Эталонная миссия по проектированию Марса

Марсианский корабль для шести человек из DRA5

Эталонная миссия НАСА по проектированию Марса («DRM») относится к серии концептуальных исследований НАСА по проектированию миссий по отправке людей на Марс . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Сопутствующий термин « Эталонная архитектура проектирования» (DRA) относится ко всей последовательности миссий и вспомогательной инфраструктуре.

Это справочные базовые исследования, обобщающие текущие технологии и возможные подходы к полету человека на Марс , а не реальная программа миссии. По данным НАСА, документы «представляют собой «снимок» незавершенной работы в поддержку планирования будущего исследования поверхности Марса человеком». ^{[ 3 ]} Эталонные миссии по проектированию используются для изучения торговли технологиями , чтобы проанализировать влияние различных подходов к миссии.

Миссия эталонного дизайна (1993)

Первая эталонная миссия по проектированию Марса ^{[ 4 ]} — исследование НАСА, завершенное в мае 1993 года под эгидой Инициативы по исследованию космоса (SEI). ^{[ 5 ]} Цель ^{[ 6 ]} заключалась в разработке «Справочной миссии» на основе предыдущих исследований и данных, где Эталонная миссия служит основой для сравнения различных подходов и критериев будущих исследований.

Исследование было основано на Роберта Зубрина проекте миссии Mars Direct . Названный Зубрином Mars Semi-Direct, он также внес несколько существенных изменений, например, в него был включен более крупный экипаж и специальный корабль для восхождения на Марс, который должен был совершить сближение на орбите Марса в стиле Аполлона с кораблем возвращения на Землю, который должен был совершить оставаться на орбите. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} Эталонная миссия по проектированию заменила предыдущую SEI в качестве постоянного плана миссии.

Подход и результаты

Ограничьте время, в течение которого экипаж подвергается воздействию суровых космических условий, используя быстрые переходы на Марс и обратно, а также стратегию выхода на поверхность.
Используйте местные ресурсы для уменьшения массы миссий.
Используйте стратегию разделения миссий для предварительного развертывания оборудования миссии, чтобы уменьшить массу и минимизировать риск для экипажа.
Изучите три миссии человека на Марс, начиная с 2009 года.
Использовать передовые космические двигатели (например, ядерные тепловые двигатели) для транспортировки в космосе.
Полезная нагрузка отправляется прямо на Марс с помощью большой ракеты-носителя (более 200 тонн на НОО).
Наземная ядерная энергетика для надежной и непрерывной энергетики ^{[ 6 ]}

Выводы исследования заключаются в том, что общая масса миссии составила около 900 тонн для первого экипажа (3 грузовых автомобиля, 1 пилотируемый автомобиль). В исследовании указывается, что разработка большой ракеты-носителя является длительной и дорогостоящей системой, и следует изучить подходы с использованием ракет-носителей меньшего размера. ^{[ 6 ]}

Эталонная миссия по проектированию 2.0

В 1997 году была сформирована исследовательская группа НАСА по исследованию Марса, которая подготовила более подробную версию первоначального эталонного проекта миссии. В плане описываются первые миссии человека на Марс с концепцией операций и технологий, которые будут использоваться в качестве первого варианта архитектуры. Согласно отчету:

Сотрудники, представляющие несколько полевых центров НАСА, сформулировали «Справочную миссию», посвященную исследованию Марса человеком. В этом отчете суммируется их работа и описывается план первых пилотируемых миссий на Марс с использованием подходов, которые технически осуществимы, сопряжены с разумными рисками и имеют относительно низкие затраты. Архитектура эталонной миссии на Марс основана на предыдущих работах Группы Синтез (1991) и концепциях Зубрина (1991) по использованию топлива, полученного из марсианской атмосферы. При определении Справочной миссии был сделан выбор. В этом отчете документировано обоснование каждого выбора; однако непредвиденные технологические достижения или политические решения могут изменить выбор в будущем. ^{[ 9 ]}

По словам Портри ^{[ 1 ]} «Последующая эволюция DRM была сосредоточена на минимизации веса космического корабля с целью снижения предполагаемой стоимости миссии». Хотя официально не было присвоено обозначение «2.0», «очищенная» (то есть уменьшенная масса) версия 1997 года в более поздних документах упоминается под обозначением 2.0. ^{[ 10 ]}

Эталонная миссия по проектированию 3.0

Эталонная миссия по проектированию 3.0 ^{[ 11 ]} был продолжением исследования 1997 года, проведенного группой НАСА по исследованию Марса, с отчетом, опубликованным в июне 1998 года в качестве дополнения к исследованию 1997 года. Заявленная цель контрольной миссии состояла в том, чтобы стимулировать дальнейшее размышление и разработку альтернативных подходов: «Она предназначена для выявления и разъяснения системных «драйверов» или значительных источников затрат, производительности, рисков и отклонений от графика. Она не представляет собой окончательный или рекомендуемый подход к пилотируемым миссиям на Марс. Несколько альтернативных сценариев, включая пилотируемые исследовательские миссии на Марс. Луна, астероиды или другие цели за пределами околоземной орбиты, а также использование различных технических подходов. для решения миссий и технологических задач, в настоящее время изучаются Исследовательской группой. Сравнение альтернативных подходов обеспечивает основу для постоянного совершенствования технологий. инвестиционные планы и общее понимание будущих миссий по исследованию человека. Приложение представляет собой «моментальный снимок» продолжающейся работы по планированию будущих пилотируемых исследовательских миссий до мая 1998 года. ^{[ 12 ]}

В отчете эталонной миссии версии 3.0 говорится:

В результате работы оригинальной эталонной миссии (версия 1.0) стратегия исследования Марса человеком превратилась из своей первоначальной формы в стратегию уменьшенной массы системы, использования меньшей, более разумной ракеты-носителя и использования более современных технологий. . Шаги, предпринятые исследовательской группой, мотивированы необходимостью снизить массу полетов по доставке полезной нагрузки, а также общую стоимость миссии без внесения дополнительного риска миссии. Благодаря устранению необходимости в большой тяжелой ракете-носителе и удалению резервного полета по доставке среды обитания в версии 3.0 были исключены два запуска с Земли. Конечным результатом является текущая эталонная миссия версии 3.0, для которой требуется впрыскиваемая масса примерно вдвое меньше, чем в эталонной миссии 1993/94 года». ^{[ 12 ]}

Эталонный дизайн миссии 4.0

Целью миссии Design Reference Mission 4 в 1998 году было усовершенствование DRM 3.0 для устранения выявленных недостатков, дальнейшего совершенствования конструкции и концепций систем, а также совершенствования стратегии снижения рисков. ^{[ 6 ]}

В DRM 4.0 исследовались как ядерные тепловые двигатели, так и ядерные тепловые двигатели. ^{[ 10 ]}^{[ 13 ]} и солнечная электрическая двигательная установка ^{[ 14 ]} варианты транспортной системы Марса.

Основные результаты

Основными результатами исследования стали ^{[ 6 ]}

Включение корабля для перевозки экипажа туда и обратно снижает требования к надежности системы с пяти до трех лет, но требует дополнительной встречи на орбите Марса.
Показано, что комплексная концепция транспортного средства с солнечной электрической силовой установкой является жизнеспособной концепцией, но упаковка и размер транспортного средства остаются высокими полюсами.
Общая оценка массы миссии:
- Солнечная электрическая силовая установка: 467 тонн.
- Ядерная тепловая двигательная установка: 436 тонн.
- Химический с аэроторможением: 657 тонн (аналогичная, но не идентичная концепция миссии)

Эталонная архитектура проектирования 5.0

Концепция эталонной архитектуры миссии НАСА 5.0 (2009 г.)

Эталонная миссия НАСА по проектированию 5.0 ^{[ 15 ]} было сделано в 2009 году. ^{[ 16 ]} с дополнением в июле 2009 г., ^{[ 17 ]} и второе дополнение в марте 2014 г. ^{[ 18 ]}

Существует также версия DRA5 под названием Austere Human Missions to Mars , выпущенная в 2009 году и имеющая уменьшенное количество оборудования и количество целей.

По состоянию на 2017 год 5.0 является самой последней версией миссии Design Reference. ^{[ 19 ]}

См. также

Список планов миссии на Марс с экипажем
Миссия по возврату образцов с Марса – Марсианская миссия по сбору образцов камней и пыли.

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Портри, Дэвид, «Люди на Марс: пятьдесят лет планирования миссии» , NASA-SP-2001-4521, Монографии по истории аэрокосмической отрасли, номер 2; Глава 10, «Эталонная миссия по проектированию», стр. 89–99 (по состоянию на 29 сентября 2015 г.).
^ Уивер, Дэвид Б. и Майкл Б. Дьюк, «Стратегии исследования Марса: справочная программа и сравнение альтернативных архитектур», документ конференции AIAA AIAA-93-4212, (1993).
^ Стивен Дж. Хоффман (редактор), Опорная миссия по поверхности Марса: описание деятельности людей и роботов на поверхности. Архивировано 5 октября 2006 г. в Wayback Machine , NASA/TP-2001-209371 (по состоянию на 29 сентября 2015 г.)
^ Уивер, Дэвид Б., Майкл Б. Дьюк и Барни Б. Робертс, «Стратегии исследования Марса: миссия по эталонному проектированию», Международный астронавтический конгресс, 1993 г., документ IAF-93-Q.1.383 (1993).
↑ Справочник по проектированию, миссия 1. Архивировано 30 октября 2005 г. в Wayback Machine , Encyclopedia Astronautica (по состоянию на 29 сентября 2015 г.).
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Дуглас Р. Кук, Обзор недавних скоординированных исследований человека , Управление перспективных разработок, Космический центр имени Джонсона НАСА, январь 2000 г. (по состоянию на 30 сентября 2015 г.)
^ Зубрин, Роберт (1996). Дело о Марсе: план заселения Красной планеты и почему мы должны это сделать . Нью-Йорк: Свободная пресса. ISBN 978-0-684-83550-1 .
^ Портри, Дэвид С.Ф. «Эталонная миссия НАСА по проектированию Марса становится ядерной (2001)» .
^ С. Дж. Хоффман и Д. И. Каплан (ред.), " |Коллекция|NASA%2520STI||17|Коллекция|NACA%26Ntx%3Dmode%2520matchallpartial%26Ntk%3DAll%26Ns%3DDocument-ID|0%26N%3D0%26Ntt% 3DSP-6107 Человек Исследование Марса: эталонная миссия группы исследования Марса НАСА », NASA SP-6107, Исследовательский офис НАСА, июль 1997 г. (по состоянию на 30 сентября 2015 г.). Доступно на веб-сайте Университета Мэриленда: http://spacecraft.ssl. .umd.edu/design_lib/NASA-SP6107.Mars_DRM.pdf (по состоянию на 29 сентября 2015 г.)
^ Перейти обратно: ^а ^б Дэвид С.Ф. Портри, « Эталонная миссия НАСА по проектированию Марса становится ядерной (2001) », Wired, 18 января 2014 г. (по состоянию на 29 сентября 2015 г.)
↑ Справочник по проектированию, миссия 3. Архивировано 2 февраля 2007 г. в Wayback Machine , Encyclopedia Astronautica (по состоянию на 29 сентября 2015 г.).
^ Перейти обратно: ^а ^б Дрейк, Брет Г. (редактор), Справочная миссия, версия 3.0: Приложение к исследованию Марса человеком: Справочная миссия исследовательской группы НАСА по исследованию Марса , Управление исследований АО НАСА, июнь 1998 г. Также доступно как Отчет НАСА NASA/SP-6107-ADD. Архивировано 14 июля 2007 г. в Wayback Machine.
↑ Справочник по проектированию миссии 4 NTP. Архивировано 14 июня 2006 г. в Wayback Machine , Encyclopedia Astronautica (по состоянию на 29 сентября 2015 г.).
^ Справочный образец проекта, миссия 4, сентябрь. Архивировано 16 марта 2006 г. в Wayback Machine , Энциклопедия Astronautica (по состоянию на 29 сентября 2015 г.).
^ Дрейк, Б.Г., « Исследование Марса человеком, Эталонная архитектура дизайна 5.0 », Аэрокосмическая конференция IEEE 2010, Big Sky, MT, 6–13 марта 2010 г., стр. 1–24; DOI: 10.1109/AERO.2010.5446736 (по состоянию на 29 сентября 2015 г.)
^ Руководящая группа по архитектуре Марса (Брет Г. Дрейк, редактор), Эталонная архитектура проекта 5.0 по исследованию Марса человеком , NASA/SP–2009–566, штаб-квартира НАСА, июль 2009 г. (по состоянию на 29 сентября 2015 г.)
^ Руководящая группа по архитектуре Марса (Брет Г. Дрейк, ред.), «Дополнение к справочной миссии версии 5.0» , NASA/SP–2009–566-ADD, Космический центр НАСА имени Линдона Б. Джонсона, июль 2009 г. (по состоянию на 29 сентября 2015 г.)
^ Брет Г. Дрейк и Кевин Д. Уоттс (ред.) Исследование человеком Марса, эталонная архитектура дизайна 5.0, Приложение № 2 , NASA/SP-2009-566-ADD2, Космический центр НАСА имени Джонсона, Хьюстон, Техас, март 2014 г. 29 сентября 2015 г.)
^ Фауст, Джефф (23 января 2015 г.). «НАСА не готово обновить архитектуру миссии на Марс» . Космические новости . Проверено 29 сентября 2015 г.

[Portree2001-1] Перейти обратно: ^а ^б Портри, Дэвид, «Люди на Марс: пятьдесят лет планирования миссии» , NASA-SP-2001-4521, Монографии по истории аэрокосмической отрасли, номер 2; Глава 10, «Эталонная миссия по проектированию», стр. 89–99 (по состоянию на 29 сентября 2015 г.).

[2] Уивер, Дэвид Б. и Майкл Б. Дьюк, «Стратегии исследования Марса: справочная программа и сравнение альтернативных архитектур», документ конференции AIAA AIAA-93-4212, (1993).

[Hoffman2001-3] Стивен Дж. Хоффман (редактор), Опорная миссия по поверхности Марса: описание деятельности людей и роботов на поверхности. Архивировано 5 октября 2006 г. в Wayback Machine , NASA/TP-2001-209371 (по состоянию на 29 сентября 2015 г.)

[4] Уивер, Дэвид Б., Майкл Б. Дьюк и Барни Б. Робертс, «Стратегии исследования Марса: миссия по эталонному проектированию», Международный астронавтический конгресс, 1993 г., документ IAF-93-Q.1.383 (1993).

[5] Справочник по проектированию, миссия 1. Архивировано 30 октября 2005 г. в Wayback Machine , Encyclopedia Astronautica (по состоянию на 29 сентября 2015 г.).

[Cooke2000-6] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Дуглас Р. Кук, Обзор недавних скоординированных исследований человека , Управление перспективных разработок, Космический центр имени Джонсона НАСА, январь 2000 г. (по состоянию на 30 сентября 2015 г.)

[Zubrin_1996_p.-7] Зубрин, Роберт (1996). Дело о Марсе: план заселения Красной планеты и почему мы должны это сделать . Нью-Йорк: Свободная пресса. ISBN 978-0-684-83550-1 .

[8] Портри, Дэвид С.Ф. «Эталонная миссия НАСА по проектированию Марса становится ядерной (2001)» .

[9] С. Дж. Хоффман и Д. И. Каплан (ред.), " |Коллекция|NASA%2520STI||17|Коллекция|NACA%26Ntx%3Dmode%2520matchallpartial%26Ntk%3DAll%26Ns%3DDocument-ID|0%26N%3D0%26Ntt% 3DSP-6107 Человек Исследование Марса: эталонная миссия группы исследования Марса НАСА », NASA SP-6107, Исследовательский офис НАСА, июль 1997 г. (по состоянию на 30 сентября 2015 г.). Доступно на веб-сайте Университета Мэриленда: http://spacecraft.ssl. .umd.edu/design_lib/NASA-SP6107.Mars_DRM.pdf (по состоянию на 29 сентября 2015 г.)

[portree2014-10] Перейти обратно: ^а ^б Дэвид С.Ф. Портри, « Эталонная миссия НАСА по проектированию Марса становится ядерной (2001) », Wired, 18 января 2014 г. (по состоянию на 29 сентября 2015 г.)

[11] Справочник по проектированию, миссия 3. Архивировано 2 февраля 2007 г. в Wayback Machine , Encyclopedia Astronautica (по состоянию на 29 сентября 2015 г.).

[SP-6107-ADD-12] Перейти обратно: ^а ^б Дрейк, Брет Г. (редактор), Справочная миссия, версия 3.0: Приложение к исследованию Марса человеком: Справочная миссия исследовательской группы НАСА по исследованию Марса , Управление исследований АО НАСА, июнь 1998 г. Также доступно как Отчет НАСА NASA/SP-6107-ADD. Архивировано 14 июля 2007 г. в Wayback Machine.

[13] Справочник по проектированию миссии 4 NTP. Архивировано 14 июня 2006 г. в Wayback Machine , Encyclopedia Astronautica (по состоянию на 29 сентября 2015 г.).

[14] Справочный образец проекта, миссия 4, сентябрь. Архивировано 16 марта 2006 г. в Wayback Machine , Энциклопедия Astronautica (по состоянию на 29 сентября 2015 г.).

[15] Дрейк, Б.Г., « Исследование Марса человеком, Эталонная архитектура дизайна 5.0 », Аэрокосмическая конференция IEEE 2010, Big Sky, MT, 6–13 марта 2010 г., стр. 1–24; DOI: 10.1109/AERO.2010.5446736 (по состоянию на 29 сентября 2015 г.)

[16] Руководящая группа по архитектуре Марса (Брет Г. Дрейк, редактор), Эталонная архитектура проекта 5.0 по исследованию Марса человеком , NASA/SP–2009–566, штаб-квартира НАСА, июль 2009 г. (по состоянию на 29 сентября 2015 г.)

[17] Руководящая группа по архитектуре Марса (Брет Г. Дрейк, ред.), «Дополнение к справочной миссии версии 5.0» , NASA/SP–2009–566-ADD, Космический центр НАСА имени Линдона Б. Джонсона, июль 2009 г. (по состоянию на 29 сентября 2015 г.)

[18] Брет Г. Дрейк и Кевин Д. Уоттс (ред.) Исследование человеком Марса, эталонная архитектура дизайна 5.0, Приложение № 2 , NASA/SP-2009-566-ADD2, Космический центр НАСА имени Джонсона, Хьюстон, Техас, март 2014 г. 29 сентября 2015 г.)

[19] Фауст, Джефф (23 января 2015 г.). «НАСА не готово обновить архитектуру миссии на Марс» . Космические новости . Проверено 29 сентября 2015 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]