NASA披露载人火星路线图

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本文作者squirrel
                    3月28日，NASA揭开了载人火星航天任务的神秘面纱。尽管只是一次环绕火星轨道的任务，并非人们更期待的载人登陆火星表面，但人类抵达火星也将是一个前所未有的突破，需要付出艰苦卓绝的努力。

NASA披露载人火星路线图

NASA首次公布了步骤详细的载人火星探测方案，人类前往火星之路能否就此打通？图片来源：NASA
7 t9 P; J, Z# b8 ^  l长期以来，火星就是美国载人航天的终极目标。不过令人无奈的是，十几年来人类甚至没有走出近地轨道：小布什的星座计划半途而废，奥巴马的灵活路线同样没有任何值得一提的进展。不过奥巴马的8年总统任期内，NASA倒也并非一事无成，猎户座载人飞船返回舱已经使用重型Delta IV火箭发射进行了飞行试验，SLS重型火箭的研制也已经接近尾声，即将在2018年进行首次试飞。
* D# X1 |" W- |; u美国新总统特朗普上台后，在3月21日签署法案，为NASA的2018财年拨款195亿美元，并提出2033年实现载人火星任务的明确目标。在这样的背景下，NASA的载人火星探索方案正式浮出水面。
3月28日，NASA载人飞行主管比尔·格斯滕迈尔在咨询委员会上通报了SLS火箭及其后续任务的初步计划，揭开了美国载人火星方案的神秘面纱。他的幻灯片着重介绍了运行在地月空间NRHO轨道上的“深空门户站”。这将是一个美国主导下国际合作的载人航天前哨站，堪称载人深空探索领域的“国际空间站”，也是未来航天员前往火星的出发地。

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载人火星任务的第一阶段，是在地月空间建造深空门户站。图片来源：NASA
第一阶段，月球前哨站根据目前公布的信息，2018年SLS火箭将进行首次发射。在这次名为EM-1的任务中，不载人的完整版猎户座飞船将被射入太空，进入绕月飞行的DRO轨道，经过26－40天的飞行后返回地球。第二发SLS火箭将用于发射欧罗巴快帆无人探测器，与载人航天并无关系。接下来，2023年的EM-2任务中，SLS Block 1B火箭将用于发射乘员4人的猎户座飞船和一个重约9吨、40千瓦功率的太阳能电推服务舱，拉开NRHO轨道上深空门户站的建造序幕。
SLS火箭在2026年前还将进行名为EM-3和EM-4的发射任务，分别把10吨级的深空居住舱和后勤货舱送入NRHO轨道，与电推服务舱对接构成深空门户站的主体。EM-3和EM-4任务中发射的两艘猎户座飞船也将于深空门户站对接，参与这个载人深空站的建造。2026年SLS火箭将执行EM-5发射任务，发射猎户座载人飞船的同时，把俄罗斯制造的重约10吨气闸舱送入NRHO轨道对接深空站。至此深空门户站的第一阶段建造完成，不包括猎户座飞船，总重量约40吨。

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第一阶段，NASA计划在2026年前，通过SLS火箭的数次发射，在地月空间建造深空门户站。图片来源：NASA
" C. x: L+ q+ v7 U3 c/ |, y; k格斯滕迈尔公布的第一阶段建造计划中明确提到，深空门户站将有航天员以30天周期的短期驻留方式在地月空间工作，支持在地月空间进行一系列科学研究，并支持月面任务。深空门户站所在的NRHO轨道，可以更好的支持月面尤其是极区的任务，选择这样的轨道意味着增强了载人登月权重考虑。
NASA不仅强调国际合作的重要性，也要求商业公司做出贡献。有了国际空间站上商业货运补给的成功经验，未来NASA也将发布合同给商业航天公司，让他们发射货运飞船提供商业后勤补给服务。
; r7 s; X0 x& X7 k3 o7 d6 o第二阶段，火星飞船！21世纪20年代中期深空门户站建成后，NASA将开发一种支持人类走出地月空间的运输系统，也就是第二阶段的核心部分：深空运输器。
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第二阶段，建造能够让人类走出地月空间的深空运输器，也就是火星飞船。图片来源：NASA
深空运输器也被称为火星交通工具，实际上就是火星飞船。它由大型太阳能电推模块和居住舱组成，将具备完善的环境控制和生命保障系统，可以支持1000天的载人火星任务。这个重达41吨的庞然大物，将使用太阳能电推作为推进系统，能够实现在轨加注推进剂和重复使用。
- k$ W2 b. _9 I  v$ w) K# S2027年开始，NASA将持续发射SLS火箭，执行EM-6到EM-11任务。EM-6任务中，SLS Block 1B火箭将深空运输器射入轨道。深空运输器使用自身电推系统，花费191－221天时间进入深空门户站所在的NRHO轨道，并与之对接。接下来的EM-7任务将发射后勤舱和载人猎户座飞船。
2028年EM-8任务，SLS火箭发射货船对深空运输器进行加注补给。2029年EM-9任务，SLS火箭发射载4人的猎户座飞船和后勤舱。与此同时，深空运输器将在地月空间进行为期约1年的“试航”，验证深空运输器长时间深空独立飞行能力，为飞向火星的长期载人飞行做好准备。
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第二阶段，从2027年到2030年，通过SLS火箭的一系列发射，建造深空运输器，并最终在2033年实现载人火星飞行。图片来源：NASA
在深空门户站和深空运输器等关键系统得到实际太空飞行的检验后，2030年开始的EM-10任务中，NASA将使用SLS Block 2火箭发射货运补给飞船，为深空门户站和深空运输器提供补给，并在EM-11任务中发射载人猎户座飞船和后勤货舱前往深空门户站。如果一切顺利，EM-11任务上天的4位航天员将从深空门户站出发，乘坐深空运输器执行首次载人火星飞行任务。
  t$ e. l: z3 a# n$ D* L2 o# \加满推进剂和后勤物资后，深空运输器可以支持4位航天员进行长期载人深空飞行。它将运送航天员前往火星，在2033年前后实现人类首次到达并进入火星轨道的目标。深空运输器的载人火星任务将持续约1000天，最后飞回NRHO轨道对接深空门户站，等待执行下一次载人火星任务。

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近50年前，人类把脚印留在了月球表面。还要再过多久，人类的足迹才会印到火星表面呢？图片来源：NASA
这份载人火星方案还只是一个初步计划，比尔·格斯滕迈尔等人并没有说明这一计划执行的具体时间以及预算开销。未来十几年的时间里，随着美国政局更替，这一计划能否执行也仍是未知数。
( b9 L. F8 z" H/ k无论如何，作为NASA官方首次披露的步骤详细的载人火星探索方案，它为美国在有限的航天预算下执行载人环绕火星任务，直至最后载人登陆火星，提供了更多的可能。