NASA聯手SpaceX，打造登陸火星的紅龍飛船

撰文：芷水

來源：星際航行，經授權轉載

眾所周知：美國有幾大著名的航天科技公司，比如洛馬，波音公司等。NASA為實現2033年載人飛往火星的夢想，不僅支持開發了Orion獵戶座飛船和SLS新一代重型運載火箭，同時也與SPACE X這樣的優秀私營公司合作，支持Dragon龍飛船和Falcon獵鷹重型火箭的開發。載人登陸火星（Human Exploration and Operations mission）這樣偉大的項目必然是技術難度巨大，花費巨大，如若能充分利用商業資源和國際合作，必然能夠更順利的推動項目進展。那麼小編的好奇心就來了，NASA和SPACE X的合作究竟是一種什麼模式？合作點是什麼呢？一起來看看這篇NASA報告吧！

【背景】2014年11月，NASA的HEO項目與4家公司簽訂了商業合同，並答應向他們提供NASA的技術預見和幫助。SPACE X公司研發火星貨物運輸系統；2015年晚些時候，SPACE X公司要求在現有合同中增加一些來自NASA的幫助，用於支持無人龍飛船登陸火星的演示任務。

【協議內容】Space X公司負責紅龍飛船設計，硬體開發和運行，NASA在某些特殊的技術領域提供技術支持。他們之間修訂簽署了6個技術互換文件（TEDs)，此處是具體的合作點。

1 深空通信，信息延遲和跟蹤；

2 深空軌道設計和導航支持

3 進入下降和著陸（EDL）系統的設計和分析

4 航空活動

5 飛行系統技術回顧和建議

6 行星保護指導和建議

作為回報，NASA得到EDL階段的飛行數據，這是火星環境下飛行的核心技術。NASA通過三個理事會來提供幫助：

1 HEOMD載人空間探測任務理事會：負責全部的SPACE X的CCSC協議，提供溝通和追蹤支持任務；相當於咱們的工程任務大總體；

2 STMD空間技術任務理事會：領導紅龍飛船的技術驗證任務的設計和提供EDL階段的支持；相當於咱們承擔紅龍飛船任務的研究院；

3 SMD科學任務理事會：提供行星保護任務的支持。

建立執行委員會確保橫向合作。

【紅龍飛船任務描述】SPACEX 主要任務是學習如何到達及著陸火星，為將來的無人和有人任務探索做準備。

【無人火星登陸任務】圖中列出了12個國家的火星任務，其中白點的未來任務，綠點的成功任務，紅色的是失敗的任務。圍繞火星的4個圈代表飛躍，環繞，著陸和巡視行走任務。

毫無疑問到目前為止，成功的火星著陸和行走任務都是美國的，僅有4次。俄羅斯的火星任務基本都以失敗告終。由此可見火星探測的難度。

值得一提的是印度成功實施了一次火星環繞任務。

載人火星探測任務主要有以下8個難點：

需要運送20-30t到達火星表面載荷的能力

如果用130t/LEO能力的重型運載火箭來發射，那麼每次任務都要有多枚火箭

再入返回速度是13.5km/s

從地球出發往返火星需要800-1100天，同時承受微重力和高輻射

軌道運輸可靠性，例如電推進的能源可靠性

火星表面活動的稀薄大氣和火星塵埃對移動車輛的影響

44分鐘的通信延遲，每隔26個月有2周時間的無法通信

採用原位資源利用（ISRU）技術需要產生20t的氧氣

【紅龍加入對NASA的好處】有利用樹立NASA在商業航天工業領域的權威；以極小的代價在NASA未來的火星登陸技術驗證任務中提供火星大氣層內超音速反推進飛行，即EDL階段的核心關鍵數據；載人登陸火星EDL階段的任務剖面設計都依賴於超音速飛行中的反推進數據，提供相關的數據支持；加強NASA EDL階段的能力，為未來實現大質量物體的著陸做準備，例如火星上大質量物體彈跳著陸時的氣動/加熱量/軌道數據，進入表面的壓力和加熱量，進入制導功能；飛行中超音速飛行中反推進著陸，發動機羽流影響等。大質量物體進入火星著陸是個長期的挑戰，紅龍任務能夠提供有效的參考。

【NASA技術支持總結】

1 深空通信，數據延遲和跟蹤：包括在深空通信和跟蹤方法，頻率分配，光譜分析和提供深空探測網支持；提供通信鏈路延遲網路服務；提供地面通信系統的支持

2 深空軌道設計和導航支持

3 進入下降和著陸（EDL）系統的設計和分析

4 航空活動

5 飛行系統技術回顧和建議

6 行星保護指導和建議：建議SPACE X開展行星保護工作計劃，幫助SPACE X補充他們的PPP，包括確認現有的軟體和工具。

【目前狀況和下一步計劃】

NASA的技術專家的參與提高了任務成功的可能性；所有的條款都是成功談判和認真補充了的；NASA/SPACEX舉辦季度會議；2016年重點聚焦系統設計，龍2飛船將用於ISS的乘員和貨物運輸任務；預計2018年進行第一次發射任務；以後每26個月有一次機會。

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