【载人火星任务】设想一下载人火星飞行~~~

【载人火星任务】设想一下载人火星飞行~~~

综述：设想的载人火星探测任务，是个超级大工程，采用“近地轨道组装，月轨出发，火星轨道汇合，金星轨道引力加速返回”的方案，系统由两艘飞船组成，一艘货运转移飞船，一艘载人转移飞船，采用核能-电推进火箭，充气式生活舱和薄膜太阳能电池板等，使用LEO120吨以上的重型运载火箭发射飞船系统组件，在近地轨道组装，飞船系统全重约300吨，使用太空系绳在飞行过程重使飞船旋转产生人工重力，最大旋转直径达2千米........

图1：货运转移飞船

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载人火星任务

2015-3-10 16:25 上传

图2：载人转移飞船

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载人火星任务

2015-3-10 16:26 上传

详细方案：

1、一期工程，向环月轨道和L2点发射3颗深空数据中继卫星，在L1点深空空间站的基础上建立完备的月轨长驻空间站(可长驻4人，火星任务时6人)；
2、二期工程，发射多个火星环绕探测器、着陆/返回探测器和先期的核电能源设备，与先期运行于绕月轨道和L2点上的中继卫星组建深空数据传输网络；
3、三期工程，即为载人火星探测工程：
   （1）任务采用“近地轨道组装，月轨出发，火星轨道汇合，金星轨道引力加速返回”的方案。
   （2）整个火星转移飞船系统由三部分组成，包括：核-电推进/资源舱段NE-EPS、火星表面补给舱段(分为1个载人火星着陆舱和2个货运火星着陆舱，携带充气式生活舱、备份火星起飞段、核-电能源、导航探测设备、无人/载人火星车等设备)、载人核心舱段、实验舱段。飞船组装完成后，全重约250吨。而这样飞船，要2艘才能执行载人火星探测工程，在长时间的飞行过程中，载人火星飞船将展开太空系绳系统并围绕轴心旋转，获取人工重力效应。>>1艘载人转移飞船（载人往返，载员6人）；1艘货运转移飞船（携带火星表面生活、探测设备和返航生活设施）；

执行阶段：   
>>第一批系统 /// 【3次货运发射】
·货运转移飞船先行启程：   
   [1] 首先使用2枚重型运载火箭(LEO120吨以上)将核-电推进/资源舱段NE-EPS、两个火星货运登陆舱、无人状态的生活舱段、地球出发站(EDS，使用液氧甲烷燃料)等飞船组件发射至近地环绕轨道，对接组装成完整的火星货运转移飞船；
   [2] 火星货运转移飞船组装完成后，展开可伸缩折叠的大面积薄膜太阳能电池板、防辐射屏蔽罩、反应堆散热片、充气式生活舱和大型深空通信天线，控制系统自检启动；
   [3] 火星货运转移飞船启动EDS，进入地-月转移轨道，配合核能/电推系统NE-EPS[此时核反应堆处于关闭状态，依靠薄膜太阳能电池板供电]，抵达环月轨道，与月轨空间站汇合对接；
   [4] 在飞船飞往月轨空间期间，使用1枚重型运载火箭(LEO100吨以上)将轨道出发站OSS(也使用液氧甲烷燃料)和燃料补给飞船发射至月轨空间站。火星货运转移飞船抵达月轨空间站，然后对火星货运转移飞船进行燃料补给，同时OSS与火星货运转移飞船对接；
   [5] 完成燃料补给后，火星货运转移飞船脱离月轨空间站，远离后启动核反应堆，核能/电推系统NE-EPS转由反应堆供电，飞船加速飞往火星(火星货运转移飞船取道低能量消耗的霍曼转移轨道，全程电推，飞往火星需要约260天时间)；
   [6] 经过约260天的飞行后，火星货运转移飞船接近火星；
   [7] NE-EPS与OSS相互配合，飞船逐步减速，整体进入火星环绕轨道；
   [8] 随后，火星货运转移飞船释放2个火星货运着陆舱（着陆舱采用框架充气式结构的隔热保护罩设计，以及超音速减速伞、超大型降落伞和可变推力反推火箭等先进设计）。首先，第一个火星货运着陆舱经历“恐怖”的再入火星大气层的严峻考验后，各系统设备(携带充气式主生活舱、核-电能源系统、导航设备、无人火星车等探测设备)成功着陆火星。另一个火星货运着陆舱则留轨待命(携带备份起飞段、核-电能源、探测设备、载人火星车、充气式备份生活舱等设备)，等待火星载人转移飞船的到来；
   [9] 地球中心与着陆器建立通信，确认着陆成功后，各系统设备启动自检并开始工作，释放火星表面探测机器人，视察着陆点周边环境；
   [10] 确认引导基地场地后，各系统设备自主运行，并通过大型无人火星车建立火星着陆导航站、展开相应的无人探测导航通信设备，并建立着陆场引导基地。

   >>第二批系统 /// 【4次货运发射、1次载人发射】
·货运转移飞船成功抵达火星后，载人转移飞船随后启程：
   [1] 在火星货运转移飞船系统成功抵达火星之后，使用2枚重型运载火箭(LEO120吨以上)和1枚大型运载火箭(LEO60吨以上)将核-电推进/资源舱段NE-EPS、火星载人登陆舱、核心/生活舱段、地球出发站(EDS，使用液氧甲烷燃料)、货柜/实验舱等飞船组件发射至近地环绕轨道，对接组装成完整的火星载人转移飞船；
   [2] 飞船对接组装完成后，展开可伸缩折叠的大面积薄膜太阳能电池板、防辐射屏蔽罩、反应堆散热片、充气式生活舱和大型深空通信天线，6名飞船组员乘坐摆渡飞船对接进入火星载人转移飞船(载人发射，LEO25吨以上)。同时，使用1枚重型运载火箭(LEO100吨以上)将轨道出发站OSS(也使用液氧甲烷燃料)和燃料补给飞船发射至绕月轨道，与月轨空间站汇合对接；
   [3] 一切就绪后，火星载人转移飞船启动EDS，配合核能/电推系统NE-EPS[此时反应堆处于关闭状态，依靠薄膜太阳能电池板供电]，抵达环月轨道，与月轨空间站汇合对接；然后火星载人转移飞船进行燃料补给，同时OSS与火星载人转移飞船对接；
   [4] 完成燃料补给后，飞船启动OSS脱离月轨空间站，飞船远离后，启动核反应堆，核能/电推系统NE-EPS转由反应堆供电，飞船持续加速(采用基于霍曼转移轨道修改的地-火转移轨道，往返火星只需要300多天的时间，时间分配为60多天为前往火星、30多天时间为停留在火星表面进行考察、剩余的200多天时间为返回地球)；
   [5] 经过约60多天时间的高速飞行后(飞船在飞行阶段展开太空系绳系统并围绕飞船轴心旋转，飞船最大旋转直径可达2000米，以获取人造重力效应，旋转速度由快至慢，由接近地球环境的重力效应逐步减弱至接近火星环境的重力效应)，火星载人转移飞船接近火星，NE-EPS与OSS配合，飞船逐级减速，整体进入火星环绕轨道；
   [6] 火星载人转移飞船与火星环绕轨道上的火星货运转移飞船、留轨火星着陆舱汇合，然后与火星着陆点建立通信，并使用高清观测设备观察第一批系统的无人火星登陆舱的着陆点，确认着陆点的运作情况；
   [7] 成功建立通信并确认着陆点工作一切正常后，6名飞船组员先后进入火星载人着陆舱进行系统检测和着陆准备，火星载人飞船转入留轨自主飞行；
   [8] 一切准备就绪后，火星载人转移飞船释放火星载人着陆舱，在地球控制中心、火星载人飞船和火星着陆点基地的联合导航下精准进入火星大气层；
   [9] 经历“恐怖”的火星再入旅程后，6名飞船组员乘坐的火星载人着陆舱登陆火星；
   [10] 成功着陆后，6名飞船组员第一时间与地球控制中心和火星着陆点基地取得通信联系。随后乘坐载人火星车找到并集中第一批登陆火星的探测、能源、生活设备。
   [11] 留轨的备用火星着陆舱随后在火星基地的引导下自主登陆火星(在首批登陆火星的组员出现异常情况下，可进行及时救援)；
   [12] 6名组员展开为期30多天的火星表面探测任务；
   [13] 火星表面载人探测任务结束，组员收集探测所得材料及数据，乘坐火星起飞段点火升空；
   [14] 火星起飞段飞临火星载人转移飞船，并与之汇合对接；
   [15] 6名组员进入火星载人转移飞船，短暂休整后检测并启动飞船各项系统，确认飞船各项系统工作正常后，对接火星货运转移飞船的核心生活舱段，组装成更大的火星载人转移返回飞船（如动力系统出现意外，可使用火星货运转移飞船系统留下的核-电推进系统NE-EPS）；
   [16] 火星载人转移返回飞船启动OSS(火星货运转移飞船留下的OSS还能够提供部分速度增量)，环绕火星飞行数圈以获取引力加速，随后再次启动OSS，配合核-电推进系统NE-EPS，脱离火星环绕轨道飞往金星，然后通过金星轨道获取引力加速返回地球（返程飞行时间200多天）；
   [17] 历经约6个多月的飞行后，载人转移返回飞船抵达地月L1点深空空间站，6名组员进入空间站进行短暂休整，然后乘坐空间站上的飞船返回地球；
   [18] 首次载人火星探测任务结束，地球方面开始筹备下次载人火星探测任务；

   可见，载人登陆火星探测任务非常复杂，不但历时长，而且风险巨大（有可能有去无回）、耗费巨资（需要多项高新技术，如大功率紧凑型空间核反应堆，大功率电推系统及生命支持循环系统，低温燃料长时间存储，甚至是人体低温休眠技术等等），需使用多枚重型、大型运载火箭进行多次发射，并进行多次对接组装，乘员需要耐受长时间的封闭、低重力/无重力太空生活等等，对人类身体、心理等各个方面都是一个巨大的挑战。所以，采取国际联合执行任务的方式更为符合实际情况，毕竟登陆火星不是代表某个国家，而是代表全人类。中/美/俄、欧亚各个有实力的国家等都可以联合起来，进行载人火星登陆探测，在实施这项工程中，所应用的新技术将有助于推动人类。

【载人火星任务】设想一下载人火星飞行~~~

综述：设想的载人火星探测任务，是个超级大工程，采用“近地轨道组装，月轨出发，火星轨道汇合，金星轨道引力加速返回”的方案，系统由两艘飞船组成，一艘货运转移飞船，一艘载人转移飞船，采用核能-电推进火箭，充气式生活舱和薄膜太阳能电池板等，使用LEO120吨以上的重型运载火箭发射飞船系统组件，在近地轨道组装，飞船系统全重约300吨，使用太空系绳在飞行过程重使飞船旋转产生人工重力，最大旋转直径达2千米........

图1：货运转移飞船

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载人火星任务

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图2：载人转移飞船

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载人火星任务

2015-3-10 16:26 上传

详细方案：

1、一期工程，向环月轨道和L2点发射3颗深空数据中继卫星，在L1点深空空间站的基础上建立完备的月轨长驻空间站(可长驻4人，火星任务时6人)；
2、二期工程，发射多个火星环绕探测器、着陆/返回探测器和先期的核电能源设备，与先期运行于绕月轨道和L2点上的中继卫星组建深空数据传输网络；
3、三期工程，即为载人火星探测工程：
   （1）任务采用“近地轨道组装，月轨出发，火星轨道汇合，金星轨道引力加速返回”的方案。
   （2）整个火星转移飞船系统由三部分组成，包括：核-电推进/资源舱段NE-EPS、火星表面补给舱段(分为1个载人火星着陆舱和2个货运火星着陆舱，携带充气式生活舱、备份火星起飞段、核-电能源、导航探测设备、无人/载人火星车等设备)、载人核心舱段、实验舱段。飞船组装完成后，全重约250吨。而这样飞船，要2艘才能执行载人火星探测工程，在长时间的飞行过程中，载人火星飞船将展开太空系绳系统并围绕轴心旋转，获取人工重力效应。>>1艘载人转移飞船（载人往返，载员6人）；1艘货运转移飞船（携带火星表面生活、探测设备和返航生活设施）；

执行阶段：   
>>第一批系统 /// 【3次货运发射】
·货运转移飞船先行启程：   
   [1] 首先使用2枚重型运载火箭(LEO120吨以上)将核-电推进/资源舱段NE-EPS、两个火星货运登陆舱、无人状态的生活舱段、地球出发站(EDS，使用液氧甲烷燃料)等飞船组件发射至近地环绕轨道，对接组装成完整的火星货运转移飞船；
   [2] 火星货运转移飞船组装完成后，展开可伸缩折叠的大面积薄膜太阳能电池板、防辐射屏蔽罩、反应堆散热片、充气式生活舱和大型深空通信天线，控制系统自检启动；
   [3] 火星货运转移飞船启动EDS，进入地-月转移轨道，配合核能/电推系统NE-EPS[此时核反应堆处于关闭状态，依靠薄膜太阳能电池板供电]，抵达环月轨道，与月轨空间站汇合对接；
   [4] 在飞船飞往月轨空间期间，使用1枚重型运载火箭(LEO100吨以上)将轨道出发站OSS(也使用液氧甲烷燃料)和燃料补给飞船发射至月轨空间站。火星货运转移飞船抵达月轨空间站，然后对火星货运转移飞船进行燃料补给，同时OSS与火星货运转移飞船对接；
   [5] 完成燃料补给后，火星货运转移飞船脱离月轨空间站，远离后启动核反应堆，核能/电推系统NE-EPS转由反应堆供电，飞船加速飞往火星(火星货运转移飞船取道低能量消耗的霍曼转移轨道，全程电推，飞往火星需要约260天时间)；
   [6] 经过约260天的飞行后，火星货运转移飞船接近火星；
   [7] NE-EPS与OSS相互配合，飞船逐步减速，整体进入火星环绕轨道；
   [8] 随后，火星货运转移飞船释放2个火星货运着陆舱（着陆舱采用框架充气式结构的隔热保护罩设计，以及超音速减速伞、超大型降落伞和可变推力反推火箭等先进设计）。首先，第一个火星货运着陆舱经历“恐怖”的再入火星大气层的严峻考验后，各系统设备(携带充气式主生活舱、核-电能源系统、导航设备、无人火星车等探测设备)成功着陆火星。另一个火星货运着陆舱则留轨待命(携带备份起飞段、核-电能源、探测设备、载人火星车、充气式备份生活舱等设备)，等待火星载人转移飞船的到来；
   [9] 地球中心与着陆器建立通信，确认着陆成功后，各系统设备启动自检并开始工作，释放火星表面探测机器人，视察着陆点周边环境；
   [10] 确认引导基地场地后，各系统设备自主运行，并通过大型无人火星车建立火星着陆导航站、展开相应的无人探测导航通信设备，并建立着陆场引导基地。

   >>第二批系统 /// 【4次货运发射、1次载人发射】
·货运转移飞船成功抵达火星后，载人转移飞船随后启程：
   [1] 在火星货运转移飞船系统成功抵达火星之后，使用2枚重型运载火箭(LEO120吨以上)和1枚大型运载火箭(LEO60吨以上)将核-电推进/资源舱段NE-EPS、火星载人登陆舱、核心/生活舱段、地球出发站(EDS，使用液氧甲烷燃料)、货柜/实验舱等飞船组件发射至近地环绕轨道，对接组装成完整的火星载人转移飞船；
   [2] 飞船对接组装完成后，展开可伸缩折叠的大面积薄膜太阳能电池板、防辐射屏蔽罩、反应堆散热片、充气式生活舱和大型深空通信天线，6名飞船组员乘坐摆渡飞船对接进入火星载人转移飞船(载人发射，LEO25吨以上)。同时，使用1枚重型运载火箭(LEO100吨以上)将轨道出发站OSS(也使用液氧甲烷燃料)和燃料补给飞船发射至绕月轨道，与月轨空间站汇合对接；
   [3] 一切就绪后，火星载人转移飞船启动EDS，配合核能/电推系统NE-EPS[此时反应堆处于关闭状态，依靠薄膜太阳能电池板供电]，抵达环月轨道，与月轨空间站汇合对接；然后火星载人转移飞船进行燃料补给，同时OSS与火星载人转移飞船对接；
   [4] 完成燃料补给后，飞船启动OSS脱离月轨空间站，飞船远离后，启动核反应堆，核能/电推系统NE-EPS转由反应堆供电，飞船持续加速(采用基于霍曼转移轨道修改的地-火转移轨道，往返火星只需要300多天的时间，时间分配为60多天为前往火星、30多天时间为停留在火星表面进行考察、剩余的200多天时间为返回地球)；
   [5] 经过约60多天时间的高速飞行后(飞船在飞行阶段展开太空系绳系统并围绕飞船轴心旋转，飞船最大旋转直径可达2000米，以获取人造重力效应，旋转速度由快至慢，由接近地球环境的重力效应逐步减弱至接近火星环境的重力效应)，火星载人转移飞船接近火星，NE-EPS与OSS配合，飞船逐级减速，整体进入火星环绕轨道；
   [6] 火星载人转移飞船与火星环绕轨道上的火星货运转移飞船、留轨火星着陆舱汇合，然后与火星着陆点建立通信，并使用高清观测设备观察第一批系统的无人火星登陆舱的着陆点，确认着陆点的运作情况；
   [7] 成功建立通信并确认着陆点工作一切正常后，6名飞船组员先后进入火星载人着陆舱进行系统检测和着陆准备，火星载人飞船转入留轨自主飞行；
   [8] 一切准备就绪后，火星载人转移飞船释放火星载人着陆舱，在地球控制中心、火星载人飞船和火星着陆点基地的联合导航下精准进入火星大气层；
   [9] 经历“恐怖”的火星再入旅程后，6名飞船组员乘坐的火星载人着陆舱登陆火星；
   [10] 成功着陆后，6名飞船组员第一时间与地球控制中心和火星着陆点基地取得通信联系。随后乘坐载人火星车找到并集中第一批登陆火星的探测、能源、生活设备。
   [11] 留轨的备用火星着陆舱随后在火星基地的引导下自主登陆火星(在首批登陆火星的组员出现异常情况下，可进行及时救援)；
   [12] 6名组员展开为期30多天的火星表面探测任务；
   [13] 火星表面载人探测任务结束，组员收集探测所得材料及数据，乘坐火星起飞段点火升空；
   [14] 火星起飞段飞临火星载人转移飞船，并与之汇合对接；
   [15] 6名组员进入火星载人转移飞船，短暂休整后检测并启动飞船各项系统，确认飞船各项系统工作正常后，对接火星货运转移飞船的核心生活舱段，组装成更大的火星载人转移返回飞船（如动力系统出现意外，可使用火星货运转移飞船系统留下的核-电推进系统NE-EPS）；
   [16] 火星载人转移返回飞船启动OSS(火星货运转移飞船留下的OSS还能够提供部分速度增量)，环绕火星飞行数圈以获取引力加速，随后再次启动OSS，配合核-电推进系统NE-EPS，脱离火星环绕轨道飞往金星，然后通过金星轨道获取引力加速返回地球（返程飞行时间200多天）；
   [17] 历经约6个多月的飞行后，载人转移返回飞船抵达地月L1点深空空间站，6名组员进入空间站进行短暂休整，然后乘坐空间站上的飞船返回地球；
   [18] 首次载人火星探测任务结束，地球方面开始筹备下次载人火星探测任务；

   可见，载人登陆火星探测任务非常复杂，不但历时长，而且风险巨大（有可能有去无回）、耗费巨资（需要多项高新技术，如大功率紧凑型空间核反应堆，大功率电推系统及生命支持循环系统，低温燃料长时间存储，甚至是人体低温休眠技术等等），需使用多枚重型、大型运载火箭进行多次发射，并进行多次对接组装，乘员需要耐受长时间的封闭、低重力/无重力太空生活等等，对人类身体、心理等各个方面都是一个巨大的挑战。所以，采取国际联合执行任务的方式更为符合实际情况，毕竟登陆火星不是代表某个国家，而是代表全人类。中/美/俄、欧亚各个有实力的国家等都可以联合起来，进行载人火星登陆探测，在实施这项工程中，所应用的新技术将有助于推动人类。