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楼主: hkhtg090201
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[专题专项] 载人火星话题:计划、方案、困难等

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暗夜流星 发表于 2010-6-17 15:08 | 显示全部楼层
这类“工质”是可以补充的,木星和土星上有的是。
未来的太阳系内旅行,这可是两个大的加油站。


   请问这类工质一旦消耗完,航天器该如何飞行呀?依靠太阳能电池板么

    ...
shaolin1254 发表于 2010-5-27 22:25
HaleBoppComet 发表于 2010-6-17 15:14 | 显示全部楼层
本帖最后由 HaleBoppComet 于 2010-6-17 15:17 编辑
这类“工质”是可以补充的,木星和土星上有的是。
未来的太阳系内旅行,这可是两个大的加油站。
暗夜流星 发表于 2010-6-17 15:08


要想取得气体巨行星的氢 氦资源 感觉还是挺难的。

各大卫星 比如土卫六 海卫二上的碳氢类化合物相对还是较容易开采的。
shaolin1254 发表于 2010-6-17 20:25 | 显示全部楼层
楼上的兄弟们都讨论到星际资源采集了呀,这也太遥远了
 楼主| hkhtg090201 发表于 2010-7-21 09:13 | 显示全部楼层
去火星用月球做跳板?人类登陆火星困难重重

2010年07月21日 07:21   来源:北京日报


    有中国志愿者王跃参加的人类首次全面模拟火星载人航天飞行“火星-500”试验,自6月3日在莫斯科启动以来,已顺利进行了一个半月时间。而美国总统奥巴马今年4月表示,美国将放弃旨在重返月球的“星座计划”,期待到本世纪30年代中实现载人登陆火星。那么,我们真的有可能亲眼目睹人类登临火星的壮举吗?和登月相比,人类登陆火星要克服哪些特殊的困难——

    发射重量大大增加

    利用空间站、月球做“中转”?

    上世纪六十年代末七十年代初,人类曾完成了六次登月。然而和登陆月球相比,人类登陆火星最显而易见的困难就是太空飞行的距离大大增加。距离的增加会带来一系列的问题,登火星的困难多半与此有关。

    国家天文台研究员李竞告诉笔者,月球基本在一个圆轨道上围绕地球运转,距离差不多是38万千米。以现有的火箭,差不多三天内都可以到达。而火星和地球都围绕太阳运转,相互的距离是一个大变量。当它们处在太阳的同一侧时距离最短,光线大约要走四分钟;而当它们分处于太阳的两侧时,距离最长,光线大约要走二十分钟。即便是最短距离也差不多有6000万千米,比地月距离远了一二百倍。而火箭飞向火星,需要半年多的时间才能到达,加上在火星逗留的时间,人类从火星往返,差不多需要一年半的时间。

    一年半的时间,宇航员需要的食品、饮料、氧气,飞行、返回的燃料等都要随舱携带,就是一批很大的物资,而且这么长时间的飞行,总要给宇航员一定的活动空间,轨道舱不能太小,这和载人登月以及无人探测火星时的情况都是大大不同的,这就使火箭的起飞重量成倍增加,而目前人类还造不出这样大的火箭。

    中国科学院空间科学与应用研究中心研究员、曾任载人航天工程应用系统副总指挥潘厚任告诉笔者,除了在火箭技术上寻求突破以外,还有另外一些可能的解决问题思路,比如把飞船、物资、火箭等一部分一部分地运到地球空间站上去,在空间站里组装起来之后再向火星发射,这样就可以摆脱很多地球引力的影响。同样的思路,利用月球作为中转“跳板”,也是一种可能的办法。


火星引力比月球大

    “火星服”要“大减负”

    潘厚任介绍说,月球引力是地球的六分之一,而火星引力是地球的38%。火星引力是月球的差不多一倍,这个差别也会带来一系列的问题。

    首先是登陆火星的宇航服问题。当年“阿波罗”计划中的登月服,在地球表面重量约一百千克,在月球表面重量是十几千克,人穿上在月球表面活动还是可以接受的。但这套服装在火星表面的重量是近四十千克,相当于人扛着七八十斤的重量四处活动,就显得太重了。因此,必须研制出适合登陆火星的宇航服,它在地面上的重量应该不超过五十千克。

    同样由于火星引力比月球大了一倍,返回火箭要克服的引力也大了一倍,登陆舱与绕火星运行的轨道舱会合后,需要达到每秒5公里以上的速度,才能克服火星引力,踏入返回地球之旅。

    而且与月球相比,月球上完全没有大气,而火星上虽然大气很稀薄,但毕竟是有的,因此也有气象。从地球上观测,发现火星上的沙尘暴很厉害,这对返回火箭的发射都可能带来影响。

    选择发射窗口不容易

    一旦错过要等两年多

    正如前面所说,由于火星与地球相互位置关系比较复杂,选择发射窗口及飞行路径就是一个十分复杂的工作,绝不像打枪瞄准那么简单,可以说每个火星探测器走的路径都不尽相同。

    而载人登陆火星,不但要选择合适的发射窗口,还要考虑登上火星后,是否有合适的返回窗口。一旦错过,火星和地球会越飞越远,等待下一次火星与地球再来到与太阳同一侧的最短距离,需要780天之后了。

    由于要同时考虑发射和返回,因此发射窗口和返回窗口都不可能是最佳选择,这需要进行复杂周密的计算。

    同样由于距离遥远,对飞船的跟踪、测轨、通信工作都带来了很大的挑战。而火星上温度很低,年平均气温在零下60摄氏度左右,这对电子元器件的正常工作是个巨大考验。李竞介绍说,苏联曾多次发射火星探测器,也曾进入火星轨道甚至在火星着陆,但都没有有效地解决通信联络问题。而2003年6月2日,欧洲宇航局“火星快车”探测器发射升空,它携带的“猎兔犬2”号登陆器预定于2003年12月25日凌晨登陆火星,但直至今日地面控制中心仍未与其取得联络。如果这样的事情发生在载人火星登陆上,无疑会酿成惨剧。

    太空生存一年半

    挑战精神、生理新极限

    潘厚任介绍说,人类到目前为止,最长的太空飞行记录是438天,是由一位俄罗斯宇航员在和平号空间站上创造的,当时人回来是用担架抬下来的。这是一个比较极端的试验,而现在通常的做法是,空间站上的宇航员要半年换一批,这样比较符合人体承受的限度。

    而人类往返火星,需要在太空停留约一年半,不但超出了目前为止人类太空停留的极限,还要完成登陆火星等很多复杂的工作,人的精神体力到底能不能受得了,将是很大的疑问,目前进行的“火星-500”试验,就是对此进行的试验探索。

    举一个最简单的例子,在火星上与地球进行一问一答一次最简单的对话,要花费十几分钟的时间,这对人的耐心就是个考验。而且一年半的时间里,如果总吃太空食品人体是否能承受?不过对此潘厚任介绍说,可以考虑在飞船内种一些蔬菜加以解决,这个在技术上并不困难。

    链接

    人类为何要登陆火星?

    ■对科技发展是巨大推动

    国家天文台研究员李竞告诉笔者,人类探索外星球,绝不仅仅是为了满足好奇和幻想,而是对科学技术发展的巨大推动。比如,美国科学技术与苏联一下子拉开了巨大差距,主要是由于登月计划的成功实施带来的。今天所有的高科技,如果追根溯源,往往都可以追踪到当年的“阿波罗”计划,像无线通信技术、计算机技术的突破,都是出于人类登月的需要。

    可以想象,人类登陆火星计划的实施,必然会给人类科学技术的新突破带来强烈刺激,最终给人类的发展带来福祉。而科学技术的突破,往往需要设定一个具体目标作为抓手,才能集中力量获得实现。

    ■了解外星球未解之谜

    李竞说,正是由于人类登月以后捡回了月球岩石,在月球上安装了月震仪,才对月球的起源、形成有了更深入的认识。如果人类能够成功登陆火星,一定会对火星的认识有更大的突破。

    长期以来有一种说法,认为火星上有大洪水冲刷的痕迹,并由此推测火星上曾经有过生命,但是后来由于环境恶化,生命灭绝了。甚至有人更进一步提出,火星的过去就是地球的现在,火星的现在就是地球的未来。李竞说,人类如果能够登陆火星实地考察,甚至如果能够获得火星生命化石,一定会让我们对于宇宙和生命的认识有大的突破。
 楼主| hkhtg090201 发表于 2010-8-19 17:57 | 显示全部楼层
本帖最后由 hkhtg090201 于 2010-8-19 18:09 编辑

火星旅行 須克服肌肉萎縮問題
更新日期:2010/08/19 02:35 黃自強

(法新社巴黎18日電) 如果人類果真踏上火星,究竟是人類跨出一大步?抑或是一趟讓人筋疲力竭的太空之旅?

科學家發現,長期太空飛行會讓太空人健康狀況變差,太空人在飛向火星的任務過程中,身上主要肌肉的力量可能喪失達到一半。

科學家說,這種肌力喪失,相當於年齡30到50歲之間的太空人返回地球時,肌肉狀況卻有如80歲的老人。此肌力損失會給原就滿是危險的太空旅程,平添一大危害。


由密爾瓦基馬凱特大學(Marquette University)生物學教授費提斯(Robert Fitts)領導的研究,從9名美國與俄羅斯太空人身上取出小腿肌肉的微小組織樣本,這些太空人均曾在國際太空站(InternationalSpace Station,ISS)停留約6個月的時間。


這些在發射前45天以及回返地球當天所取得的活組織檢體,顯示肌肉在無重力狀態下如何大幅萎縮的情形。


費提斯報告指出,纖維質量、力量和動能的折損,說明了體力減損40%以上。


諷刺的是,太空旅行前增強肌肉在肌力減損上,於事無補,反而是,太空之旅開始時肌肉最健壯、最大的太空人,肌肉狀況減損的也最厲害。


根據國家航空暨太空總署(NASA)一項規劃,用現有火箭科技來回火星一趟可能需時3年,包括在火星上停留1年在內。


費提斯說,如果按此規劃,肌肉的衰減恐達50%之譜。

太空人在做例行任務時,會更快感到疲倦,特別是如果他們穿戴著太空衣,當回到地球重力狀態中,太空人恐將虛弱到無法在緊急狀態中逃生。(譯者:中央社黃自強)

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研究称:长期失重使宇航员身体机能降至80岁水平
2010年08月19日 10:08   来源:中国新闻网   







    中新网8月19日电 据外电报道,美国科研人员最新研究发现,那些在太空时间长达数月的宇航员的身体机能会变得如同80岁老人一样虚弱。

    美国研究人员在对国际空间站宇航员肌肉组织的分析后发现,在太空时间超过6个月的宇航员身体机能水平下降约40%。这相当于宇航员的肌肉强度从30至50岁的水平降低至人类80岁左右的水平。

    尽管国际空间站上会设置仪器供宇航员定期锻炼,但这并不能阻止身体机能的持续恶化。

    有科学家担心此研究结果将对未来人类载人火星工程产生影响。

    威斯康星州马奎特大学生理学教授罗伯特·菲茨称,研究的主要结论在于,长期失重的环境使得人体纤维、肌肉组织和动力均产生很大损失。

 楼主| hkhtg090201 发表于 2010-8-19 17:59 | 显示全部楼层
火星旅行 須克服肌肉萎縮問題
更新日期:2010/08/19 02:35 黃自強

(法新社巴黎18日電) 如果人類果真 ...
hkhtg090201 发表于 2010-8-19 17:57



    看来延长ISS每期6个月的时间不容易啊。
 楼主| hkhtg090201 发表于 2011-1-12 16:03 | 显示全部楼层
人类最快20年后登火星 有去无回 400人抢当移民
2011年01月12日 10:22   来源:国际在线

  据《新闻人网》11日报道,最新一期的《宇宙学杂志》(Journal of Cosmology)报道指出,人类最快在20年后可展开私人赞助的火星单程之旅,也就是几乎不可能返回地球。没想到该文章报道后有超过400名读者写信表示愿意当自愿者前往火星。但美国国家航空航天局(NASA)称,大多数人不符合上太空的要求,而且火星上的生活绝非想象中的浪漫。

  美国国家航空航天局去年10月证实了正在进行火星移民的可行性评估,这项计划预计将耗资100亿美元,可望在2030年实现。美国政府只提供少量经费进行研究,希望向民间符号募款赞助此项目。但由于返回地球的费用太高,加上技术难题,因此前往火星将是人类史上空前的放逐之旅,也就是有去无回。

  该杂志社编辑表示,起初他收到读者来信报名去火星以为读者只是在开玩笑,随着邮件越来越多,他们才开始意识到,读者是认真的。报名的人中有大学生、小企业主、护士和教师等各种职业的人。美国国家航空航天局的心理学家哈里逊警告称:“这将是一场长期的与世隔绝的幽闭之旅,在火箭发射升空和登陆火星的兴奋感之后,将难以避免地出现意志消沉的情况。”
shenchun 发表于 2011-2-14 21:50 | 显示全部楼层
核动力发动机简介

说到未来的宇航动力,人们恐怕首先会想到核动力,我们目前化学燃料的火箭推力太小,所以每次发射必须寻找合适的发射窗口,以便利用行星的引力来加速,使得它们能真正飞往宇宙深处,到目前为止,人类发射的所有深空探测器没有一个不利用行星的引力。这自然是个聪明的办法,但是毕竟只是无奈的变通方式,很消耗时间,而且受到的航线限制太多。安装核动力的飞船和探测器由于推力强大,就不必利用行星的引力,更不必在航线的限制上操心过多。

核动力也是相当可行的一种方案,如果利用核裂变的方式,也就是我们地球上发电厂中的方式,我们完全可以在十年内制造出核裂变动力火箭。如果采用核聚变的方式,则需要在受控核巨变方面取得进一步进展,但核聚变动力火箭将比现在的化学动力火箭轻得多,即使用比较慢的核能利用方式,也要比现代的化学动力火箭快一倍,它可以在3年内抵达土星,而不是现在的7年。由于燃料能持续更久,去往土星后还能有足够的能量继续旅行15年。而且,还有一种更直接的对核能的利用方式,可以获得强大的推动力将巨额的载重送往其他行星,只是那需要一种非常疯狂的方式。


核动力发动机利用方式

对于核动力的利用方式有3种:
1、利用核反应堆的热能
2、直接利用来自反应堆的高能粒子
3、利用核弹爆炸

利用反应堆的热量是最简单也是最明显的方式,核动力航空母舰和核潜艇都是利用核裂变反应堆的动力来推动螺旋桨,只不过太空没有水或者空气这种介质,不能采用螺旋桨而必须利用喷气的方式。但方法仍很简单,反应堆中核子的裂变或者聚变产生大量热能,我们将推进剂(很可能采用液态氢)注入,推进剂会受热迅速膨胀,然后从发动机尾部高速喷出,产生推力。其结构如下图所示,推进剂从左侧注入,中间加热,右侧喷出。



核动力发动机结构

而这具体又分多种类型,其中核裂变发动机分以下4种类型:

1) 固体核心核发动机:在这种发动机中,推进剂受固体燃料核心加热,估计比冲量能达到大约800秒;

2) 粒子床(Particle Bed)核发动机:在这样的发动机中,液体推进剂被泵入核燃料里面,这种方式能达到很高的热量,使得比冲量能达到大约1,000秒,推重比超过1;

3) 液体核心核发动机:这个办法是使用液态的核裂变燃料,由于不必操心裂变物质的熔点,所以能达到更高温度从而获得更大的优势,比冲量能达到大约1,500秒,推重比超过1;

4) 气体核心核发动机:这种情况下我们不用再操心裂变物质的蒸发,在这个系统中推进剂流经等离子态的裂变物质,从而达到最高的可能温度,安装一个冷却系统后,比冲量能够达到7,000秒。



核动力发动机推进

利用反应堆的热量这种办法虽然节省了燃料,但必须携带许多液体推进剂,结果许多节省的重量都被消耗掉了,获得的好处没剩多少。由于核反应的时候能够产生许多高能粒子,所以第二种方式就是直接利用来自反应堆的粒子,从而不必携带推进剂。

这些高能粒子移动速度非常快,我们当初用反应堆加热推进剂就是为了让推进剂的热运动速度增大从而获得推力,而这里我们已经有了这样的高速运动物质。而且这些高能粒子是离子态的,从而可以使用磁场来控制它们的喷射方向。事实上,这种磁场控制方式已经在我后边要介绍的离子发动机上使用了。

利用这种方式,可以达到极高的比冲量——1百万秒!这样的发动机能够提供高推力使飞船或者探测器完成行星际任务,甚至进行恒星际飞行。

不过,这种发动机可不象前面介绍的那些那么容易制造,而且可能非常昂贵,有可能需要一个很大很重的反应装置,或者一个利用多阶段反应(后一个阶段利用前一阶段产物)的小一些的反应装置。

第三种方式是一个大胆而疯狂的方式,不再是利用受控的核反应,而是利用核爆炸来推动飞船,这已经不是一种发动机了,它被称为核脉冲火箭(nuclear pulse rocket)。这种飞船将携带大量的低当量原子弹,一颗颗地抛在身后,然后引爆,飞船后面安装一个推进盘,吸收爆炸的冲击波推动飞船前进。

这种看似天方夜谭的方式却是被美国政府实实在在考虑过的计划,这个在1955年被以猎户座计划(Project Orion)命名的项目,希望建造一个简单,承载大,而且在资金上能够建造得起的飞船。这个项目最初计划在地面直接起飞,可能就在内华达的核武器试验场Jackass Flats,这个飞船的样子象主教冠或者子弹头,16层楼高(AzureFlame注:国内媒体把sixteen和sixty弄混淆了,居然说有60层楼高),后面的推进盘直径135英尺(41米多)。发射台包括八个发射塔,每个250英尺高(76.2米)。起飞飞船质量是1万吨,和普通的化学火箭不同,这些质量中大部分都将进入轨道。飞船起飞时爆炸的原子弹当量为0.1千吨(注意,100吨TNT当量爆炸产生的推动力可远不只100吨),每1秒钟就抛出一个,而当飞船加快到一定速度后,将下降到每10秒爆炸一枚2万吨当量的原子弹。起飞方式被设计为竖直向上飞行,而不是象普通化学火箭这样到一定高度就倾斜飞行。这样飞的目的是把放射性污染集中到一个小区域内。最初计划携带2千颗原子弹,利用它把宇航员于1965年送往火星,1970年送到土星。船上可以装载150人,以及数千吨的载重,使得他们生活相对很舒适。这种飞船可以建造得象战列舰一样,而不必象化学动力飞船那样过分考虑重量。飞船上还将携带一些小的化学动力飞船,用来在行星或者卫星上着陆并重新返回猎户座飞船。

原子弹并非直接作用于推进盘上,在释放放出原子弹后,接着再释放出一些由塑料制成的固体圆盘(当时倾向于聚乙烯),当飞船驶出一定距离,原子弹将在飞船后面200英尺处爆炸,蒸发掉塑料圆盘,将其转化成高热的等离子浆。由于塑料盘位于原子弹和飞船之间,等离子浆中相当部分将会追上飞船,撞击太空飞船尾部巨大的金属推进盘,从而推动太空飞船高速行驶。理论上比冲量可以达到1万到1百万秒。

之所以选择塑料是因为塑料对核爆炸产生的中子的吸收效果好,也就是说它同瞬间的辐射能配合得非常好,它将分解成轻原子比如氢和碳并以高速运动。由于不清楚太空飞船的硕大推进盘是否会被核爆炸后产生的高温等离子融化或腐蚀,科学家用氦离子发生器进行了摹拟测试发现,瞬间高温的等离子只会对金属推进盘表面产生轻微的腐蚀,甚至可以忽略不计,没必要设计专门的冷却系统,并且普通的铝和钢就足以成为制造金属推进盘的耐久材料。

对于推进盘承受的压力进行计算发现,瞬间的推力将过于巨大从而超过人体承受能力,因此,飞船上还在推进盘和前部船体之间安装了一个震动吸收系统,脉冲能量将被暂时储存在吸收系统中然后逐步释放出来,这样不至于因为爆炸的冲击而导致剧烈的震荡,能够比较平稳地飞行。


核动力发动机相关研究

事实上,美国科学家已经围绕这个计划做了许多实验,而且已经证明这个计划是可行的。1959年11月进行了一次100米高度的飞行,共爆炸6枚化学炸弹。这次实验证明脉冲飞行是可以稳定进行的。

然而,这个设想却有一个最大的弱点,那就是它依赖于原子弹爆炸做动力,当它飞出大气层时,必将释放出核辐射尘污染地球环境。这也正是猎户座计划后来胎死腹中的原因之一。在1963年美苏签定禁止大气层核试验条约之后,猎户座计划研究于1965年终止。

猎户座飞船

不过,这项计划终究有其吸引人之处,它完全可以胜任以万吨飞船再携带万吨载重前往远方行星的重任,按照当初的计划,猎户座太空飞船只需125天就能往返火星。而且现代的技术发展又为其提供了新的可能,中子弹可以以低辐射的方式来发射大量中子,对塑料盘产生作用;而最近对X射线激光的研究则可以用于将辐射集中于朝向飞船的方向,从而更加高效利用能量。支持它的科学家甚至计算过,最少可以用50亿美元建造一个飞船并把1万吨的东西带上太空,这样,每磅物品的运送花费仅仅是250美元,而使用航天飞机则达到5千到6千美元。随着对猎户座计划的热情重新涨起,也许有一天这个计划会重新复活。

核聚变

核裂变发动机在核心制造方面没有太大的技术困难,但核聚变发动机则不同,首先需要解决受控核聚变的问题。我们目前的技术尚无法让轻核在常温下发生聚变,氢弹是用原子弹爆炸产生的高温来解决问题,但我们总不能在飞船内部爆炸原子弹吧。

解决聚变问题的主要思路有三种:

1) 磁约束聚变(Magnetic Confinement Fusion,简称MCF),也被叫做持续性聚变(continuous fusion),是将核燃料变成数百万度的高温等离子浆,从而使原子核活跃到能相互碰撞。由于等离子是带电的,所以可以用非常强大的磁场来束缚它们,否则离子浆将融化任何束缚它们的容器。不过目前的技术还维持不了足够的时间来使它们产生反应。

2) 惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,简称ICF),也被称作脉冲性聚变(pulsed fusion),利用激光或者粒子束来照射小燃料球产生超高温,生成比磁约束聚变时密度更高1万亿倍的离子浆,从而产生聚变。由于这种反应时间非常快,不必要强磁场束缚它们,小燃料球自身的惯性就可以维持热度足够长的时间来进行反应。

3) μ介子催化聚变(Muon-Catalysed Fusion),μ介子是一种带负电,质量为电子207倍的基本粒子,寿命2.20微秒。由于它的质量比电子大许多,所以能够同原子核更接近,而它带的负电可以屏蔽原子核的正电,使得原子核之间的斥力减小,能够更接近,这样,就不需要严格的超高温或者体积限制。不过这种方式在目前的技术上还难以突破,很难让μ介子进入原子核周围的轨道,而且它的寿命太短暂,所以以它为催化剂的聚变必须非常快才行,此外目前制造μ介子的代价也过于昂贵。

目前受控核聚变还是可以进行的,只不过用在发电方面是得不偿失,因为输入的能量远大于输出的能量。但宇航并不需要计较什么输出能量的大小,所以只要技术发展到输入的能量和输出能量大小不差异太大的话,受控核聚变完全可以在太空旅行中首先使用。那么,就考虑一下这三种方式的前景吧:

1) 磁约束聚变发动机。磁约束聚变有可能是发电的最佳方式,但在宇航方面很可能就不理想了,倒不是因为我们必须发明离子浆方向控制系统,而是因为必须安装一个磁场产生装置,而且可能还很大,而且这种方式下的离子浆密度低,意味着必须发动机必须造得很大。不过我们还要看看未来的发展如何。

2) 惯性约束聚变发动机。和猎户座计划一样,这个方案是直接利用核爆炸,但这个方案是在船体内部爆炸,在尾部推进舱内使用激光或者粒子束来引爆小燃料球,每秒要引爆30到250个。在宇宙的真空中使用粒子束比具有大气的地球上具有明显的好处,不受大气分子的干扰。相对来说,这个方案是最可行的,不过,很显然这种方式也要安装别的设施,比如激光器或者粒子束发生器,并且需要给它们提供能量,尽管这个方案很可能比磁约束聚变发动机要轻。

也有一些规避方案,比如:

* 把激光器安在地球轨道上,然后飞船用一个很轻的光学系统来收集照射过来的激光并用于引爆,这样可以让飞船飞得很快,大概60天就能来回土星,不过看起来这个主意并不怎么好;

* 使用高聚能物质(high energy density matter,简称HEDM,后面将有介绍)替代激光,象原子弹里化学炸药的冲力引爆核燃料一样来引发聚变,不过高聚能物质也有其自己的问题,后面会讲到。

* 使用动态启动器('kinematic' drivers)来替代激光,可以把高聚能物质的作用想象成一个高速大锤,不过能否真达到足够的速度让人怀疑;

* 一个大胆的建议是从地球轨道上高速发射小燃料球,然后飞船发射东西高速撞击它们以引爆,但很显然这个对接难度过大了;

* 最后我们还可以利用反物质反应和核聚变结合,用湮灭来引发聚变,这样,我们可以用很轻的发动机系统来获得高效率,不过反物质的麻烦也很多,后面会提到。

3) μ介子催化聚变发动机。这个方案也不太适合宇航,因为μ介子寿命极短,这意味着我们必须在飞船上安装μ介子制造器,从而增加重量,把不需要磁场产生装置和激光器的好处都抵消掉了。而且以目前的技术制造μ介子需要的能量太大,有这能量还不如直接发动飞船。有人提出可以利用真空零点能(Zero Point Energy,我后面会介绍),但那毕竟是一个没有证明的东西。

不论使用什么方式,都需要发明一个磁场限制装置来保护飞船的喷口,否则高热的离子会很快把喷口融掉。

参考文献:http://baike.baidu.com/view/75677.htm
 楼主| hkhtg090201 发表于 2011-4-8 12:48 | 显示全部楼层
本帖最后由 hkhtg090201 于 2011-4-9 13:36 编辑

NASA 计划 使用ISS为火星飞行做准备.
NASA plans to use ISS in preparation for flights to Mars
Published by Klaus Schmidt on Thu Apr 7, 2011 7:38 am

     The work on the International Space Station will be the focus of the U.S. human space program for the next decade and it will be the first step in preparation for future manned flights to Mars, the head of NASA said.

“ISS is an anchor for the future of human space exploration and major component of our current human space program,” NASA Administrator Charles Bolden said at the International Space Station and Mars Conference at George Washington University on Wednesday.

“Over at least next ten years, we will continue collaboration with other nations in order to live and work together in space and perform researches and technology demonstrations,” Bolden said.

The NASA chief stressed the importance of the ISS as the most realistic model to test life support and other technologies that would ensure successful human exploration of the deep space.

“A journey to Mars will require robot systems, ensuring the crew stays healthy and safe. The station [ISS] is the start of this journey,” he said.

Bolden confirmed that a U.S. delegation will travel to Russia on April 12-15 to discuss the extension of ISS service life and future joint projects in space exploration, including the development of a nuclear-powered spaceship.

In a major space policy speech at Kennedy Space Center on April 15, 2010, U.S. President Barack Obama predicted a manned Mars mission to orbit the planet by the mid-2030s, followed by a landing.

The U.S. Congress has approved manned missions to the Moon, followed by asteroid exploration in 2025 and a trip to Mars in the 2030s.

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PS:只是一个实验
http://www.aviationweek.com/aw/generic/story_channel.jsp?channel=space&id=news/asd/2011/04/08/06.xml&headline=ISS%20Plans%20Week-Long%20Simulated%20Mars%20Mission

铁人 发表于 2011-4-15 20:15 | 显示全部楼层
现在讨论送人去火星,还为时过早,现代的科技不够先进

点评

不早,主要是资金上投入太大,现在处于发展更先进技术从而来降低投入的阶段。  发表于 2011-4-20 17:08
 楼主| hkhtg090201 发表于 2011-4-20 16:39 | 显示全部楼层
本帖最后由 hkhtg090201 于 2011-4-20 17:03 编辑

CD上最近有一个相关帖子.
这样能不能登陆火星?http://lt.cjdby.net/thread-1118348-1-1.html


 楼主| hkhtg090201 发表于 2011-4-20 16:41 | 显示全部楼层
科学家解释:为什么人类旅行至火星如此困难
2011年04月20日 09:42   来源:搜狐科技

  【搜狐科学消息】 据美国太空网站报道,目前美国宇航局载人火星任务仍存在许多挑战,需要考虑宇航员远距离太空航行的安全性以及面对更危险环境的种种不确定因素。同时,设计一艘航天器能够安全进入和离开火星不可预知性的大气层是一个重大挑战!

  美国宇航局兰利研究中心的沃尔特-恩格伦德说:“我们每次发射探测器飞至火星总会获得一些经验,使未来的航天器更先进。我们现已掌握到火星大气层存在较大的变化,比地球大气层更富有动态变化。”未来的火星航天器必须进入和离开火星大气层,因此航天器的设计要求具有进入大气层、下降和着陆系统(EDL系统)。

  迄今为止,美国宇航局已6次发射火星探测器:“海盗1号”、“海盗2号”、“探路者号”、“勇气号”、“机遇号”和“凤凰号”。然而,这些勘测任务的机械装置均非常轻,不是满足运载宇航员、运送补给物资和返程燃料的航天器。

  研制火星载人勘测任务的航天器要求协调平衡飞行器最小化重量以及如何使用最少的燃料实现航天飞行。

  恩格伦德称,当我们派遣宇航员登陆火星表面时,需要EDL系统能携载当前火星探测器至少10倍的质量和体积货物能力。事实上,在过去几年美国宇航局已认真考虑这一问题。火星和地球之间的距离至少是3400万英里,其中最大设计挑战之一是如何解决携载大量燃料,这些燃料需要发送宇航员抵达火星,以及完成返程之旅。但是更多的燃料意味着重量加大,携带重量越大,就越需要更多的燃料来运输这些燃料。

  出于安全性和操作因素,航天器旅行至火星很可能不需要着陆在火星表面。恩格伦德说:“对于载人太空飞行,很可能我们必须拥有一架航天器停留在轨道,以提供返回至地球的食物和供给。同时,它也作为一个‘安全港’,可避免火星表面出现的不可预知性状况。”

  科学家设想整个航天器首先进入在火星轨道,然后在火星表面部署登陆器。在登陆之前该航天器先环绕火星运行,从而使宇航员有机会能观测到火星大气层,确保着陆地点没有灰尘暴或者危险的大气状况。

  进入火星轨道时,科学家计划使用一种叫做“大气俘获(aerocapture)”的方法,此前该方法未尝试过。恩格伦德解释,我们需要解决的一个问题是到达另一个行星要首先脱离地球轨道,因此我们必须以足够高的速度摆脱地球的引力场作用。之后当航天器到达目的地行星时必须缓慢速度,从而能被该行星的引力场所“俘获”。

(责任编辑:单晓冰
solitary 发表于 2011-4-25 13:22 | 显示全部楼层
前几天买了本萤火一号的配套翻译作品《载人火星探测》,算是细细讲了一下俄罗斯的载人火星计划,不过看完之后没搞懂几个问题:所需要的200多吨工质放在飞船的那个地方?如何发射上天?
书中公然说载人火星探测的话,所需的运载火箭30吨级就够了,那空间组装工作量简直........
 楼主| hkhtg090201 发表于 2011-4-25 14:36 | 显示全部楼层
虽然这个帖子是我发起的,但是就目前来说,我认为,人类着陆火星还很远(至少至少25年后),但绕火星飞行却不是幻想,我认为,人类在实现了绕火星飞行后,如果没有象冷战时期的竞争,将在很长一段时间内不考虑着陆火星(尽管有这种能力),我对迈克莱恩说的话印象非常深刻:“当我们取消从火星返回的需要时,我们便清除了火星任务中最令人望而却步的障碍。”
 楼主| hkhtg090201 发表于 2011-4-25 14:47 | 显示全部楼层
       一个设想:在火星轨道建立载人空间站,使之成为各种火星漫游器和轨道器的总控制中心,在命令的时间延迟上,具有比在遥远地球控制的优势,一但发现某个航天器故障,可以随时应变。
shaolin1254 发表于 2011-4-25 17:59 | 显示全部楼层
本帖最后由 shaolin1254 于 2011-4-25 17:59 编辑
hkhtg090201 发表于 2011-4-25 14:47
一个设想:在火星轨道建立载人空间站,使之成为各种火星漫游器和轨道器的总控制中心,在命令的时间延 ...

关键还是现有技术下飞行器太慢,火箭单价太高。几百天才能从地球到火星,而且载人航天器需要的各种条件太多太复杂。
俺倾向于在没有技术突破解决这2个问题前,以无人探测器为主探测其他星体。
 楼主| hkhtg090201 发表于 2011-4-25 20:01 | 显示全部楼层
关于速度引起的:

1.为什么速度太慢不行?
       我认为,关键考虑的是由此导致的长期无重力飞行对宇航员身体的损害,现在还没有突破这方面的技术,而将来很有可能突破,否则俄罗斯的520天实验就没有意义。
       至于长期飞行对生保、供给等造成的困难,我觉得,除了成本外,技术难度小一些,可变通性(其他方法代替)大一些。

2. 那么,现在要求多大的速度呢?
    根据现在国际空间站一个载人周期是6个月,说明6个月的无重力飞行还是在身体可承受范围内的,根据这个推算,现在一般无人火星探测器的速度要再提高1-2倍,才能达到现阶段载人的速度要求。

3.如何提高速度?
   现在一般认为必须用核推进技术(核电、核热、核脉冲)。

4.不用 核推进技术行吗?
     提高速度的方法,归根到底,无非就是飞行器喷射工质的时间加长或强度增大,不知道现在的化学燃料和发动机技术能达到以上的速度要求吗?如果能达到,成本(燃料)要增加多少倍呢?

shaolin1254 发表于 2011-4-25 23:42 | 显示全部楼层
hkhtg090201 发表于 2011-4-25 20:01
关于速度引起的:

1.为什么速度太慢不行?

俺一直认为俄罗斯火星520实验,验证是的航天员在孤独环境下的生存问题。先验证航天员有在孤独环境下生存520天的能力,然后才能考虑载人火星探测器的设计问题。如果航天员连类似火星520的实验都通不过,那就不用考虑现有技术条件下的载人火星探测了
 楼主| hkhtg090201 发表于 2011-6-8 14:41 | 显示全部楼层
本帖最后由 hkhtg090201 于 2011-6-9 09:01 编辑

为什么NASA需要一个强健的技术规划。
http://www.parabolicarc.com/2011/06/07/bobby-braun-nasa-strong-technology-program/
分析:
一. 现有技术,只从发射重量考虑,一个(载人)火星任务发射质量相当于:
    12个国际空间站质量;  
    39个土星-5(发射质量).

二. 如果进行技术开发,(可见的将来?)有希望达到的技术可以使一个(载人)火星任务降低到相当于:
    2个国际空间站;
    6个土星-5.

三. 在技术开发中,‘低温学’技术潜力将起主要作用(一半以上作用?).

   


超大一个相关主贴:以人类现在的技术,载人登陆火星应该没问题吧???
http://lt.cjdby.net/thread-1144322-2-1.html


PS:现在搞不懂的是:为什么低温学技术有这么大的潜力可挖?

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 楼主| hkhtg090201 发表于 2011-7-20 10:52 | 显示全部楼层
分析:"危险之旅"火星计划对人类的不利因素

2011年07月20日 09:19   来源:搜狐科技


载人火星计划将开启人类探索太空新领域,但对人类所带来的危害是否值当呢?

  【搜狐科学消息】 据美国探索频道报道,火星土壤上的人类足迹是未来太空探索的重要一步!但就目前而言火星之旅并不简单,可能过于危险不适合于人类?

  7月21日,“阿特兰蒂斯号”航天飞机将着陆,并将美国宇航局30年航天飞机历史画上圆满的句号。我们已完成对月球的登陆和勘测,而并不陌生的火星却似星系神秘仙境,人类尚未涉足火星表面。尽管经过数十年的研究,火星之旅仍是制图板上的计划之一,不仅需要投入大量的经费,仍有一些至关重要的工程技术和心理障碍需要克服。

  放射线

  银河系外的放射线与来自太阳的辐射,使得太空火星之旅变得十分危险,初步估计航天器往返时间至少需要1年。美国宇航局约翰逊太空中心太空放射线研究首席科学家弗朗西斯-西诺塔说:“目前估计太空放射线对身体损害程度要超过致命的癌症,我们还要考虑到放射线对心脏和中枢神经系统的破坏作用。”

  西诺塔称,航天器为了抵御强烈的放射线需要完善的外层保护,或许比较理想的是聚乙烯塑料层。在遭受宇宙射线轰击下,铅防护板可建立次级辐射保护;此外,使用水也是一种较好的抵御辐射措施,但必须准备数米深的水池才能起到保护作用。无论是铅还是水,它们两者都是较重的元素,对于远程太空之旅都是费用昂贵的。

  解决方案:挑选从未吸烟,甚至没有吸过二手烟的宇航员,向他们的体内植入抵抗辐射损伤的基因。西诺塔说:“5-10年前我们并不知道人体植入特殊基因的效果,在未来10-15年或将揭晓答案。”基因保护性措施或许是一种理想的特殊保护方式。

  失重状况下的身体

  在没有重力下环境中,平均每月人体骨骼将损失1%;重返重力环境时,宇航员通常都会感到眩晕,甚至晕倒,女性出现这种情况的概率要大于男性;出现类似老年痴呆症的病态;心血管出现损害;肌肉萎缩症。

  当宇航员登陆火星所出现的这些身体状况均对建造火星庇护基地不利,美国加州大学圣地亚哥分校骨科医师艾伦-哈根斯说:“当登陆火星表面时,宇航员会感觉到举起一个物体变得更加沉重。他们面临的一个主要问题是无法护理自己的身体,如果在至少6个月的太空旅行中出现身体调节性紊乱,这将是一个大麻烦!”

  解决方案:在微重力条件下用大量的时间进行跑步机锻炼,一些人造重力条件或许有一定的帮助作用,但仍不能消除危机。

  宇航员需要在航天器内设置一个中心枢轴点旋转的仪器,哈根斯称,旋转臂为1公里直径的装置可产生地球海平面相近的引力作用。此外,一些较小的离心机也可产生相同的引力作用,但对宇航员却产生恶心感,并且在狭窄的航天器内需要占据较大的空间。

  另一种方法是特制一种压缩太空服,使宇航员的体液进入腿部,有助于维持身体健康。

  幽居病

  依据美国宇航局2009年人类研究计划报告,将6-7名宇航员派遣至一个陌生的有限空间长达18个月,他们无法从这里逃离,很有可能产生较大的心理压力和紧张感,甚至产生严重的精神病。

  科学家基于在南极洲和其它水下隔离环境的研究,发现由于睡觉减少、疲劳、超负载工作和内分泌失调,将导致宇航员工作低率;此外,由此造成的团队凝聚力和执行力下降,将更容易出现工作失误。

  俄罗斯米尔空间站曾由于俄宇航员之间的争吵导致提前结束太空任务返回地球,据称,美国宇航局也在空间站里曾发生过争执。

  解决方案:对宇航员进行细致观察,使用一个特殊的声音和面部变化监控器诊断在纠纷产生之前的早期心理压力变化,最好派遣一位心理顾问随行。

  食物

  火星之旅仅适合于素食主义者,这是由于肉禽食物无法在太空中保护。食物是不可缺少的,尤其对于条件恶劣的太空环境,并且食物提供的营养还可抵御宇航员身体出现氧化损害。

  然而,多项研究显示太空放射线将导致食物中的维生素破坏,食物中维生素的大量损失可导致长途太空旅行出现严重的健康危机。由于国际空间站工作人员受到地球磁气圈的部分保护,很少人知道放射线对太空补给食物的破坏作用。

  解决方案:宇航员如果在火星表面定居下来,就必须设置一些温室种植农作物。目前一些研究人员已在寒冷的南极冬季培育种植农作物。

  硬件/推进力

  火星至地球的最近距离大约3500万英里,但由于两颗行星轨道的排列,实际的航行里程是地球-火星最近距离的6倍。一些专家指出,考虑到宇航员的身体和心理因素、太空放射线、食物补给和精神心理因素,必须要求航天器航行速度更快。

  前宇航员富兰克林-迪亚兹正在研制一种电核等离子动力火箭(简称“VASIMR”),声称可将火星太空之旅缩短至39天。美国奥巴马总统近期也提及这种新型火箭推进系统。

  但是火星协会奠基人罗伯特-祖布林对这项计划提出了批评,他指出,我们已拥有匹配火星之旅的火箭技术。并声称VASIMR火箭是一个骗局。

  祖布林在近期出版的《火星状况》一书中指出,主张采用更快的推进器系统仅是政客推迟火星计划的一个托词。他指出一个3阶段、18个月的往返火星计划,先派遣宇航员抵达火星,以及携带可产生返程燃料的装置。

  祖布林说:“火星之旅是一项严峻的技术挑战,其难度远大于1961年人类登陆月球。这是一项复杂而艰巨的任务,但并未超出现有的技术范围,我们将在十年内实现火星之旅!
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