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上一次,华夏航天局发射的天问一号火星探测器和火星车已经登录火星地表,获得了一些火星的信息。
这一次,航天局是打算继续发射无人探测器和火星车,为登陆火星做准备。
但杜星宇建议,这次应该直接发射载人飞船,登陆火星进行科研!
“飞往火星,探测卫星、火星车等都已经成熟。”杜星宇思考着,“登陆想必也没有问题,有了在月球的经验,建立简易火星基地也不成问题。”
“那么最大的问题,便是建造火星飞船!”
前往火星的飞船和月球飞船不同,月球飞船只需要进行短距离的太空航行,对速度,物资携带要求都不高。
而火星距离地球最近的时候也会超过五千万千米,是地月距离的一百五十倍以上!
这对太空飞船的要求更高,需要它拥有更快的速度、更强的负载能力和航行距离!
“飞船的整体设计应该不难,最难的还是推进器。”杜星宇很快就找到了问题所在。
按照目前人类探索火星的经历来看,无人航天器飞往火星需要将近两百天左右。
这是因为路途遥远,为了减少燃料消耗,飞船不得不沿着地球火星的“霍曼转移轨道”飞行,即与两个在同一平面内的同心圆轨道相切的椭圆过渡轨道。
在这个轨道上,飞船要进行两次椭圆轨道的加速或者减速,增加了许多额外航行距离。
这样一来,会浪费大量的时间。而在杜星宇的设想中,从地球到火星的太空航行速度和时间比燃料消耗更重要。
如果走直线距离,采用更高级的推进器,从地球出发到火星的时间将缩短到原来的六分之一!
杜星宇已经打开了科技模拟器,他调出原来的核热火箭推进器。
核热火箭推进器是绝对满足速度的需求的,它在短时间内就能把航天器加速到第三宇宙速度,也就是足够167千米每秒的速度以上。
而现在的化学能火箭的速度普遍在10千米每秒左右,还需要携带大量的化学燃料。
但在太空航行中,航天器主要依靠惯性前进,如果继续加速,核热火箭同样会消耗液氢和液氧,距离一长,燃料就会不够用。这就是为什么迄今为止航天器的速度都不快,而且要依靠星球引力加速的原因,现有的航天器不可能携带那么多燃料!
“相比起来,核热火箭推进器更适合在大气和近地太空中飞行。而火星飞船,需要在地球大气层、太空和火星大气层中飞行,核热推进器可以用在大气层飞行脱离行星引力。”
“在太空中飞行,需要能量转化效率更高的推进系统。”杜星宇很快便想到了火箭科技分支里的核电火箭!
核电火箭,顾名思义,就是利用核能发电。而这些电,是用来制造电磁场,控制电离子喷射,启动离子推进器的!
也就是说,这将是一个核电能源的离子推进器!
离子推进器可以将工质电离,并在强电场作用下将离子加速喷出,通过反作用力推动卫星进行姿态调整或者轨道转移任务。
离子推力器具有比冲高、效率高、推力小的特点,它的能量转化效率极高,只需要消耗少部分的质量就能赋予航天器较高的加速度,比传统的推进器更适合长距离太空航行。
常规的太阳能电池板根本无法满足火星飞船的加速要求,而核电则可以长时间的供应稳定电力。
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