人類能登陸火星？NASA飛船引擎今昔概覽

2015/10/21   (8499)   原稿來源: http://www.epochtimes.com/b5/1

NASA火星項目包括完成運載人類往返火星的火箭和航天器的研製，其中包括太空發射系統和獵戶座飛船。（NASA）

【大紀元2015年10月21日訊】（大紀元記者張秉開編譯報導）也許科幻電影的震撼視覺享受讓人覺得只要利用技術就無所不能，去火星將是家常便飯一樣的輕鬆往來。實際上，現實的星際旅行仍是困難重重。
據《赫芬頓郵報》10月20日報導，由於受限於飛船的動力系統、人體反應等條件，目前地球人的火星旅行計劃面臨很多挑戰。如果使用效率低下的化學燃料火箭，只能進行長時間的星際旅行。普遍認為，按照現在的太空載人技術，火星之旅單程約需250天，往返會長達500多天。宇航員在長期失重的太空旅行環境中，健康和安全都可能遇到嚴重問題，如太空射線的輻射損傷、免疫系統受損和眼損傷等等。
報導說，回顧美國航空航天局的火星探測發展歷史，可以體會航天技術的一些發展情況。
過去曾設想核動力飛船


核動力飛船構想圖 （維基百科）



航空航天局的沃納‧馮‧布勞恩（Werner von Braun）曾構想阿波羅計劃後使用NERVA發動機作為土星五號火箭的第三級動力，並樂觀地期待1978年實現到達火星，甚至可以在1981年建立龐大的月球殖民地。
空間核動力推進辦公室（ Space Nuclear Propulsion Office ）也擬定建10個核引擎飛船的計劃（6艘用於地面試驗和4艘用於飛行試驗）。但是該計劃1966年後由於政治原因而拖延。最後，在1973年1月5日，NERVA核動力飛船項目也完全終止。
現在發展離子引擎技術
航空航天局希望在2030年後實現登陸火星。自2013年，他們一直考慮火星轉運飛行器（MTV）「哥白尼」號計劃，但是這只是一個輔助項目。


深空一號的概念圖 （維基百科）

航空航天局正在積極發展離子發動機技術。因為它對環境無害、高效以及能獲得很高速度，所以獲得青睞。航空航天局的黎明（Dawn）和深空1號（Deep Space 1）飛船使用氙氣2千瓦NSTAR離子引擎，只提供約0.09牛頓推力，但恆定速度運行一年後（這是化學推進劑火箭做不到的），速度可以達到每秒幾公里，足以抵達小行星和彗星。
離子發動機技術需要突破供能問題。要獲得幾十幾百牛頓的推力，則需要20萬至100萬瓦功率的能源。因此，航空航天局現在採用太陽能-電能組合供能設計，以5萬〜10萬瓦功率來驅動霍爾效應離子發動機。


VASIMR離子引擎飛船構想圖 （視頻截圖）

國際空間站（ISS）計劃測試另一種電磁等離子體火箭（VASIMR）是否可行，其VX-200-1引擎使用20萬瓦電能，可以產生5牛頓推力。據發動機研製者艾德阿斯特拉火箭公司（Ad Astra）的分析，這種引擎飛船可以在39天內到達火星。該試驗在今年3月被取消，但是航空航天局仍對此保持濃厚的興趣，在其它方面如航天器和太空拖船使用此技術。
未來可能為混合供能飛船
大部分航空航天局觀察家相信，火星轉運飛船將採用太陽能電力以及離子發動機設計，裝備高效率的太陽能電池板。但是，這種飛船看起來會像一把飛行的大傘。不過，它有能力在大約100天左右到達火星。


登陸火星構想圖 （維基百科）

報導說，一旦我們能做到這些，可能會帶來商業競爭，將會有人開發出飛得更快的航天器，將太空飛行變成商務旅行甚至娛樂。也許，人會五天即能到達火星，一兩個月時間到土星！
https://youtu.be/PbK9DTMhyns