载人火星任务:NASA如何做到

子轸 2019年11月7日12:26:39 评论

载人火星任务:NASA如何做到
火星表面上的宇航员的艺术家的概念。

一项新的研究表明,到2030年代末在火星上穿靴子不仅是白日梦。

这项研究表明,如果航天局采取一种逐步的方法,包括乘员2033年前往火星登上火卫一,那么NASA可以在2039年之前将宇航员降落在“红色星球”上而不会造成资金损失。

加利福尼亚州帕萨迪纳市NASA喷气推进实验室的霍皮·普莱斯(Hoppy Price)于5月20日在航天局未来太空操作(FISO)工作组的一次演讲中说:“火星是有可能的,而且在人们感兴趣的时间范围内。” “这可能发生在我们的一生中,而且不需要一万亿美元就能做到
将宇航员送往火星是NASA载人航天计划的长期首要任务。确实,总统巴拉克·奥巴马(Barack Obama)指示该机构在2030年代中期之前将人们带到红色星球附近。

“附近”包括火星轨道。普莱斯说,在试图将宇航员降落在尘土飞扬的火星表面上之前,让宇航员进入轨道-特别是到达火卫二的小卫星之一火卫一或狄莫斯 -可能是一个好主意。他解释说,将一个“红色星球”上的人为行动分成两个独立的部分,可以减少风险和成本,并使它们逐年更易于管理。

因此,普莱斯和喷气推进实验室(JPL)的两位同事制定了一项拟议的任务架构,该架构将宇航员在2033年带到火卫一,然后在2039年降到火星表面。他们的设计只是一个概念,而不是NASA的正式战略,价格压力大。但他希望它能帮助人们从更乐观的角度看待火星人的探索。

“去年,我们一直听到很多这样的消息:'去火星是如此困难;我们永远都不会到达那里,我们一生都不会到达那里。去火星要花费一万亿美元, “”普莱斯在FISO演讲中说。

他补充说:“因此,我们想提供一个非常具体的架构和程序示例,我们可以证明它可以合理地负担得起,并且可以在一个我们大多数人仍然可以看到的时间内完成。
载人火星任务:NASA如何做到
它如何运作
该计划由Price,John Baker和Firouz Naderi共同制定,将在火卫一上建立一个基地,火卫一大约宽10英里(16公里),绕火星表面绕3700英里(6000公里)。

这项工作将需要发射四次NASA的太空发射系统(SLS)巨型火箭,该火箭目前正在研发中,计划于2018年进行首次飞行。

2029年,第一个面向火卫一的SLS发射升空,将放高空间拖船和两个化学推进有效载荷-火卫一转移级和跨地球注入级。拖船将在不到四年的时间内使用太阳能推进器(SEP)将两个有效载荷拖到火星轨道。普莱斯说,该团队的理念不需要在推进技术或其他领域取得重大突破。)

第二次SLS升空将携带另一艘SEP拖船和火卫一基地,可支持四名机组人员。拖船将把底座带到火卫一,并将其​​存放在月球表面,然后与栖息地一起生活以提供动力,并根据需要将其移动到火卫一上的其他位置。

大约在2032年,第三次SLS发射将携带一个深空栖息地(与火卫一基地的基本设计相同)和一个火星轨道到地球轨道的插入阶段。然后,另一架SLS升空器将送出NASA的猎户座太空舱和四名机组人员,以迎接这种预先放置的装备,这将帮助宇航员持续200至250天到达火星轨道。

等待中的“火卫一”转移阶段将在2033年将宇航员运送到基地,在那里机组人员将停留约300天。然后,宇航员将返回地球。火卫一的栖息地将保留在火星的月球上,等待未来的工作人员使用。

普莱斯说,这次“火卫一”运动将“证明前往火星轨道并返回的方法”。

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这些图描绘了一个可能的火星着陆器,它可能使宇航员坠落到地球表面,并在时间到来时将其再次炸回家中。

下一站:火星

该架构将采用类似的多步骤方法(采用SEP拖船预先放置设备)在2039年将宇航员带到火星表面,但是“红色星球”计划的第二阶段将需要发射6次SLS,而不是4次。

JPL小组的构想会将23吨重的着陆器送至火星轨道,等待着宇航员的到来。该着陆器将包括一个栖息地,以及火星上升飞行器,它将使宇航员离开红色星球并返回地球。

与美国宇航局发送到火星表面的机器人技术不同,该着陆器将在没有降落伞帮助的情况下着陆。它将依靠反火箭,或者依靠增加阻力的超音速充气气动减速器(SIAD),该原型机是航天局计划在本周第二次在夏威夷进行测试。(首次测试于2014年6月进行。)

第一次有人操纵的表面停留时间很短;普莱斯说,着陆器可以支持2名机组人员28天,或4名机组人员6天。但是他认为历史性任务不仅仅是“旗帜和脚印”,他还说这可以为更雄心勃勃的后续行动铺平道路,例如,每四年执行一次为期12个月的水面任务,最终建立红色星球上的一个殖民地。

普莱斯说:“我认为-最终在火星上找到一个原地水源-我们希望在50年或100年内发展成为永久性存在-南极洲类型的人口。” [ 大跃进:人类太空飞行的重大里程碑 ]

需要多少费用?
普莱斯和他的团队要求非营利性航空航天公司为这种载人火星建筑提供成本估算。

价格拒绝透露任何美元数据,但他确实表示,该团队提出的架构-在2039年让宇航员前往火卫一,在2039年到达火星表面短暂停留,并在2043年长期停留-被发现符合NASA的年度预算,前提是预算每年都会增加,以根据通货膨胀进行调整。(普莱斯说,火星战役将在2020年代中后期略超过美国宇航局的预算; 他补充说,如果国际空间站在2024年而不是2028年停止运营,这一障碍将平息。)

普莱斯说:“这只是为了说明一个例子,即可以使用NASA追求的技术并在感兴趣的时间范围内实现[有人驾驶]的旅程,而不会大幅增加NASA预算。”

总部位于加利福尼亚的航空航天公司还对美国国家研究委员会2014年的报告“探索之路:美国人类空间探索计划的原理和方法”进行了成本评估。(国会命令NRC于2010年进行这项研究。)

NRC报告粗略估计了将宇航员送往火星需要多少费用。这种努力是相当于“也许75-150旗舰级'机器人探测飞船(假设$ 1的平均成本每$ 2十亿)”的作者写道。

子轸

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