核热火箭发动机系统循环方案分析与设计

核热火箭发动机是未来实现载人火星探测的首选动力方案,其具备高比冲、大推力和长工作寿命等优点。我国在此方面研究较少,亟需开展核热推进技术理论及方法的研究。核热火箭发动机系统循环分析与设计是关键问题之一,对推进系统总体设计有重要意义。分析了3种可用于核热火箭发动机系统循环的方案特点,基于闭式膨胀循环设计了比冲为910 s ...     

载人小行星探测的任务特点与实施途径探讨

介绍了载人小行星探测的发展现状,对目前美国基于"猎户座"飞船的载人小行星探测的概要方案进行了描述,包括探测器系统组成、运载火箭和飞行方案等内容。从速度增量、目标星引力等方面,分析了载人小行星探测的任务特点,并与载人火星探测、载人月球探测以及无人小行星探测的任务特点进行了比较。给出了载人小行星探测的实施途径建议,包括目标星选择、载人飞船系统设计等。讨论了其所涉及的推进、星际飞行安全保障、小行星表面行走等关键技术。研究结果可为我国开展载人深空探测提供参考。     

载人月球探测混合云架构体系仿真系统研究

针对载人月球探测工程任务需求,设计了一种基于混合云架构的体系仿真系统,实现了辅助设计、方案验证和协助任务等功能应用。分别从任务设计和应用模式角度分析了体系仿真系统功能需求;根据需求给出体系仿真系统总体架构,采用仿真平台和仿真支持库统筹建设的方式,完成了系统开发与集成;提出了针对体系仿真系统建设涉及的体系建模、任务规划、推演展示、效能评估和系统联动与扩展关键技术实现方案;应用该系统实现了对典型载人月面活动场景的仿真,得到了关键参数模拟推演结果,验证了体系仿真系统各项功能有效性和正确性;最后给出了思考和展望。该体系仿真系统可支撑未来载人月球探测相关任务开展发展论证和综合评估验证,能够为同类系统开发提供方案参考。     

猎户座飞船电子系统设计特点分析与启示

2014年12月5日猎户座飞船成功完成"探测飞行试验"任务,标志着美国NASA为实现载人火星探测迈出了关键一步。文章从分析猎户座飞船电子系统入手,总结了其高度灵活、可扩展、高可靠的设计目标,介绍了系统采用的分布式系统架构的设计特点及最终的实现方案;梳理了容错计算机系统、时间触发以太网和分时分区操作系统等关键技术的工作原理,并通过与传统实现方式的对比,分析了上述技术在系统中的应用优势。最后提出了发展建议,可为我国后续开展火星探测任务提供参考。     

核热推进地面试验技术研究

核热推进具有比冲高、推力大等特点,在载人深空探测和星际货运任务上具有广阔应用前景。核热推进技术的研发需要进行大量地面试验。首先回顾了美国与俄罗斯的核热推进地面试验技术的发展,对地面试验技术进行分类总结。然后基于一种小型核火箭方案,研究了燃料元件非核试验、燃料元件辐照考验试验和带核整机地面试验等关键地面试验技术,并提出了初步试验方案。最后对我国核热推进地面试验的发展提出了一些建议。     

美国新型载人火星探测技术方案

文章概括介绍了＂发现号＂宇宙飞船的布局结构。然后详细介绍了飞船用于火星探测的两种着陆舱的具体设计方案以及载人火星探测的任务剖面。最后分析了＂发现号＂宇宙飞船火星探测方案的关键可行技术和诸多设计优点。     

载人火星探测任务构架及其航天运输系统研究

正随着人类社会和深空探测技术的不断发展,火星探测变得越来越有吸引力。从1960年苏联发射世界上第一个无人火星探测器至今,人类已发射无人火星探测器47次,对火星进行了详细的考察。载人火星探测在探索地外生命、星际移民、推动科技发展、提升国家地位和促进人类社会进步等方面具有重要意义。航天运输系统技术是载人火星探测任务实施的基础技术,其技术水平对载人火星探测任务的风险、复杂度和成本具有重要影响,有必要开展载人火星探测航天运输系统技术研究。     

美建议与俄联合开展载人火星探测

NASA莫斯科办事处负责人鲍曼8月25日在一次国际航空航天会议上说．NASA已邀请俄方联合开展一项载人火星探测飞行。俄眼下打算在未来某个时间开展自己的载人火星探测任务。鲍曼说,载人火星探测任务应利用国际空间站项目所取得的成就,机组人员应来自多国。     

载人火星探测任务方案构想

提出了一种我国2030年代载人火星探测任务实施方案的构想。通过分批式提前部署方式,分别按货运、载人两个阶段实施对我国载人登火并对火星探测。其中,载人阶段在返回地球时可利用金星借力的方式以缩短整个载人任务周期。利用重型运载和长征五号运载火箭,分别在海南文昌和西昌卫星发射中心发射,实现2030年代的我国载人火星探测。     

美国开展大质量有效载荷火星着陆技术验证

<正>减速技术是保障火星软着陆成功的关键技术之一,是进入、下降与着陆技术的组成部分。未来火星采样返回探测和载人火星探测等任务,需要火星探测器或载人飞船具备更高的火星表面大质量软着陆能力,这要求减速装置有更高的减速性能。为此,NASA于2011年在太空技术项目(STP)中设置了低密度超声速减速器(LDSD)技术验证任务,项目经费1.9亿美元。NASA希望通过对该项技术的验证,提高超声速段减速性能,掌     

Comparative assessment of human–Mars-mission technologies and architectures

We compare a variety of mission scenarios to assess the strengths and weaknesses of options for Mars exploration. The mission design space is modeled along two dimensions: trajectory architectures and propulsion system technologies. We examine direct, semi-direct, stop-over, semi-cycler, and cycler architectures, and we include electric propulsion, nuclear thermal rockets, methane and oxygen production on Mars, Mars water excavation, aerocapture, and reusable propulsion systems in our technology assessment. The mission sensitivity to crew size, vehicle masses, and crew travel time is also examined. Many different combinations of technologies and architectures are applied to the same Mars mission to determine which combinations provide the greatest potential reduction in the injected mass to LEO. We approximate the technology readiness level of a mission to rank development risk, but omit development cost and time calculations in our assessment. It is found that Earth–Mars semi-cyclers and cyclers require the least injected mass to LEO of any architecture and that the discovery of accessible water on Mars has the most dramatic effect on the evolution of Mars exploration.     

Mars Direct: Humans to the red planet by 1999

“Mars Direct”, is an approach to the space Exploration Initiative that allows for the rapid initiation of manned Mars exploration, possibly as early as 1999. The approach does not require any on-orbit assembly or refueling or any support from the Space Station or other orbital infrastructure. Furthermore, the Mars Direct plan is not merely a “flags and footprints” one-shot expedition, but puts into place immediately an economical method of Earth-Mars transportation, real surface exploratory mobility, and significant base capabilities that can evolve into a mostly self-sufficient Mars settlement. This paper presents both the initial and evolutionary phases of the Mars Direct plan. In the initial phase, only chemical propulsion is used, sendig 4 persons on conjunction class Mars exploratory missions. Two heavy lift booster launches are required to support each mission. The first launch delivers an unfueled Earth Return Vehicle (ERV) to the martian surface, where it fills itself with methane/oxygen bipropellant manufactured primarily out of indigenous resources. After propellant production is completed, a second launch delivers the crew to the prepared site, where they conduct regional exploration for 1.5 years and then return directly to Earth in the ERV. In the second phase of Mars Direct, nuclear thermal propulsion is used to cut crew transit times in half, increase cargo delivery capacity, and to create the potential for true global mobility through the use of CO₂ propelled ballistic hopping vehicles (“NIMFs”). In this paper we present both phases of the Mars Direct plan, including mission architecture, vehicle designs, and exploratory strategy leading to the establishment of a 48 person permanent Mars base. Some speculative thoughts on the possibility of actually colonizing Mars are also presented.     

火星载人探测中辐射防护综述

火星探测是人类太空探索的重要组成部分,火星载人探测中航天员的辐射安全问题是人们最为关心的问题。文章扼要介绍了美国/俄罗斯火星载人探测技术的发展过程,重点阐述了探测中的辐射环境、辐射效应以及国外探测结果;在此基础上,对火星探测中的辐射剂量进行了预示,提出了辐射防护建议。     

基于氢化镁的核电/核热双模共质空间核动力技术

针对未来空间任务对能源和动力日益提高的需求,提出了基于氢化镁的核电核热双模共质空间核动力技术。该技术以一种储氢密度高、热稳定性较好,能够以常温常压储存的氢化镁作为工质,通过核能加热后氢化镁分解成为核热推进可用的高压氢气和电推进可用的单质镁,并结合高效动态热电转换系统,形成大功率核电源、大功率超高比冲核电推进、高比冲氢气核热推进以及大推力镁核热推进多种工作模式。基于氢化镁的多模共质空间核动力技术解决了低温推进剂、气态工质在空间应用时的存储安全性和存储密度低的问题,其具备的多种工作模式能够针对不同任务需求提供相应的能源或者动力输出,提高核动力飞行器任务能力。     

烃类推进剂航天动力技术进展与展望未来

为研究烃类推进剂航天动力技术在中国的后续发展和未来应用方向,对比分析煤油、甲烷和丙烷等典型烃类推进剂的物理化学性质和应用特性,简要介绍烃类推进剂航天动力在一次性运载火箭、可重复使用运载器、高性能上面级推进、无毒空间推进和吸气式推进领域的发展动态及应用状况。当前国内外航天动力系统的发展和应用情况表明,以液氧煤油发动机和液氧甲烷发动机为代表的烃类推进剂航天动力将引领未来高性能低成本航天推进系统的发展趋势,依照中国液氧/烃火箭发动机的研制进展和技术水平,以其为核心的新型动力体系在中国未来的天地往返、载人登月和深空探测等多任务适应性方面具有良好应用前景。     

核热推进反应堆燃料元件发展概述

深空探测作为我国航天领域未来的重要任务之一,需要性能更高的推进系统提供动力。核热推进系统具有高比冲、大推力、长运行寿命、可重复启动等优点,可为未来深空探测任务提供可靠的动力支撑。经过了60多年的发展,核热推进固态堆芯燃料元件被研制出了多种类型,如六棱柱石墨基燃料元件、扭曲条带燃料元件、六棱柱金属陶瓷燃料元件、球形包覆颗粒燃料元件、MITEE型燃料元件、SLHC型燃料元件、Grooved Ring型燃料元件等。总结归纳了核热推进固态堆芯燃料元件的发展状况,提出了发展核热推进固态堆芯燃料元件的关键技术,可为我国核热推进系统燃料元件的研制提供借鉴。     

Manned missions to Mars: Minimizing risks of failure

Some major risks-of-failure issues for the future manned missions to Mars are discussed, with an objective to address criteria for making such missions possible, successful, safe and cost-effective. The following astronautical and instrumentation-and-equipment-reliability related aspects of the missions are considered: redundancies and backup strategies; costs; assessed probability of failure as a suitable reliability criterion for the instrumentation (equipment); probabilistic assessment of the likelihood of the mission success and safety. It is concluded that parametric risk modeling is a must for a risk-driven decision-making process.