俄罗斯的火星探险计划

　　俄罗斯的火星探险计划
　　《中国青年科技》1996年第六期
　　乔阿光编译
　　火星这个地球的近邻自古以来就吸引了无数学者的注意。但直到二十世纪，人类才有可能对它进行研究。近年来人们向火星发射了一系列探测器。它们把火星的大小、气候、海洋、大气、火山、岩石成份、磁场、表面温度等种种信息传回地球。俄罗斯柯罗廖夫能量火箭航天集团自1963年以来一直进行火星方面的研究。最近，他们提出了一个火星探险方案。
　　他们的火星探险的构想，基本采用简单的传统的方案来实现火星探险。在飞船飞向火星后，在近火星轨道上送出火星登陆艇，部分机组人员乘此登陆艇降落在火星表面上，然后用起飞火箭把载有宇航员的登陆艇送回基地，并飞回地球(和1969年美国的＂阿波罗＂登月相类似)。整个探险需用近两年的时间。
　　火星探险飞船的结构
　　用于宇宙航行的飞船，其外形常取决于选择何种发动机作动力。专家们在研究了一些早期方案后认为，行星际航行要用电喷气发动机。这种发动机经济、可靠。其能源过去用核反应装置，但近来却看好太阳能电池，因其使用安全，没有生态污染。
　　行星际飞船将由三个部份组成：在行星际飞行期间宇航员生活和工作的居住舱；带有起飞火箭的登陆艇，此艇可使部份机组人员在火星上着陆，工作结束后，把他们送回飞船基地；还有一个能把行星际飞船从近地轨道送到近火星轨道，并返回地球的太阳能拖船(图一)。
　　图一 火星探险飞船的组成
　　1.太阳能拖船，2.生活舱，3.着陆装置
　　带有拖船的飞船(起始重量为450吨)从外部形状看像一个巨大的有太阳能电池的风筝。两个太阳能电池板的面积为350×350平方米。
　　飞向火星的准备工作
　　第一，建造运载装置，用它把飞船的零部件送到近地轨道上去。此运载装置即已核准的＂能量＂火箭和＂土星513＂火箭。为运送这些零件要把这两种火箭发射六次，然后在太空中把这些零件安装起来。＂礼炮＂号空间站和＂和平＂号空间站上的自动对接系统可以保证进行这种安装工作并可达100次之多。
　　第二，建造能支撑太阳能电池的桁梁。俄罗斯已积累了大量在太空中安装大型桁梁的经验。如在＂礼炮＂号空间站上用的12米长的桁梁，＂灯塔＂号空间站和＂和平＂号空间站上用的147米的桁梁＂槐树＂等。在阿尔法国际空间站上将建更大的几十米的构件。由此可见为未来的飞船建造200米的桁梁是不成问题的。
　　第三，要制造电喷气发动机。俄罗斯、美国和欧洲均已有此种发动机。而且俄罗斯的电喷气发动机适用于火星探险。专家们在研究了一些早期方案后认为，行星际航行要用电喷气发动机。这种发动机经济、可靠。其能源过去用核反应装置，但近来却看好太阳能电池，因其使用安全，没有生态污染。
　　第四，解决人类在太空中长期生活的问题。＂和平＂号空间站从1986年起一直在太空中工作，俄罗斯宇航员和实验人员巳证明人类能长期在太空中生活。有几个人在太空中工作近一年。从1994年1月开始又进行了几乎一年半的太空飞行实验。这离飞向火星所需要的近两年的飞行时间已不远了。此外，瓦列里·波梁可夫医生在＂和平＂号空间站正为未来的探险计划进行医学研究，以保证未来的火星探险者们的健康。
　　第五，建造火星登陆艇。此工作虽然尚未开始，但可借鉴美国＂阿波罗＂计划中的登月艇的建造经验。此外，俄罗斯和美国在制造自动降落装置方面都有丰富的经验，近年来这些自动降落装置不仅在月球上，而且在火星和金星上都成功地降落过。
　　火星探险的三个阶段
　　在把地球使者送上旅途之前，先要向火星发出未来的行星际飞船的模型，然后对在实际使用中的飞船的全部系统进行无人飞行试验；最后送出第一个载人行星际探险飞船。这就是火星探险的三个阶段。
　　第一阶段是发送火星探险飞船的模型即火星探险飞船的子飞船(图二)。
　　图二 火星探险第一阶段 火星探险的子飞船 1.太阳能电池，2.电喷发动机 3.研究火星的仪器设备
　　用它来检查方案中制定的基本技术措施。为此首先要建造子飞船。运载飞船＂进步＂号把它的零部件运到轨道站上，机组人员把零件安装起来，展开太阳能电池。子飞船的＂首脑＂是一个庞大无比，重达13吨的科学仪器(图三)。
　　图三 在＂和平＂站上装配火星探险子飞船 1.把子飞船各部件送上和平号 2.展开太阳能电池的桁梁 3.展开太阳能电池 4.子飞船离开轨道站
　　火星探险的第二阶段是对行将到来的探险进行总彩排。一种方法是向火星发送飞船的精确的复制品，用自动控制技术完成所有过程，没有宇航员参与。另一种方法是让宇航员住在居住舱中，留在近地轨道上进行试验，用另一个火星登陆艇代替居住舱加入火星飞船(图四)。
　　图四 火星探险的第二阶段 无人飞行的火星探险飞船：1.太阳能电池，2.电喷发动机，3.着陆艇
　　这样，飞行方案没有改变，而在红色星球表面却一下子落下了两个登陆艇。起飞火箭把其中一个带上火星土壤飞到太阳能拖船上。第一个登陆艇留在火星上。它的起飞火箭换成了研究用的仪器设备。其中有十个火星行走器，每个约两吨重(图五)。
　　图五 第二阶段中的两个着陆艇 1.第一着陆艇起飞取回火星土壤 2.用火星行走器研究火星
　　它们沿不同的路线穿越火星上最令人感兴趣的地区，通过卫星转播器向地球发送信息。这样当进行探险的第三阶段（图六）即发射载人探险飞船到火星时，就可直接飞到火星行走器发现的有研究价值的地方去。
　　图六 火星探险的第三阶段 火星探险飞船 1.太阳能电池 2.电喷发动机 3.生活舱 4.带起飞火箭的着陆艇
　　总的来说，这个方案原则上能满足所有的要求。第一，它是各种研究方案中最便宜的一种。
　　按能量火箭航天集团的专家们计算，资金总数不超过五千亿美元。第一，保证人类飞往火星的技术装备在完成操作规程之后可使用多次。电喷气发动机是最经济的一种，在其他登火星方案中也可使用。第三，本方案能使专家们在过渡阶段就获取大量关于火星的信息。
　　(责任编辑 田蠡)
　　后记：此文是上世纪90年代的计划，文中指望作为中间站的和平号空间站已在2001年因俄罗斯经济困难无力支撑而坠毁。俄罗斯这个过时的计划也只能参考了。