温/观察家网 赵诺亚：核热推进火箭、梯子、地火星经济圈...这些名词过去只出现在科幻作品中，已被纳入中国未来火星计划的蓝图中。
近日，2021年全球太空探索大会（GLEX 2021）在俄罗斯举行。受疫情影响，中方在线参加了会议。
会议期间，中国运载火箭技术研究院院长王晓军发表了题为《载人火星探测太空运输系统》的演讲，除了介绍中国以往火星探测任务中的成就外，还揭示了中国未来的载人火星探测和发展道路。
总体而言，这个想法分为三个步骤：第一步是机器人火星探测，包括采样，选址和原位资源利用。第二步是初步载人探索，目的是载人火星着陆和基地建设，最后一步是飞行探索和建立地马经济圈。
为了实现这一火星计划，中国运载火箭技术研究院已经基本确定了载人火星探测任务空间运输系统的组成、特点、总体规划和设计参数。与现有的太空运输系统相比，火星探测计划将需要更复杂的运输系统，运输系统将从化学推进转变为热核甚至核聚变推进。
王晓军在致辞中表示，实现载人火星探测太空运输，还存在许多技术难点，但他说："火星探测对人类意义重大，是人类走出地球摇篮、探索生命起源、拓展生存空间的重要途径。 中国的旅程已经开始，载人火星探测太空运输系统的研究更具挑战性。我们愿与国内外同行和合作伙伴携手合作，共同实现人类深空行走火星的梦想。"
王晓军在视频中为全球宇航员带来的"载人火星探测太空运输系统"演讲视频截图（下同）
为建立"地缘火经济圈"，中国计划采取三步走
6月14日至17日，2021年全球太空探索大会在俄罗斯举行。受疫情影响，中国在线参加了会议，为与会国的航天专业人士和媒体进行了演讲。会议第二天，王晓军作为中国代表，从太空运输和火箭技术的角度，介绍了中国探索火星的历史和未来。
然而，更令人担忧的是王晓君对中国未来可持续火星基地甚至地马经济圈的计划，正如王小军在演讲中所揭示的那样。如美国知名太空新闻专业网站《space.com》专门对这个节目进行报道。
Space.com：中国希望在火星上建立可持续的存在
王晓军的演讲分为四个部分：载人火星探测任务的框架分析、载人火星探测发展路线的概念、整体运输系统方案的概念、最终的关键技术难点。
在第一部分中，王晓军表示，影响任务结构设计的因素包括地火转移轨道类型、出发时间、起点、推进技术、是否使用气动捕获等。
他建议合适的火星任务将在2033年，2035年，2037年，2041年，2043年等开始，并且使用高椭圆轨道（HEO）选项是合适的。
在推进技术方面，核热推进是载人火星探测计划设计中的重要选择。核聚变推进理论上具有高于行程的性能，需要理论和技术上的突破，适合作为载人火星探测的研究对象。此外，中国也在研究将天梯作为新的运输系统作为太空起点，可以减小火星探测和运输的规模。
在第二部分中，他为中国的载人火星探测提出了一个三步走计划。
中方提出的三步走方案
第一步是机器人火星探测，主要进行火星采样回航、火星基地现场勘测、原位资源利用和建设，这一步属于技术准备阶段。
"Space.com"解释说，原位资源的使用和建设是指从火星表面以下抽水或直接从获得氧气中抽水，以补偿火星探测补给的极限。中国的计划是为最初的载人火星任务建造一个平台，从轨道前哨开始，为登陆火星做准备，并最终为火星基地做准备。
第二步是初步载人探索，主要包括载人轨道探测、载人火星着陆探索、火星基地建设等。
第三步是飞行探测，这是经济圈的形成阶段，主要是实施大型地火运输机队，大规模（火星资源）的开发和应用。
王晓军提出了每一步空间运输技术的相应路线图。例如，在机器人火星探测阶段，中方将使用大型或重型运载火箭将探测器直接发射到地火转移轨道。探测器使用化学推进，选择脉冲组合轨道，并使用推力制动到达火星进行探索。
在最初的载人探测阶段，中方设计了新的轨道转移任务结构，采用核热推进组合，人员和货物分配，在近地轨道（LEO）组装，并从高轨道开始，采用火星气动捕获。
最初的火星载人运输系统概念图
他详细解释说，在这一阶段，运载火箭将首先将货物转移级火箭和有效载荷转移到近地轨道，货物转移级（火箭）在轨道上。地球太空渡轮阶段将把货物转移阶段运送到地球的高轨道，然后返回近地轨道。
随后，货物转移级点火进入地火转移轨道，利用大气捕获和近火制动，进入环火轨道，火星着陆和上升期（MDAV）在环火轨道上等待成员到达。同时，释放火星表面设施并降落在火星表面。
到达载人转移窗口，载人火箭直接发射到高轨道，与载人转移级对接，载人转移级点燃进入地火转移轨道。载人转移级近火制动器进入环形火力的轨道，成员通过火星着陆器和立管降落在火星表面，在火星表面进行操作。
返回时，成员进入着陆和中心，返回环形火力的轨道，与载人转移级对接等待环形火力的轨道，然后从载人转移级进入火力转移轨道，最终返回地球。
在最后的载人火星探测阶段，中方提出采用一体化核动力运输方式，从地空间站、日地L2等基地出发，选择地火循环轨道，地火循环轨道已经安排好，转移运载工具推进剂从地面或空间加注站进行补给。
载人火星探测阶段飞行运输系统概念图
"载人火星探测和运输系统非常不同"
王晓军表示，与地球太空运载火箭一次进入太空相比，载人火星探测和运输系统有很大的不同。其任务组成包括：进入地球轨道，地球轨道组装，地火转移，火星着陆和上升，火星轨道对接和返回地球。
此外，载人火星任务往返火星可能需要数百天的时间，行驶距离数百万到数亿公里，绕行轨道超过10倍。
为此，中方提出的具体任务参数为：
地球上升部分：7个重型运载火箭和1个载人运载火箭，使用化学推进剂。
地理空间渡地球火转移阶段：基于高比爆破核动力推进技术的摆渡阶段，以及基于高比推力核热推进技术的地火转移车辆。
火星空间：基于化学推进的火星着陆器和上升。
地火转移载体：核火双动力，以三台10吨推力核热机为主动力，利用核电系统为每个子系统提供动力。
载人转移飞行器：总质量246吨，满载108吨液氢，可运输包括深空住宅模块、载人航天器在内的65吨有效载荷。
货物型中转运输船：总质量328吨，加注液氢76吨，有效载荷质量206吨。
当然，中国的火星计划有许多关键技术挑战。王晓军表示，这些问题包括太空运输系统的整体设计技术、大规模星际运输推进技术、精密制导与控制技术、能源与星际测控通信网络技术、轻热结构设计技术等。
中国运载火箭技术研究院（又称中国航天科技集团有限公司第一研究所），成立于1957年11月16日，隶属于中国航天工业发源地中国航天科技集团有限公司，是中国历史最悠久、规模最大的导弹武器和运载火箭发展地。 测试和生产基地。
天空一号探测器着陆平台，美国宇航局人物
"Space.com"的解释称，王岐山的计划"雄心勃勃"，但还处于非常早期的阶段。此外，该计划没有考虑到人类长途旅行进入深空的其他挑战，例如辐射和无重力条件的影响。但该计划确实包括已经在开发中的技术，例如新一代载人航天器，其他中国航天机构将试图解决运输系统以外的问题。
目前，研究火星定居计划的世界领先航天机构包括美国宇航局，欧洲航天局（ESA）和俄罗斯联邦航天局（Roscosmos）。但就目前而言，美国宇航局的火星探测计划主要基于阿耳忒弥斯登月计划，并没有提供完整的火星定居计划。
值得一提的是，在这次会议上，中国国家航天局和俄罗斯国家航天总公司联合发布了《国际月球研究站路线图》（V1.0）和国际月球研究站合作伙伴指南（V1.0），介绍了国际月球研究站的概念、科学领域、实施渠道和合作机会等，供国际合作伙伴参与国际月球研究站规划， 演示、设计、开发、实施、运营等各个阶段的参与方向。
根据该指南，该项目设定了八个与月球相关的科学目标，从2021年开始，该项目将分三个阶段建设，时长为15年，计划于2035年完成，并确定了五种类型的合作，供国际合作伙伴参与所有阶段和各个层面。
文件发布后，中俄双方还将及时推出更新版的路线图和指南，进一步明确国际月球研究站各工程阶段的里程碑计划，及时发布合作伙伴加入程序，确保整体项目稳步推进。