但是未來二三十年,載人太空飛行將由近地軌道拓展至遠離地球的深空,這兩種補給都將是不可持續(xù)的。由于載人深空項目預算的限制,而且目的地通常離地球非常遙遠,一個精心規(guī)劃的深空物資補給戰(zhàn)略便成了當務之急。
研究小組提出了“原位資源利用(in-situ resource utilization)”的補給策略,這將使未來火星甚至太陽系內(nèi)更遙遠目的地的載人太空活動受益。在未來太陽系內(nèi)行星際的太空飛行中,燃料、水、氧氣等資源的補給將利用沿途的星球生產(chǎn),不再依賴地球的運輸補給。
例如目前在月球和火星發(fā)現(xiàn)的水冰資源,不但可以被用來飲用;也可以電解成氫氣和氧氣,成為火箭燃料;氧氣還可用于宇航員的維生系統(tǒng)提供呼吸。在木星軌道以內(nèi),幾乎無窮無盡的太陽能可提供生產(chǎn)這些材料的能源。
奧利弗說:“太陽系內(nèi)大小天體的資源完全可以利用,這一點毋庸置疑。假如你可以提取利用它們,你會做什么?但是之前沒人重視這個問題!
2020年前后將迎來載人登月50周年,而SLS火箭第二次任務就是將宇航員
建立太空物流網(wǎng)絡
為了驗證在太空部署設施生產(chǎn)燃料對載人火星任務有益,石松建立了一系列的物流模型:包括攜帶全部物資的直飛火星,甚至在飛行沿途建立多個補給點。該模型的目標是最大限度地減少從地球發(fā)射的載荷質量,這其中包括發(fā)射部署在太空生產(chǎn)燃料的設備質量。
該模型內(nèi)貨物與商品的運轉,比如燃料,會在太空中有一個網(wǎng)絡供應鏈。石松建立了數(shù)學模型去改進常規(guī)的物流模式,新的模型更適合長期太空任務的復雜場景,并考慮到特定太空任務的條件限制。
這個模型假定了未來的場景,燃料可以在月球生產(chǎn)并運輸出來;另一方面,在地月拉格朗日點建立燃料庫,讓其穩(wěn)定在太空固定位置上。給定一個任務目標,如一系列重量的限制,模型將確定最佳的補給路線,同時符合基本的物理學約束。
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