电推力太空拖船将帮助执行未来月球任务

在NASA考虑运送航天员深入太阳系进行深空探索时,一个主要障碍就是费用问题。从地球发射货运飞船价格昂贵,这也是为什么上世纪六七十年代“阿波罗”计划耗资1090亿美元(按2010年价格计算)的原因。为减少月球飞行的费用,有人提议使用往返地球与月球之间的电推力近月太空拖船,为月球空间站运送后勤补给。

这与NASA目前的月球探索计划不同,NASA希望在不远的未来,能够使用新的航天发射系统(SLS)来继续实施月球任务,这种运载火箭能够运送航天员到月球或其他地方(目前还未进行测试,预计2019年发射不载人的“猎户座”飞船到月球附近)。近年来,NASA提议建立“深空之门”空间站,这种位于月球附近的空间站可作为一个基地,执行月球任务、火星任务或其他更远距离的探索任务。

意大利都灵理工大学和泰利斯·阿莱尼亚宇航公司正在研究太空拖船的概念设计。太空拖船作为一个可重复使用的运输系统,能够在地球与月球间执行数次任务。其燃料来自一个位于近地轨道上的未来燃料站,维护则由航天员在月球和国际空间站上来完成。

该概念的设计人员称,太空拖船最大的优势是使用电力推进系统,它属于霍尔效应推进器。这种类型的推进器能够通过电场和磁场将中性原子转换为推进剂,这种推进剂由带电原子制成,也就是所谓的离子,这些离子通过升压产生推力,已经投入使用的电推力航天器包括NASA的“曙光号”飞船和日本的“隼鸟2号”飞船。

与传统的化学推进相比,月球太空拖船的电力推进系统可以节省燃料,突破能量限制,然而因为推力较小,往返的时间就会更长,但由于不载人,无需携带氧气和水,货物运输并不需要在紧迫的时间要求下完成。航天发射系统的“猎户座”飞船则使用化学推进,但由于运载工具的原因,这两种系统的研发成本都很高。月球太空拖船还能够运送同样的栖息模块,并在设计时考虑了采用并支持现有的地面和发射基础设施。它可通过现有的发射系统进行发射,意味着将栖息模块从地球运送到空间站的成本将更低。

研究人员计划在项目的第二阶段增强太空拖船的性能,主要是减少运送时间并提高燃料性能。还计划做一些关于最优运送轨道的分析,寻找太空拖船到达空间站的最佳路线。进一步的研究将考虑燃料与维护作业的细节,以及采用电力推进系统的所有技术影响。

(本文来源:国防科技要闻)

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