將人類送入火星的5種推進技術

2020-08-27 dy地球知識局

火星顯然是科幻小說靈感的來源。它是熟悉且經過精心研究的，但又相距甚遠，足以迫使超凡脫俗的冒險經歷。由於許多相同的原因，美國NASA將目光投向了紅色星球。


包括即將在火星上發射的恆心漫遊者在內的機器人向我們介紹了水面的情況。該信息有助於告知未來人類對紅色星球的任務。我們還需要為太空飛行器和太空人配備技術，使其到達那裡，探索地表並安全地將其送回家。往返任務，包括從火星表面往返地球的時間以及在火星表面，大約需要兩年時間。


早在2030年代，技術發展就已經開始支持載人火星任務。許多功能將首先在阿耳彌斯（Artemis）任務期間在月球上展示，而其他系統則更獨特地適合於更深的太空。NASA正在致力於使火星科幻小說成為現實的五種技術。

1.強大的推進系統可以更快地到達我們那裡

前往火星的太空人將進入太空約1.4億英裡。推進能力的提高是儘快，安全地到達目的地的關鍵。

現在說哪種推進系統將太空人帶到火星上還為時過早，但是我們知道它必須具有核能以減少旅行時間。NASA正在推進多種選擇，包括核電和核熱推進。兩者都利用核裂變，但彼此有很大不同。核電火箭效率更高，但不會產生很大的推力。另一方面，核熱推進提供了更多的「魅力」。

無論選擇哪種系統，核推進的基本原理都會減少機組人員離開地球的時間。該機構及其合作夥伴正在開發，測試和推進各種推進技術的關鍵組成部分，以減少人類首次執行火星任務的風險。


帶有核動力推進系統的太空飛行器


2.充氣式隔熱罩，將太空人降落在其他行星上

我們在火星上降落的最大火星車大約只有一輛汽車的大小，而將人類送往火星將需要更大的太空飛行器。新技術將使較重的太空飛行器進入火星大氣層，接近地表，並在太空人想要探索的地方降落。

NASA正在研究一種可充氣的隔熱罩，該隔熱罩可使大表面積的火箭比剛性火箭佔用更少的空間。該技術可以將太空飛行器降落在任何有大氣層的星球上。它將在進入火星大氣層之前膨脹並膨脹，以安全地降落貨物和太空人。

這項技術還沒有為「紅色星球」做好準備。即將進行的直徑為6米（約20英尺）的原型機飛行測試將演示機身在進入地球大氣層時的性能。該測試將證明它可以在進入火星期間經受住高溫的襲擊。


工程師準備在充氣結構上靈活安裝隔熱罩。該視圖是從底側看的，隔熱板在頂上


3.火星人的房屋和實驗室

為了減少降落在地面上所需的物品數量，美國宇航局將把第一批火星人的房屋和車輛組合成具有可呼吸空氣的單個流動站。

NASA已在地球上進行了廣泛的流動站測試，以告知月球加壓移動房屋的開發情況。在未來的加壓月球漫遊者中生活和工作的Artemis太空人將能夠提供反饋，以幫助完善火星上的太空人的漫遊者能力。NASA的機器人漫遊車也將為火星人的設計提供幫助-從火星上最好的車輪到更大的車輛如何在崎terrain的地形上行駛都應運而生。

就像RV一樣，加壓漫遊車將擁有太空人生活和工作數周所需的一切物品。它們可以穿上舒適的衣服，距離太空飛行器數十英裡，然後將它們發射回太空，返回地球。當他們遇到有趣的地方時，太空人可以穿上高科技的太空服離開流動站，收集樣本並進行科學實驗。



4.不間斷電源

就像我們用電為地球上的設備充電一樣，太空人將需要可靠的電源來探索火星。該系統將需要輕巧並且能夠運行，而不管其位置或「紅色星球」上的天氣如何。

火星的晝夜周期像地球一樣，周期性的沙塵暴可以持續數月，這使得核裂變動力比太陽能更可靠。NASA已經在地球上測試了該技術，並證明了該技術安全，高效且足夠多，可以執行長時間的地面任務。美國宇航局計劃首先在月球上演示並使用裂變動力系統，然後在火星上演示。


一個核裂變動力系統概念在火星上


5.雷射通信將更多信息發送到家庭

人類前往火星的任務可能會使用雷射與地球保持聯繫。火星的雷射通信系統可以發送大量的實時信息和數據，包括高清圖像和視頻源。

使用現有的無線電系統向地球發送火星地圖可能需要9年，而使用雷射通信則可能僅花費9周。該技術還將使我們能夠與太空人進行交流，以了解和聽到他們在「紅色星球」上的更多冒險經歷。


NASA 在2013年的月球演示中證明了雷射通信是可能的。該機構的下一個演示將通過不同的操作場景進行工作，完善指向系統，並解決近地軌道帶來的技術挑戰，例如雲和其他通信中斷。美國國家航空航天局正在建造小型系統，以測試人類的航天飛行，包括在國際空間站和首次載人的阿爾彌斯飛行任務上。另一雷射通信有效載荷將冒險進入深空，以幫助告知在距地球數百萬英裡的地方使用相同技術所需的條件。


使用雷射通信將數據從火星中繼到地球的太空飛行器


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