关闭加压舱门。随后全体着 EVA 服从吴刚一号出舱,执行 EVA-19(3 小时 47 分钟),断开吴刚与核心舱之间的柔性加压管道,收拢固定于核心舱外侧存储位,确认吴刚与基地之间所有物理连接已解除。

返回(11 月 17 日至 20 日)

11 月 15 日乘组转移至吴刚一号并执行 EVA-19 断开与基地的最后物理连接后,在吴刚内度过两夜进行起飞前系统检查。11 月 17 日 15 时 49 分,吴刚一号从月面起飞。11 月 18 日 00 时 07 分,吴刚一号与等候在 LLO 的嫦娥五号完成对接。乘组转移至返回舱后,嫦娥五号于当日 07 时 32 分点火返回地球。11 月 20 日 13 时 57 分,返回舱着陆于文昌回收场,广寒基地建设任务-04 任务正式结束。

吴刚一号在任务结束后——与 广寒基地建设任务-02、广寒基地建设任务-03 后一样——变轨至 500×500 km LLO 继续留轨复用。至此,同一艘吴刚着陆器已连续完成 广寒基地建设任务-02、广寒基地建设任务-03、广寒基地建设任务-04 三次载人月面往返任务。

EVA 日志

#日期时长小组操作内容
EVA-110-017h 25m小组 1将吴刚一号 连接到冰轮一号;断开冰轮一号 与冰轮二号 的连接
EVA-210-015h 18m小组 2将冰轮三号(Block 2)连接到冰轮一号——首次 Block 1 ↔ Block 2 柔性管道对接
EVA-310-0310h 05m小组 1+2重新建立冰轮二号 与冰轮一号 的连接。三艘冰轮首次物理组网。乘组入驻广寒核心舱
EVA-410-198h 15m小组 1断开冰轮三号 与冰轮一号 的连接。操作中不慎损坏冰轮三号 的一块太阳能电池板——任务中心决定下次载人任务修复
EVA-510-238h 15m小组 2将广寒 02 模块从冰轮三号 货仓吊装至月面预定位置
EVA-610-248h 34m小组 1从广寒 02 模块卸下电力模块存储支架 2 号,安装至电力模块指定安装位
EVA-710-258h 28m小组 2从广寒 02 模块卸下存储模块,暂时安置于核心舱外侧
EVA-810-267h 29m小组 1从广寒 02 模块卸下离心机模块
EVA-910-278h 33m小组 1+2将离心机模块吊装至电力模块顶部安装位,完成结构固定
EVA-1010-289h 11m小组 1连接离心机和存储模块的冷却管线至电力模块散热系统;手动展开因运输变形的散热面板 #3
EVA-1110-298h 45m小组 2从电力模块向存储模块和离心机铺设配电电缆,接入基地电力网络
EVA-1210-307h 42m小组 1沿冰轮预定停泊位方向铺设燃料分配主管线,设置三个支路接口
EVA-1310-319h 14m小组 2安装核心舱 ↔ 电力模块之间的柔性加压连接管道;断开冰轮一号 和冰轮二号 的连接,为跳跃做准备
EVA-1411-058h 38m小组 1将冰轮一号 接入燃料主管线支路 1 和电力网格——首艘接入基地统一燃料/电力网络的着陆器
EVA-1511-068h 34m小组 2将冰轮二号 接入支路 2 和电力网格。验证冰轮一号 与冰轮二号 通过主管线进行燃料互传,测试通过
EVA-1611-089h 46m小组 1将冰轮三号(Block 2)接入支路 3。确认 Block 2 的加宽燃料罐接口与 Block 1 的柔性管道适配器完全兼容——三艘冰轮燃料/电力联网完成
EVA-1711-097h 29m小组 2将吴刚一号 通过独立柔性加压管道接入核心舱。对全基地 6 个加压连接点进行氦气检漏——全部通过。随后执行全基地预集成检查
EVA-1811-149h 26m小组 1+2全基地系统集成测试:ISRU 全功率 + 离心机旋转 + 核心舱环控 + 三艘冰轮待机供电 + 吴刚加压连接维持——所有子系统联合负载下稳定运行超过 6 小时。末次巡检,电力模块经外部 EVA 确认散热面板和冷却管线正常。工具归位,月面样本打包,合影
EVA-1911-153h 47m小组 1+2全体着 EVA 服从吴刚一号 出舱,断开吴刚与核心舱之间的柔性加压管道,收拢固定于核心舱外侧存储位。确认吴刚与基地之间所有物理连接已解除

基地整合成果

广寒基地建设任务-04 结束后,广寒基地的系统拓扑达到了首个完整运营状态:

基地拓扑图

下图以 广寒基地建设任务-04 任务结束时为默认时间锚点,展示广寒基地各舱段、电力模块、冰轮编队与吴刚着陆器的完整工程拓扑。可在图内切换任务或指定时间,查看基地结构随建设进度的变化。

图 1:广寒基地建设任务-04 任务结束时的广寒基地工程拓扑。可在图内切换任务或指定时间;若嵌入视图未能加载,可在新窗口打开

参见