在月球上加油可能是驾驶马斯的最佳选择

麻省理工学院的新研究表明，在月球上停下来可能是对火星的驾驶任务的最佳选择，揭示了月球上的燃料可以将货物简化为68％。

向火星发射人类可能不需要全坦克的天然气：一个新的麻省理工学院研究表明，火星团的使命可以通过在月球上加油来大大减轻其发射负荷。

以前的研究表明，在某些月球陨石坑中的月球土壤和水冰可能会开采并转化为燃料。假设这些技术是在对马斯的使命时建立的，麻省理工学院集团发现，对月球进行绕道而行会在推出68％时减少特派团的质量。

该集团开发了一种模型，以确定发达国家的最佳路线，假设在月球上的资源和燃料产生基础设施的可用性。基于他们的计算，他们确定了到火星的最佳路线，以最大限度地减少必须从地球发射的质量 - 通常是太空勘探任务中的主要成本驱动力。

他们发现最宽松的路径涉及从地球发射机组人员，只需足够的燃料即可进入地球上的轨道。然后，月亮表面的燃料生产植物将发射燃料的油轮进入太空，在那里他们会进入引力轨道。油轮最终将被火星束的船员拿起，然后将在最终前往火星之前前往附近的加油站到气体。

Olivier de Weck是航空航天教授和麻省理工学院的工程系统，说该计划偏离NASA更直接的“携带”路线。

“这完全反对如何去火星的既定常见智慧，这是一个直接射击火星，随身携带一切，”德·威克说。“对月球系统进行绕道而行的想法是非…常不可行的。但从最佳的网络和大图形视图来看，这可能是长期非常实惠的，因为你不必从地球上发货。“

基于Takuto Ishimatsu的博士学论文的结果，现在是麻省理工学院的Postdoc，在航天器和火箭队期刊上发表。

遥远的战略

在过去，空间勘探计划采用了两个主要策略，供应资源：一种携带的方法，所有车辆和资源都随着机组人员旅行 - 就像阿波罗任务到月球 - 和“再补给策略，“经常补充资源，例如通过空间到国际空间站。

然而，随着人类超越地球轨道的探索，这种策略可能不是可持续的，因为de Weck和Ishimatsu写道：“由于预算受到限制，目的地远离家园，一个规划良好的物流策略变得势在必行。”

该团队提出将MARS和其他父亲的特派团和其他父亲目的地受益于“原始资源利用”的供应策略中受益 - 可能会产生和收集诸如燃料等资源和诸如水和氧等规定的想法太空探索的路线。太空生产的材料将取代否则将从地球运输的材料。

例如，水冰 - 可以在火星和月亮中发现潜水和加工成火箭燃料。

“这些资源可获得的非常高度的信心，”默德说。“假设你可以提取这些资源，你用它做什么？几乎没有人看过那个问题。“

在太空中建立网络

看看太空中的燃料资源和基础设施是否会使载人的任务有利于火星，Ishimatsu开发了一个网络流模型，探讨了火星的各种路线 - 从直接携带飞行到一系列加油坑沿途。该模型的目的是最大限度地减少从地球发射的质量，即使包括燃料生产植物的质量，以及需要预先部署的备件。

该方法模拟了货物和商品（如燃料）在太空供应链网络中的运动。Ishimatsu开发了一种新的数学模型，可以改进用于路线车辆的传统模型。他调整了空间中长期任务的更复杂场景的模型 - 考虑到空间旅行特定的限制。

该模型假设未来的情景，其中可以在空间中处理燃料并从月球运输到空间中的结合点。同样地，该模型假设燃料仓库可以位于空间的某些重力绑定位置，称为拉格朗日点。考虑到任务目标，例如一组重量限制，模型标识了电源网络中的最佳路由，同时还满足基本物理的约束。

Ishimatsu表示，该研究表明了在太空中建立资源生产基础设施的重要性。他强调第一次去火星的基础设施可能没有必要。但空间中的资源网络将使人类能够以可持续的方式重复地进行旅程。

“我们的终极目标是殖民火星并在那里建立永久性，自我可持续的人体存在，”伊希松说。“然而，同样重要的是，我相信我们需要在空间中”铺平道路“，以便我们以实惠的方式在行星机构之间旅行。”

“优化表明月球可能在反复和可持续地让我们进入火星方面发挥重要作用，”De Weck补充道。“人们之前暗示了这一点，但我们认为这是第一个在数学上展示为什么这是正确的答案。”

William Gerstenmaier，NASA的人类勘探和行动的助理管理员表示了解可以在前往火星和曾经有的地方可用的资源，这是“对低地球轨道之外的可持续人类存在至关重要。”

“本文清楚地表明，利用水和其他有价值的空间资源将降低太阳系人类勘探成本，”Gerstenmaier没有参与研究。“美国宇航局之前曾计划使用火星资源来减少火星的推进剂需求。本研究以及其他研究表明使用了农历资源的潜在优势。“

PDF纸本副本：空间勘探物流广义多商品网络流模型（AIAA 2013-5414）

插图：克里斯汀·丹尼尔洛夫（Christine Daniloff）