2025年4月，中国国家宇宙管理局（CNSA）提出了一项火星任务概念，其中包括确保宇航员和运输货物的生活的计算。

根据该项目，为了确保机组人员的生命安全，将需要62.8吨有效载荷，这为中国在太空发射领域的当前能力带来了严重的技术挑战。

这项任务可能是全球发展火星发展计划的重要一步，尤其是在与美国竞争的背景下，埃隆-马斯克正在积极开发其用于火星飞行的星际飞船系统。

任务要求：62.8吨有效载荷

为了成功完成对火星的载人任务，有必要运送到低火星轨道62.8吨有效载荷。

这个质量包括宇航员生命支持所需的一切：维持生命的系统（氧气，水，食物），科学研究的设备，住宅模块，通信系统以及返回地球的燃料。

此外，部分货物由用于在火星表面种植的材料组成，并可能在现场生产燃料。

但是，中国的重型长征-9火箭的当前功能不允许将这货物一次送到。

在低火星轨道中，长征-9只能提取10吨有效载荷。为了完成任务，就需要六次发射。

这意味着中国应该开发一个复杂的轨道装配系统，类似于空间站。

新方法：轨道变形系统

为了解决该问题，中国航天局(CNSA)建议使用新的太空转移系统，该系统能够一次向低火星轨道运送高达65吨有效载荷。该系统涉及三个一致的启动：

  1. 第一次发射：长征-9B火箭在轨道上显示了一个转移模块以及将用于在轨道中加油的加油站。
  2. 第二次发射：提供有效载荷，包括住宅模块，科学设备和生命支持系统。
  3. 第三次发射：提供额外的燃料，以确保飞往火星，着陆并返回地球的飞行。

该计划使您可以最大程度地减少启动数量（从六到三），并提高任务的效率。

但是，在轨道上连接和加油时需要高精度，这在技术上是一项艰巨的任务。中国已经有了轨道对接的经验。

替代方法：具有轨道加油的星际飞船模型

为了进行比较，CNSA举例说明了SpaceX星际飞船系统，该系统也使用轨道加油。

星际飞船由两个步骤组成 - 超重（超级重型加速器）和星际飞船（实际上是太空飞船），能够向低火星轨道运送65吨有效载荷。

但是，这需要六次发射：

  • 一个发射直接通过有效载荷发射星际飞船。
  • 额外的五次发射用于用燃料运送油轮，在发送到火星之前。

SpaceX已经在2024年对轨道加油进行了成功的测试，这使该计划现实。

但是，对于中国而言，由于长征-9仍在开发中，因此这种方法仍然是理论上的。

长征-9的第一次飞行计划于2030年进行，其全部运营能力（低近地轨道的140吨）将在2033年之前达到。

技术解决方案

轨道组件：在低火星轨道中的航天器组装需要高准确性和可靠性。中国计划使用机器人操纵器，类似于天宫站使用的机器人操纵器，但是在火星轨道的条件下，由于距离更大，并且由于延迟（最多24分钟，反之亦然），这将更加困难。

  • 加油：在微重力的条件下泵送低温燃料（液态甲烷和氧）是另一个艰巨的任务。中国正在开发存储和燃油抽水技术，以最大程度地减少由于蒸发而造成的损失。
  • 防止辐射的保护：在飞往火星的飞行（约6-9个月）期间，宇航员将暴露于宇宙辐射。为了保护宇航员，计划使用水屏（水有效吸收辐射）和船上创建的磁场。
  • 降落和返回：在火星上降落需要准确的计算，因为火星的大气太薄，无法有效地进行空气动力制动，但足以引起加热。
  • 为了返回，中国考虑了火星上的燃料（原位资源利用，ISRU），因为SpaceX确实使用当地资源来创造甲烷和氧气。

中国载人派遣火星的概念表明了该国在太空探索中的雄心。

为了交付62.8吨有效载荷，将需要使用轨道组件或使用新的轨道变形系统发射的一个长征-9发射。

两种方法都需要解决复杂的技术问题，例如加油和防止辐射。

这项任务的成功不仅可以增强中国在太空的地位，而且还可以激发有助于解决人类全球问题的技术的创造。

原文：https://www.toutiao.com/article/7499269614942093850/

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