中国将如何载人登月？美国登月是真是假？| 袁岚峰
最近，中国宣布计划在2030年实现载人登月（http://www.cmse.gov.cn/xwzx/202305/t20230529_53634.html），引起了全国的热烈关注。
神舟十六号载人飞行任务新闻发布会。新闻发言人的原文是：“近期，中国载人月球探测工程登月阶段任务已启动实施，总的目标是：2030年前实现中国人首次登陆月球……”
这就引出了两个问题：中国将如何载人登月？美国当年的阿波罗计划登月是真的还是假的？第一个是技术性的问题，第二个很大程度上是思维方式的问题。下面，我们就来讨论一下这两个问题。
一、中国将如何载人登月？
对于中国2030年载人登月，我其实早有耳闻。2021年8月29日，中国运载火箭技术研究院运载火箭系列总设计师龙乐豪院士在一个科普报告中就明确说，中国打算在2030年前后载人登月。当时我就做过一期节目（见证历史！2030年载人登月，中国将如何实现？| 袁岚峰），解读了其中的关键信息。
最重要的信息有两点：一是要发两枚火箭，二是这种火箭我们差不多已经有了。这种火箭是在长征五号（CZ-5）的基础上、为了登月而研制的一种改进型号，当时龙乐豪院士说可能叫做CZ-5DY。而2023年的信息是，它被定名为长征十号（CZ-10），预期在2027年左右首飞。
长征五号的地月转移轨道运载能力为8.8至9.4吨，而长征十号的地月转移轨道运载能力预期为27吨。这两种火箭的主发动机YF-100是一样的，芯级的直径也都是5米，所以长征十号可以称为长征五号的改进版。
那为什么长征十号的运力几乎是长征五号的三倍呢？因为长征十号在起飞时，采用三芯并联结构，在芯级两侧放了两个助推器，三者都是直径5米，底端都有7台发动机，所以共有21台发动机，起飞时可产生2600吨的推力，可将2100吨的火箭送往太空。这就是为什么，长征十号的地月转移轨道运力高达27吨，近地轨道运力更是高达70吨。如今我国空间站的三大舱体，它可以一次性送往太空！
航天的一大要点在于，火箭的运载能力是最重要的瓶颈，有多大运力就能做多少事情。所以龙乐豪院士提供的最重要的信息就是，我们的运载能力就快可以支撑登月了，但需要发两次。
两发火箭总共要运送四种部件：一，着陆器，用于登陆月球；二，上升器，用于从月球回到环月轨道；三，返回器，即载人飞船；四，转移运输器，用于把飞船从地月转移轨道送入环月轨道，以及从环月轨道送回地球。下面我们来介绍一下具体流程。
第一步，第一枚火箭把着陆器 + 上升器 + 转移运输器送入地月转移轨道，转移运输器把着陆器 + 上升器送入环月轨道。着陆器里没有人，它在虚位以待航天员的到来。
第二步，第二枚火箭把返回器（即飞船） + 转移运输器送入地月转移轨道，转移运输器把返回器送入环月轨道。
第三步，飞船和着陆器在环月轨道上交会对接，两名航天员从飞船飘到着陆器里面。
第四步，着陆器与飞船分离，着陆器带着两名航天员登陆月球，飞船在环月轨道上等着他们回来。
第五步，两名航天员在月球表面工作6个小时。
下面是一个关键问题：登月的航天员怎么回来？经常有人表示不信美国在1969年登过月（我们应该如何纪念登月（一）为什么登月阴谋论是荒谬的 | 袁岚峰），他们的核心问题之一就是这个。他们的典型表述是：我完全相信美国有能力把人送到月球，但完全不信美国能把人从月球送回地球！
实际上，这是典型的外行思维。月球的重力只有地球的1/6，又没有空气阻力，所以从月球起飞比从地球起飞容易得多。着陆器带着一个上升器，把着陆器作为底座，就可以让上升器发射起飞，同时把着陆器抛弃在月球上。这就是第六步。
第七步，上升器在环月轨道上与等待的飞船对接，航天员从上升器又飘回飞船里面。
第八步，上升器与飞船分离。这是因为转移运输器的燃料有限，不足以带着上升器一起回地球，所以把上升器丢弃，减少载荷。
第九步，转移运输器的发动机点火，带航天员回地球。
最后，再入大气层时，把所有能丢的部分全部丢弃，只剩返回舱带着航天员着陆。
总结一下，基本思想就是“走一路，丢一路”。数一数，一路抛弃了多少东西？先是丢下了两枚火箭，然后着陆器登月时暂时丢下了飞船，上升器从月球起飞时丢下了着陆器，上升器跟飞船对接后又反手丢下了上升器，最后把除返回舱之外的部分全部丢弃。令人想起那个关于垃圾分类的灵魂之问：请问你是什么垃圾？
之所以要这样，是因为火箭能达到的最高速度跟燃料质量是对数的关系，而不是正比的关系。也就是说，大量地增加燃料，也只能把运载能力增加一点点。这叫做“齐奥尔科夫斯基公式”，是航天之父、俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（Konstantin Eduardovich Tsiolkovski，1857-1935）提出来的（我们应该如何纪念登月（二）航天的基本原理| 袁岚峰）。
这是因为燃料越多，用于推动燃料本身的消耗就越大。结果就是，让火箭加速一点所需的燃料会指数增长。因此，我们不得不在每一步都尽量减少载荷。只要你掌握了这些原理，再复杂的航天活动你也能迅速理解。
实际上，美国1969年登月（我们应该如何纪念登月（三）带我去月球 | 袁岚峰）和中国嫦娥五号2020年从月球取样返回（美国50年前就能载人登月，中国为什么现在还不行？| 科技袁人）都大致是相似的流程。所以，这套流程可以算是航天界的传统智慧了，是在运力约束下的最优解。
跟阿波罗计划和嫦娥五号相比，2030年登月最大的区别在于要用两枚火箭，而那两个都只用了一枚。嫦娥五号只需要一发长征五号，是因为无人，对运力的需求低。嫦娥五号的质量是8.2吨，它是人类向地外星球发射过的最重的无人探测器，不过这完全在长征五号的能力之内。
而阿波罗计划只需要一发火箭的原因，就是大力出奇迹。它用的“土星五号”（Saturn V）是人类发射过的运力最大的火箭（我们应该如何纪念登月（四）冲出摇篮 | 袁岚峰），目前仍然保持着这个纪录。土星五号能把48.6吨的载荷送入月球轨道。
27吨对48.6吨，这就是中美登月运力的差别，怪不得我们要采取两发火箭的方案。世界上没有什么事是一发火箭不能解决的，如果有，那就再来一发！
二、如何看待美国登月阴谋论？
介绍完了中国的登月方案，下面我们来讨论第二个问题：美国1969年登月是真的还是假的？很多人认为是假的，是在摄影棚里伪造的，该如何看待这种阴谋论？
其实在2019年，我就做过一系列纪念阿波罗计划50周年的节目，其中第一期就是对这个问题的集中探讨（我们应该如何纪念登月（一）为什么登月阴谋论是荒谬的 | 袁岚峰）。2021年，我又学了一些贝叶斯统计（Bayes statistics）的思想，为此做了一期节目（贝叶斯统计：概率思维的魔法 | 袁岚峰）。用贝叶斯统计的语言可能更容易说清楚登月的问题，下面我就来尝试一下。
贝叶斯这个名字可能乍听有点摸不着头脑，但实际上它的基本思想非常简单：任何关于现实世界的理论都不是终极真理，重要的是随着观测事实的积累不断更新对理论的相信程度。有一句格言可以反映这种思想：“所有的模型都是错的，但其中有些是有用的。”
对登月和对任何其他问题，我们的相信程度并不是只有信和不信两个选择，而是一个连续谱，可以分为很多级别：强烈相信，倾向于相信，不置可否，倾向于不信，强烈不信等等。在强烈相信内部，又可以分为是完全明白原理的强烈相信，还是不完全明白原理、只是基于常识和对权威的信任的强烈相信等等。
那么我对美国登月的相信程度是什么呢？回答是强烈相信，但达不到最高程度即完全明白原理的强烈相信。因为我不是航天专业的，对很多相关技术也是外行。例如对于登月如何现场直播，我就所知甚少。我只是相信通信专家对此肯定有全面的回答，如果想有深入了解应该去找他们。
相对而言，我对量子信息的了解就比对航天多得多。现在每当有人问我，某人说量子通信、量子计算是骗局，该如何看待，我就告诉他请去看我的科普书《量子信息简话》，原理都在里面说得很透彻了。
这个例子说明，在强烈相信内部，也是有区别的。我对量子信息是第一级的相信，即自己就了解原理，而对美国登月只是第二级的相信，即相信的理由部分是基于知识，更多的是基于对专家的信任。
关于登月的一个基本事实是，苏联和中国的这么多航天专家这么多年来都认为美国登月是真的。其实各国的航天部门全都是这么认为的，一个反例都没有。这在我看来是一个强烈的证据。任何人想反驳这个证据，都需要提出超乎寻常的理由才行，因为超乎寻常的论断需要超乎寻常的证据。
按照这种贝叶斯式的分级体系，我们就能理解很多现象。例如对一个最基础的问题，地球是圆的还是平的？绝大多数人大概都强烈相信地球是圆的。其中很多人能够讲出很多道理来论证地球是圆的，例如桅杆和月食。也有不少人讲不出这么多道理，只是基于自己受到的教育认为这是常识，根本不值得浪费时间来考虑地球会不会是平的。
然而奇妙的是，世界上真的有很多人强烈地认为地球是平的。他们努力“做实验”来论证地球是平的，例如说从飞机上看下去大地是平的不是圆的，他们甚至还在不断地组织所谓“学术会议”（https://www.iflscience.com/space/flat-earthers-just-held-a-conference-and-it-was-as-ridiculous-as-you-think）。那为什么科学界都不信他们的“铁证”呢？在他们看来，当然是因为科学界的阴谋喽。
地平论的荒谬可笑程度让人喷饭，因为反驳他们的证据很容易理解。而登月阴谋论就没这么简单，因为登月涉及到的技术问题非常多，涉及很多学科，而且有些十分高深，远不是常识能够解答的。其实去年12月是人类最后一次登月50周年（阿波罗17号），开玩笑地说，我们已经离开月球太久了，所以有人不相信，也情有可原。因此，我并不打算直接嘲讽不相信登月的人。
真正重要的是，我有一个具体的建议：对登月产生怀疑是很正常的，不过最好把这作为求知的机会，好好去调研、去学习相关的知识。例如你可以看看钱学森的神作、六十年代初给中国科学技术大学学生上课的教材《星际航行概论》，也可以看看我的朋友、中国航天科普大使、中国科学院国家空间科学中心研究员刘勇老师的科普书《深空探测器》，或者我的前辈朋友、中国科学院国家空间科学中心前主任吴季老师的科幻小说《月球旅店》和科普书《太空旅游》。这样，你就有可能成为航天专家，有可能为人类做出更大的贡献。
如果你没有时间精力去调研学习，这也很正常，那么就请对这个问题采取不置可否的态度。知之为知之，不知为不知，这也是一种大智慧。
但有一种选择是完全不应该的，就是不去调研学习，仅仅凭一些人云亦云的说法，就强烈认为登月是假的。也就是说，你可以存疑，可以倾向于不信，只要不落到强烈不信的那一端都没问题。但你如果不做调研就直接强烈地不信，那就不对了。
实际上，看到任何争论，你的第一反应都应该是，我要综合了解一下双方的证据，而不是偏听偏信。如果你有这样的习惯，那么你的思维层次就超过了90%的人。
一旦你想到这一点，那么你很容易就会查到，对登月的所有质疑，基本上都早已有专业的反驳。甚至有不少质疑压根就是谣言，例如有人说土星五号的资料全都丢失了，其实NASA早就辟过谣了，土星五号的蓝图完好地保存在缩微胶片上。任何有追求的人，都不会赞成这种造谣搅混水的行为。
还有一类问题，本质上并不是技术，而是经济。例如经常有人问，为什么美国50年前能登月，现在反而不能了？他们认为这是造假的铁证，但其实稍微调研一下就会明白，美国不是没有登月的技术，而是花不起这个钱了。登月的花费极高，而收益基本只有国家声望。这个收益还集中在第一次，登一次和登多次区别不大，用经济学术语说就是边际收益极低，因此没有理由不停地登下去。
按照1973年的统计，阿波罗计划共耗资254亿美元。放到现在，这笔花费超过2000亿美元，或者说超过1万亿人民币。因此有这样的比喻：登月一次的花费，相当于一个航母舰队。请注意，这里说的不是一个航母舰队出动一次，而是烧掉一个航母舰队！我们可以开玩笑地把这个交换称为：献祭一艘航母，获得国家威望的buff（游戏术语，指“增益”）。
如果你是国家领导人，你是愿意多buff几次呢？还是多造几艘航母呢？显然合理的选择是：buff一次就够了，buff多次纯属烧钱。
由此我们就可以理解，中国会坚定不移地去登月，因为只有中国既有这个技术能力，也有足够的资金，还能通过登月大幅提升国家声望。不过根据同样的道理，中国的登月也不会做很多次。可想而知，到时又会有一大片指责中国登月造假的声音（其实现在已经有很多说中国航天造假的了，例如拿神舟十三号杯中的水作为造假的“证据”）。可是无论这些人再怎么鼓噪，中国也不可能因为跟他们斗气就随随便便烧掉一个航母舰队啊！
三、登月阴谋论算什么，这儿有更猛的
最后给大家看一个彩蛋。有一位网友曾经在很多名校和很多著名企业学习和工作过，然而现在成了一位专门“推翻”各种常识的阴谋论者。登月阴谋论对他来说完全是小儿科啦，他最近宣布历史上所有的“太空计划”都是假的！
这位老兄认为：“从来没有真正可用的设备被送上过太空，也从来没有人去过太空，更不要说月球和火星了。” 他还认为：“所谓‘GPS 系统’，其实是利用地面基站在定位，并没有什么‘GPS 卫星’绕着地球转。”更奇妙的是，他认为：“所谓气象卫星的‘卫星云图’，可能是地面上的气象站朝天上拍了照片，然后各个点的照片合成起来，贴图到地球的 3D 模型上。甚至可能照片都没拍，只是根据各个气象站报告的天气（晴天还是阴天），用电脑自动拟合出‘云图’来。”
这番高论引起了很多网友的惊叹。例如，“各国不管敌友，保密工作那么好，天天拿电脑自动拟合云图，却忘了在照片上拟合几个星星。” 我的评论是：“原博是一个非常好的样本，说明人可以偏执到何种程度。”（https://weibo.com/3710258141/N3g1HAREM）
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■ 作者简介
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