(Everett)「火星一號」是一家來自荷蘭的非營利組織,根據其創始人巴斯·朗斯多普的設想,他們將從全球志願者中選拔4名太空人前往火星,2014年將打造出火星登陸計劃的第一顆通訊衛星,2016年使用SpaceX公司的「龍」式飛船將物資運送到火星,2018年發射火星探測器並確定人類首個火星定居點,2021年使用「龍」式飛船將太空人生活艙送往火星,其中包括兩個居住艙、兩個補給艙以及兩個生命支持模塊,2022年還是通過「龍」式飛船將4名志願者送往火星,2025年再次派遣4名志願者登陸火星,到了2033年,火星定居點的志願者數量將達到20名,第一批次火星登陸計劃將耗資60億美元。
僅從計劃表上時間和資金上的投入可以看出,「火星一號」必然是不可能完成的任務,美國宇航局評估的火星載人登陸計劃至少需要30年的時間進行準備,耗資將超過4000億美元,在阿波羅登月計劃後期,NASA的工程師們就著手擬定火星載人登陸,僅在準備階段就需要進行10次發射,使用土星五號重型火箭將火星登陸飛船等物資送往近地軌道,在軌道上組裝成一個大型的補給站,為火星之旅提供足夠的燃料和生命保障系統。
同一批次前往火星的飛船至少保持3艘,通過260天左右的飛行抵達火星軌道附近並減速,太空人進入登陸火星的飛船上,採用彈道-升力式軌道進入火星大氣並登陸,在完成火星任務後通過上升式返回艙抵達近火軌道,完成返回發射作業。即便將返回計劃完全撤銷,「火星一號」任務也將面臨諸多重大難題,且不論如何保障志願者的生命,僅僅是登陸火星所需的物資遠非發射載荷為6噸的「龍」式飛船所能承擔,從宏觀層面上看,「火星一號」任務將面對如下難題:
一.「火星一號」任務採用的飛船和火箭能否勝任火星之旅?
根據巴斯·朗斯多普的設想,「火星一號」任務將採用「龍」式飛船與獵鷹系列火箭,這兩款由SpaceX公司打造的組合式往返系統主要用於對國際空間站的補給,「龍」式飛船在2012年5月完成了第一次對ISS的補給任務,除燃料外的載荷為3.3噸,貨物體積為14立方米,而獵鷹9號火箭的近地軌道載荷為10噸。
火星任務的複雜性決定了不可能通過一艘飛船完成全部的任務,需要使用多艘飛船在地球軌道、近火軌道等位置進行交會對接、分離,形成多樣性的飛行體系。著名的火箭專家馮·布勞恩設想的火星載人飛行方案中,需要10艘飛船組成龐大的轉移體系,總質量達到3.7萬噸。有研究認為前往火星的飛船編隊需要80噸級火箭進行多次發射,在近地軌道上進行組裝,相比之下獵鷹9號火箭的運載能力僅為10噸,NASA正在研發的SLS火箭將有70噸與130噸兩個版本,前蘇聯的能源號火箭可將100噸載荷送入近地軌道。
「龍」式飛船是一款典型的近地軌道人貨運輸飛船,相比之下,NASA的獵戶座飛船和波音公司的「發現」號火星飛船在設計上更加適合遠距離空間飛行,尤其是「發現」號採用了雙模式的熱核火箭發動機,可滿足火星與地球之間的雙向空間飛行,多艙室的設計可保證太空人在行星際空間飛行時有足夠的安全保障和燃料供應,還可勝任木星衛星群的探索任務。