美提出2039年载人登陆火星计划

文章作者:外星探索网 | 2015-07-03
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北京时间7月3日消息,据英国《每日邮报》报道,根据美国宇航局最新公布的一个设想,人类将有望在不增加航天预算的情况下在未来20年左右的时间内将人类宇航员送上火星表面。

这项火星计划是由美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的科学家们提出来的,其核心计划是首先将宇航员送往火星的卫星火卫一(Phobos),随后再从那里启程登陆火星。而其最终计划则是在2043年实现让人类宇航员在火星表面生活一年的目标。

关键的一点在于,该计划将完全基于目前已经存在或已经处于开发阶段的技术来达成全部目标。这种充分利用现有基础的方案被视为是让人类可以在不必大幅增加现有航天预算的情况下达成载人火星登陆的一种可能途径。该计划同时还提出应当在月球上测试火星着陆系统并测试深空居住设施的相关技术。随后美国宇航局将把4名宇航员首先送入围绕火星的轨道并在2033年降落到火星直径约16公里的小卫星火卫一的表面。

在那之后,一个2人宇航员小组将在2039年被送上火星表面并在那里逗留约一个月的时间,紧接着在2043年,将有一个4人宇航员小组抵达火星表面并在那里连续停留一年时间。在人类宇航员着陆之前,自动着陆器将携带表面居住仓和补给物资先行抵达,从而确保后续抵达的宇航员能够拥有适当的生存条件。

美国宇航局目前的计划是在2030年代前后实现载人登陆火星,但该计划面临着巨大的技术和经济方面的困难。而此次提出的新方案认为,基于美国宇航局现有的预算水平下就可以实现该计划,而无需大幅增补预算

新方案指出,美国宇航局目前正在开发的技术将可以被用于把4名宇航员送往火卫一表面

如图所示,在2039年前后,将有两名宇航员被送上火星表面,随后再返回地球

如图所示,2043年前后将有一个4人宇航员小组抵达火星表面并在那里连续停留一年时间。在人类宇航员着陆之前,自动着陆器将携带表面居住仓和补给物资先行抵达,从而确保后续抵达的宇航员能够拥有适当的生存条件

在《新太空》杂志(New Space)上,Hoppy Price、John Baker 和Firouz Naden撰文详细论述了这项计划。他们宣称这项计划的实施将不会导致当年肯尼迪总统提出将人类宇航员送上月球表面时所经历的那种预算大幅飙升。

研究人员表示:“除非出现一些不利的地缘政治现象,这项计划不太可能会导致另外一次‘肯尼迪时刻’,也不会导致美国宇航局的预算出现突然的急剧飙升。”所谓“肯尼迪时刻”(Kennedy moment)是北美新闻圈内流行的一种说法,指突然发生且令人震惊的重大事件,让每个人都会立刻得知并留下极深刻的记忆,以至很久之后仍然会清晰地记得此事以及自己当时的感觉。

在相关论述中,研究人员们写道:“将人类乘员组送往火星轨道并安全返回地球,首次实施这样的计划将是一项重大的技术挑战。而如果有人提出要在第一次任务中就实现载人降落到火星表面,在火星地表开展探测并随后送他们离开火星,那么作为登陆这颗红色星球迈出的第一步,这样做的压力就太大了,难以负担。”

为了降低风险系数并摊薄预算成本,我们必须探讨一种循序渐进的计划。此次该研究团队所提出的方案也与今年4月份由美国民间天文组织“行星学会”开展过可行性与成本分析的一项将人类宇航员送往火卫一和火星的计划相类似。当时在行星学会的分析报告中,他们认为在目前的航天预算水平下实现载人登陆火星是可能做到的,然而政治上的原因阻碍了当局做出这样的决定。而现在,美国宇航局喷气推进实验室的科学家们所提出的新方案将会充分利用美国目前正在开发的猎户座飞船以及“太空发射系统”(SLS)等相关基础设施。

新计划中还打算借助太阳电推进技术,美国宇航局此前一直致力于这项技术的研发。研究人员希望能够借助这项技术将相关补给物资和居住仓段送往火卫一和火星,并在着陆阶段使用直径达到12米,带有隔热层的钝体式着陆技术,这项技术与此前在火星上着陆的好奇号火星车所使用过的技术相类似。研究组估算后认为,在这一尺寸下其着陆时携带的载荷能力将能够达到23吨左右。

而在着陆器上还将搭载一台“火星上升飞行器”(Mars ascent vehicle,MAV),它将能够搭载宇航员从火星表面上升并抵达低火星轨道,从而让宇航员得以踏上返程。研究报告中指出,一个由4人组成的宇航员小组将在搭乘上升飞行器离开火星地表,随后与火星轨道上的一个基地对接并在那里停留约6天时间,随后开始返回地球。研究组认为,在2043年之后将有可能在火星地表开始建立起永久性的前哨基地。

他们在报告中写道:“每隔4年将有一个4人宇航员小组以及两艘货运飞船被送上火星。随着时间推移,各项基础设施将会在火星地表逐渐被建立起来。除了消耗品之外,货运飞船还将带来各项探测设备,如拥有加压设备,可供人员乘坐的考察用漫游车,先进的地面供电系统,各种科学设备,钻探设备,当地资源开发利用设备包以及可用于扩展居住空间的建筑材料等。随着火星前哨基地逐渐成型并扩展规模,一部分宇航员将在火星地表最少停留大约350天时间,其他宇航员则可能将会停留比这长得多的时间,并等待下一次地球返程运输窗口的来临。通过这种方式,这一基地将最终发展成为一个永久性居住基地并逐渐实现自给自足。”

斯考特·胡巴德(Scott Hubbard)是美国斯坦福大学的航天专家,也是行星学会董事会成员,他对这项方案表示欢迎。他同时也是刊发这篇论文的《新太空》杂志编辑,他表示:“一旦此前面临的技术及资金方面的困难得以解决,那么我相信将宇航员送往火星的梦想将会再次复活。下一步需要做的是在全球建立起这种共识,并制定人类载人登陆火星的长期战略。”

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