月球轨道对接设想必须要成为中国载人登月工程规划的核心 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 14:24:51
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近地轨道对接方案中,如果先发射不带地球脱离级的登月舱,再发射携带地球脱离级的载人飞船就可以避免高良君所说的问题。还有就是地球脱离级为什么非得是低温火箭?
参考阿波罗,服务仓是接在载人飞船上的。载人那套必须设计成可以完全独立去月球并返回的。一可以避免LZ担心的问题,二就是即使登月仓出错,或者无法对接也不影响载人安全返回。

我是倾向脱离级是设计成可以独立工作的,可以视为一种专职的太空拖船,去月球也好,去火星也好,只要跨行星的活动都可以用得上。如果以后月球永久基地建成,那么长时间留轨的脱离级是必须要的。

不知道离子发动机什么时候能上千牛级,那样作为重复使用的太空拖船动力很不错。
阿波罗服务舱的发动机主要是从月球返回时用的,奔月过程中从近地轨道脱离的初始加速度是土星5第三级提供的
AresV先发射,确认可靠再发射AresI不就得了?哪里需要跑到月球轨道那么麻烦.
否则真发生问题,月球轨道无论如何也比地球轨道难以救援:L
原帖由 lsquirrel 于 2008-2-5 20:27 发表
AresV先发射,确认可靠再发射AresI不就得了?哪里需要跑到月球轨道那么麻烦.
否则真发生问题,月球轨道无论如何也比地球轨道难以救援:L


LZ担心的是,脱离级是在战神V上的,先打的话,如果战神I上天迟了,脱离级会有问题。让载人和货物各自带脱离级上天来避免这个问题。

我也是支持在月球轨道上对接的。货船先发,用最省油的转移轨道进入月球,就算载人的没来,货船也可以扮演月球探测卫星的任务。载人飞船可以在货船已经抵达月球轨道稳定后再发射。
原帖由 bigblu 于 2008-2-5 17:19 发表
近地轨道对接方案中,如果先发射不带地球脱离级的登月舱,再发射携带地球脱离级的载人飞船就可以避免高良君所说的问题。还有就是地球脱离级为什么非得是低温火箭?


一般都是用第三级做脱离级。。。。所以基本只能是低温火箭。
原帖由 重剑无锋 于 2008-2-5 20:00 发表
参考阿波罗,服务仓是接在载人飞船上的。载人那套必须设计成可以完全独立去月球并返回的。一可以避免LZ担心的问题,二就是即使登月仓出错,或者无法对接也不影响载人安全返回。

我是倾向脱离级是设计成可以独立工 ...


我的意思就是,2次发射,载人仓那部分轻,可以用服务舱作为脱离和返回的动力,既是脱离级也是返回地球的动力。就不用火箭的第三级的。
BIGLIU兄\重剑兄,各位网友大家晚上好,由于要赶时间修改.到现在才回帖,很是抱谦,呵呵.为什么地球脱离级要用低温氢氧发动机,原因主要是因为低温发动机的比冲高,效率高,而常温上面级与固体燃料上面级火箭由于比冲低,效率也低.据说使用低温上面级的火箭的GTO载荷要比使用常温上面级的火箭提高40%以上.事实上美国航天飞机的衰落就与挑战者爆炸之后,航天飞机为了安全不再使用低温上面级火箭作为重型卫星与深空飞行器的天基发射平台有很大的关系.
      挑战者事件之后,美国用航天飞机所发射的著名深空探测器如麦哲伦,伽利略'尤利西斯与钱得拉X射线天文台等,所用的上面级就是固体燃料惯性上面级.而在早期历史,航天飞机发射高轨道载荷(如TDRS)时所用的上面级火箭就是航天飞机版的人马座低温上面级.
       但低温上面级由于使用低温燃料,极其容易挥发,在太空中不能长时间停泊等待,这可是其一大缺憾.
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样的话服务舱会很大的,反正支持飞船脱离地球的那些燃料不是装飞船上就是装火箭第三级上,横竖省不了的。另外即使采用月球轨道对接的方案,地面上一样要建两个发射工位,因为载人火箭那套特殊的保障系统以及火箭大小的关系,一个发射工位是不能解决问题的。
载人登月已经不是一个上面级那么简单的了,至少需要50~100吨级的低温火箭第三级才能支持,这个中国要走的路还很长,必须先把长5搞出来,搞成熟了。
这个就要看中国政府如何规划海南文昌发射场了.如果海南文昌发射场有特殊大动作,未来中国载人登月工程的具体方案就水落石出了.
原帖由 bigblu 于 2008-2-5 22:39 发表
载人登月已经不是一个上面级那么简单的了,至少需要50~100吨级的低温火箭第三级才能支持,这个中国要走的路还很长,必须先把长5搞出来,搞成熟了。


长五的50吨氢氧发动机是1、2级通用的,可以把这个发动机改进为上面级发动机吧。
不光是发动机,主要是脱离地球轨道需要的燃料数量已经远超过一般上面级的燃料量了
3500吨的火箭LEO和LTO差的50吨运载能力估计绝大部分都是这些额外燃料的重量
原帖由 bigblu 于 2008-2-5 22:35 发表
样的话服务舱会很大的,反正支持飞船脱离地球的那些燃料不是装飞船上就是装火箭第三级上,横竖省不了的。另外即使采用月球轨道对接的方案,地面上一样要建两个发射工位,因为载人火箭那套特殊的保障系统以及火箭大小 ...


其实只是做法法不一样而已,我个人的角度就是第三级和服务舱合二为一好了,反正第三级本来也需要达到脱离速度,带着它进入月球轨道不算太拖累。就不劳心思再弄个服务舱了。

月球对接方案的好处是在后续的发展上,要单发货船或者单发载人飞船都是可以独立去月球。假如月球已经建立永久半永久基地,就像联盟和进步号分别给国际空间站进行补充一样,而不需要每次都必须人货一起到月球。

工位倒不是问题,文昌发射场至少有3个发射工位。
1、从技术保障角度而言,地球对接比月球对接有优势,毕竟监控网络要完善许多,也更容易控制。月球则就不同了,是比较难控制的。

2、从技术实现过程来讲,首先我们要解决的是地球对接,地球对接是必须要走的一条路。只有在地球对接能够成功的情况下,才会考虑月球对接。如果直接测试月球对接,反而风险比较大。所以,既然地球对接在今后是一种验证过的东西,干嘛不用呢?

3、从奔月过程来看,月球对接需要货运和载人都有一套燃料箱体和发动机组件,总共需要两套系统,整个结构重量比较大,而在地球对接可以节省一套,重量相对较小。当然月球轨道对接可以让货运部分节省一些燃料,但能够节省多少,是否就比地球对接有优势,很难讲。

4、发射推迟并不象想像的那么严重,登月次数一年一次就很了不得了,所以发射前的各种因素的考虑肯定相当完善,包括天气原因、技术保障原因。

5、关于人货分开运输主要是指在穿越大气层这个层面。因为大多数危险情况就发生在这里。在登月过程中,反而人货合在一起有一定的好处。具体的好处就是货运部分的火箭发动机能力会更大,燃料会更多,这为出现问题时自救提供了更多机会。譬如阿波罗13号,如果是人货分开,俺估计可能就难说有多少燃料返回了。

综上所述,俺认为还是地球对接来得更现实一些。
1、2、在对接中,地面监控并不是主要因素,关键还是航天器的精确姿态控制。以阿波罗为例,地球对接和月球对接没有区别,也感觉不到难度的差距。就算地球轨道上对接出问题,地面也只能干看的。

3、我承认两套系统会有重复的结构重量多出来,不过可以在货运飞船的优化转移轨道上赚回来。好处是:这种方案只需要一种火箭,而不需要因为要附带沉重的脱离级,要分跨度很大的轻重2火箭。特别是可以照顾TG这个没有巨型火箭经验的国家,避免造巨型火箭的风险。最大的好处就是,有了月球基地以后,需要长期运转,载人和货船都可以独立发射节约成本,就像联盟和进步对于国际空间站的作用。总不能用航天飞机来作为补给的。

4、发射保障,我也觉得对于美、俄、中都不是太大的问题。

5、我的人货分离主要目的是为月球轨道对接服务,因为载人飞船需要走直接快速轨道,货船走慢速节能轨道,不得不分开。最终到了月球轨道上还是集合一起的。
原帖由 高凉陈君CT 于 2008-2-5 22:11 发表
BIGLIU兄\重剑兄,各位网友大家晚上好,由于要赶时间修改.到现在才回帖,很是抱谦,呵呵.为什么地球脱离级要用低温氢氧发动机,原因主要是因为低温发动机的比冲高,效率高,而常温上面级与固体燃料上面级火箭由于比冲低,效率 ...


呵呵,不要忘记航天飞机主发动机就是LH/LO的哦:L
HBAO兄,早上好,航天飞机的氢氧主发动机的作用是用于将航天飞机加速到第一宇宙速度,进入地球轨道.而航天飞机的地球轨道维持与及再入大气层时做功的发动机主要是常温发动机,SHH兄说过这种发动机的推力达几十千牛以上.而航天飞机的外挂燃料箱一丢,估计就没有主发动机的什么事了,SSME(3台)那种200多吨的推力东东,点火一次得要多少燃料啊,但具体情况如何,我也不清楚,仅仅是猜测,望老大科普.呵呵.
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CEV飞船可以先期到达国际空间站(ISS)上待机,然后在发射阿瑞斯V,这样就可以克服延期发射的问题。
阿波罗登月之所以要搞多次对接,是因为那个考虑了地面发射逃逸,返回地球时的飞船必须有一个耐热大底,在飞行过程中的监控和操控必须靠别的设备来实现,所以不得不多次对接。

但阿波罗的多次对接难度与发射两次实现对接难度还是不同的:阿波罗的两次对接时事实上两个航天器本身就在一起,只不过要调头,要先分开,调头后再对接,本身不涉及太多轨道逐步接近然后再对接的过程。两次发射然后实现对接过程显然要复杂不少,因为要实现两个航天器的轨道逐步接近,然后才是对接。而要实现两个轨道逐步接近,显然是需要地面或者天基保障的。所以,不要小看这个过程。

谈到这里,俺顺便提一下,传统的飞船虽然技术相对成熟,也经过了实践验证,但缺点明显:因为其防热大底使得进出飞船的舱室出口,对外接口都比较少,这也就是为什么阿波罗和神舟等飞船设计成多舱结构,在做复杂飞行时需要做对接和调整等复杂过程。而且也带来了许多额外的重量和调节控制问题。俄罗斯的快船航天器设计思路不错,将耐热层设计在侧面,采用升力体结构,降落时有些类似航天飞机的过程,这为在航天器的前后布置助推火箭,舱门出入口和与其他设备的接口方面,提供了许多便利。如果能够采用该结构来设计登月舱结构,在某种程度上会降低整个系统重量,也减少一些多次对接过程。当然如果要做成这样的话,对于我们,就不一定设计成升力体,将其简化,借鉴其设计思路,还是按照现有飞船思路进行设计,效果说不定也不错。

俺以前说过,楼主的设想还是会不断调整。调整的原因在于我们都不是专业人事,非专业人事自然不了解整个航天设计考虑的方方面面和许多东西实现的所有过程,自然在设想某个方面时会不意间忽略或者不知道某些重要的限制因素。当后来知道后,自然就将以前的方案推翻,推翻后,内心中还在想如何实现登月,最终有提出新的方案,就这样不断在调整。俺知道这是必然的,因为俺也走过这个过程。

俺觉得,如果要真正将登月和航天今后长远发展相结合,就应该考虑今后的载荷情况,然后确定合适的发动机,然后根据载荷研制合适的火箭。就事论事的话,单纯登月而言,为了省钱,登月也就是一两次的话,可以选择采用在现有长五基础上进行研制,当然要分两次发射的方式。但如果要长期多次飞行,早期阶段可能还是象阿波罗那样更合适。如果要长期停留,可能就得采用美国战神五和战神一的方案了。俺觉得,就目前美国的方案,俺感觉说不定其方案可能还要调整,只是一种感觉,没有特别的理由。
我在设计中国的载人登月工程时,只是将月球看成是地球更远轨道上空的一个特大号无人空间站;而国际空间站则是低地球轨道上要小得多的空间站.因此为了建立长久的'持续的与可靠的地月人员运输往返体系,我就坚决主将中国要建造一款月球版的"联盟"式地月往返运输体系.这也就是我为何力主中国要将载人环月工程与载人月面登陆工程拆分开来分步实施的最重要核心根源. 就如当年中国在实施921载人航天工程那样,先研制神舟载人飞船,解决人员的天地往返运输体系的有无再说;之后再研制空间站.而月球本身就是一个特大号的空间站,只是缺少合适人类居住生活的舱段而已.
        因此无论未来情况如何变化,我力主要将中国的载人登月工程拆分为载人环月与载人月面登陆这两个有机组成部分的设想是不会再更改的了.而我所力主的中国必须研制一款有能力独立完成载人环月飞行任务的扩大版神舟飞船的规划设想也同样不会再次改变.
        至于如何实现不同月面轨道飞船之间的靠近与对接难题,我认为这是实现人类长久的月球载人飞行所必须要解决的基础性问题.这一问题一日不解决,一旦日后载人飞船在月球轨道上发生故障,要实施救援就根本不可能.而登陆舱在月面上发生故障就更难实施救援了.因此为了中国长远的空间利益,我更不希望中国有意回避月球轨道对接难题,毕竟月球轨道对接程序将注定是人类未来月球载人飞行的不可回避"平常环节",二十年不能解决一百年后也得解决,无论是什么绕也绕不过去的.
        至于美国将星座飞船预先发射到国际空间站上停泊,等待金牛座登月舱发射后再一同奔月,理论上可行,但实际操作上却问题重重.最重要的原因就是一旦要求对已经进入月球轨道却发生故障不能返回地球(或月球表面的登月舱发生故障不能返回月球轨道)的载人飞船实施紧急救援,美国还是面临必须同时组织发射两艘飞船的重大难题.而且星座飞船前往国际空间站并与之对接的过程还要使用不少燃料,之后再脱离国际空间站在地球轨道上空与金牛座登月舱对接也要使用不少燃料,而到达月球进入月球轨道\月球轨道维持的过程也要用到不少燃料最后脱离月球轨道,再被地球引力场捕获,再入地球大气层的过程还是要用到不少燃料.
      如此,星座飞船今天版本的推进燃料是否够用将是一个重大问题.如果要重新设计星座飞船的推进舱,何不直接改用阿瑞斯五型火箭直接将星座飞船发射到月球轨道来得更方便与回旋余地空间更大?!
原帖由 高凉陈君CT 于 2008-2-8 09:00 发表
我在设计中国的载人登月工程时,只是将月球看成是地球更远轨道上空的一个特大号无人空间站;而国际空间站则是低地球轨道上要小得多的空间站.因此为了建立长久的'持续的与可靠的地月人员运输往返体系,我就坚决主将中国要 ...


土星五号重来?
而且星座飞船前往国际空间站并与之对接的过程还要使用不少燃料,之后再脱离国际空间站在地球轨道上空与金牛座登月舱对接也要使用不少燃料,而到达月球进入月球轨道\月球轨道维持的过程也要用到不少燃料最后脱离月球轨道,再被地球引力场捕获,再入地球大气层的过程还是要用到不少燃料.
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奥德赛就算不执行登月任务,一样需要执行对接,变轨,返回诸般使命的
进出地球轨道与进出月球轨道所需要的飞船加(减)速度变动很大,要比单纯进行地球轨道的维持\对接与返回之类任务要烧掉更多的燃料.如基于东方红三号卫星平台研制的嫦娥飞船的燃料在地球同步轨道上可以维持卫星飞行达8年之久,但在月球轨道却只够最多维持两年的任务飞行时间;而且嫦娥飞船还是不必返回地球轨道与再入大气层呢.因此星座飞船的船载燃料能够经得起多长时间的折腾实在是一个大问题.
NASA Launches Atlantis

AFP file image of a shuttle launch
by Staff Writers
Cape Canaveral FL (AFP) Feb 07, 2008
Space shuttle Atlantis and its crew of seven finally headed into space Thursday after a long-delayed mission to the International Space Station to deliver the European Columbus space lab.
"All systems are go," launch director Doug Lyons told the crew. "I'd like to wish you a successful mission and safe return."

The shuttle took off at 2:45 pm local time despite threatened weather problems.

Less than one minute after leaving the ground, the shuttle's massive engines had Atlantis flying at more than 6,000 kilometers (3,200) per hour and the craft reached orbit in less than 10 minutes.

The crew, including one Frenchman and one German, is on a mission to deliver the 10-tonne European laboratory unit Columbus to the ISS, which is being developed as a jumping-off point for exploration to Mars and beyond.

With room inside for three people and operated by ground staff at a control center near Munich, Germany, Columbus will enable the European Space Agency to conduct experiments related to biotechnology, medicine, materials and liquids.

The lab cost some 1.3 billion euros (two billion dollars), paid mostly by Germany, Italy and France.

The main task for the mission is to use the ISS's robot arm to transfer Columbus out of Atlantis's payload bay and attach it to the space station.

Three spacewalks are scheduled during the mission, which is seen as a major step forward for European ambitions in space.

The Atlantis crew includes astronauts Leopold Eyharts of France and Hans Schlegel of Germany. Currently US and Russian astronauts are aboard the space station.

Schlegel will conduct two spacewalks during the flight to connect power and fluid lines between Columbus and the ISS.

Eyharts will begin Europe's second longest stay on the space station by replacing US astronaut Dan Tani. The German astronaut of ESA, Thomas Reiter, stayed six months in the station in 2006.

Atlantis was originally scheduled for blastoff on December 6 as part of the tight schedule of shuttle flights to complete the ISS construction by 2010, when the three-craft US shuttle fleet is to be retired.

But malfunctioning circuits in the fuel gauges of the spacecraft's liquid hydrogen tank forced a two-month delay.

Senior NASA official Bill Gerstenmayer has said engineers tracked down the cause of the recurrent problem and it has been fixed.

Community

阿特兰蒂斯号航天飞机今天已经升空,但比原定计划推迟了两个月之久,日后美国发射星座载人飞船与金牛座登月舱时,一旦发生今天阿特兰蒂斯航天飞机这种漫长的延期推迟发射.NASA局长将吃不了也得兜着走.
原帖由 高凉陈君CT 于 2008-2-8 14:54 发表
进出地球轨道与进出月球轨道所需要的飞船加(减)速度变动很大,要比单纯进行地球轨道的维持\对接与返回之类任务要烧掉更多的燃料.如基于东方红三号卫星平台研制的嫦娥飞船的燃料在地球同步轨道上可以维持卫星飞行达8年 ...


出地球轨道的时候用的是货运舱段的燃料,返回的时候基本上只有调姿,米有机动

ps:
3.8wkm地球同步轨道和200km高度月球轨道能类比么?
而且,在地球轨道对接尚如此

如果玩月球轨道对接,不可控因素岂不是更多风险更大?
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原帖由 高凉陈君CT 于 2008-2-6 06:44 发表
HBAO兄,早上好,航天飞机的氢氧主发动机的作用是用于将航天飞机加速到第一宇宙速度,进入地球轨道.而航天飞机的地球轨道维持与及再入大气层时做功的发动机主要是常温发动机,SHH兄说过这种发动机的推力达几十千牛以上.而 ...

SSME采用LO/LH很大程度上是要适应重复使用,不存在积碳等问题
DARK兄新年好!:handshake
我认为空间站工程和登月工程的衔接配套是中国航天未来可能的发展方向.
中国的空间站工程要和中国未来的载人登月工程相配套.最好的办法就是如美国当年的天空实验室空间站那样,利用阿波罗登月飞船的舱段平台来改进建设之.而今天中国的空间站工程实施在前,载人登月工程实施在后,那么就反过来,未来中国的载人登月飞船的推进舱\轨道舱就应基于中国空间站的推进舱与轨道舱来改进建设.目的就是要力求实现中国空间站工程与载人登月飞船核心舱段的"共用平台化\共线生产化"与及发射火箭平台的通用化.
     纵观人类历史,美国当年基于阿波罗登月飞船与土星五号火箭平台所开发的天空实验室空间站才是最有发展前途与功能扩展性\系统可维护性的空间站模式.
美国的天空实验室是利用土星5号的现有条件来开发的,它可不代表空间站的发展方向,中国未来的空间站与天空实验室不是一个档次的.
原帖由 终极关怀 于 2008-2-9 09:01 发表
美国的天空实验室是利用土星5号的现有条件来开发的,它可不代表空间站的发展方向,中国未来的空间站与天空实验室不是一个档次的.

ISS代表了空间站目前的最高水平,但是中国不具备这样的基础
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