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标  题: 火星载人飞船系统
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Apr  3 19:51:52 2005), 转信

□吴国兴

　　一般的载人飞船由三部分组成：轨道舱、返回舱和服务舱。美国的阿波罗飞船除了这
三个舱以外还多了个登月舱。未来的火星载人飞船由七大件组成，因此它不能简单地称为
飞船，而应该称为飞船系统。火星载人飞船的7大件是：飞向火星射入级、双圆锥空气壳
层、飞船居住舱、火星表面着陆器、火星上升飞行器、返回地球飞行器和飞行系统的电力
供应。 
　　 
　　飞向火星射入级 
　　 
　　如果从地球表面到环绕地球的低轨道的运输是用推力强大的“土星5号”或“能量号
”运载火箭，从地球低轨道射入飞向火星的轨道则用飞向火星射入级。飞向火星射入级可
能是一级核动力的火箭。飞向火星射入级长25.3米，最大直径10米。在运输航天员的飞行
中，该级用4台发动机可将航天员、飞船居住舱和下降级射入飞往火星的轨道。 

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　　双圆锥空气壳层 
　　 
　　双圆锥空气壳层就是罩在飞向火星射入级顶部的一个圆锥形罩子。飞向火星射入级的
前部是各种设备，如飞船居住舱和返回地球飞行器等，根据气动力机动和防热的需要，这
些设备不能直接暴露在外面，应该用罩子将它们罩起来。 
　　 
　　飞船居住舱 
　　 
　　航天员从地球到火星沿途是生活在飞船居住舱内。该居住舱不仅是供从地球飞往火星
的途中使用，而且到达火星后，在火星表面停留期间也使用。飞船居住舱可供6名航天员
在里面工作和生活800天，其中近200天是在旅途中，600天是在火星表面。 
　　飞船居住舱呈圆筒形、直径7.5米，长4.6米，两端各有一个呈卵圆形的顶盖，因此使
舱的总长度为7.5米。圆筒内部被一分为二，形成上下两层。每一层的直径仍为7.5米，高
3米。舱内结构和设备齐全。主要结构有舷窗、舱门、对接装置、配电系统、环控生保系
统、废物处理系统、通信系统、贮藏室、防宇宙辐射的安全装置，航天员出舱活动用的气
闸舱和进出通道等。 
　　飞船居住舱内除贮存有航天员的生活必需品外，还装有生命保障系统、植物生长系统
、医学监督和医学保障系统、舱外活动太空服、配电器材、信息管理系统、姿态控制系统
以及航天员的生活设施，如床、餐桌、烹调设备、体育锻炼设备和娱乐设备等。 
　　 
　　火星表面着陆器 
　　 
　　当飞向火星射入级将航天员、飞船居住舱、火星实验舱、上升飞行器、推进剂生产车
间和其它设备从地球推到火星时，必须先“停留”在环绕火星的轨道上，不能直接着陆在
火星表面。因为这时候这些东西的速度很大，如果不减速而让它直接着陆，必将冲击在火
星表面而被撞得粉碎。为使所有这些载荷安全着陆，必须使用火星表面着陆器进行减速。
火星表面着陆器由4部分构成：用于支持载荷的着陆器基础结构，减速用的降落伞，减速
并实现软着陆的反推火箭，最后是用于移动载荷到指定位置的表面机动装置。 
　　 
　　火星上升飞行器 
　　 
　　当航天员完成火星探测任务以后，将乘坐返回地球飞行器返回地球。但是返回地球飞
行器是在环绕火星的轨道上，因此航天员必须先到环绕火星的轨道，才能乘坐返回地球飞
行器。火星上升飞行器就是用于将航天员从火星表面送到火星轨道，并与在火星轨道上的
返回地球飞行器交会和对接。火星上升飞行器由一个上升推力系统和一个乘员上升舱组成
。上升飞行器的乘员舱内是加压的，可乘坐6名穿航天服的航天员，另外还可装载在火星
探测期间收集到的所有标本。 
　　 
　　返回地球飞行器 
　　 
　　航天员从火星轨道返回地球乘坐的是返回地球飞行器。返回地球飞行器由返回地球射
入级、返回居住舱和再入回收舱组成。当无人飞船将返回地球飞行器从地球发射到火星时
，它只进入环绕火星的轨道，并不在火星表面着陆。而且进入火星轨道以后，它将在火星
轨道上自由运行4年，直到上升飞行器在轨道上与其交会对接，航天员转移过来后，它才
离开火星轨道返回地球。 
　　 
　　飞行系统的电力供应 
　　 
　　在火星飞船系统中，凡是有航天员工作和生活的地方都需要电力供应，其中居住舱生
命保障系统耗电最多。飞行系统的电力来自太阳电池翼和再生式燃料电池，两者可提供30
千瓦的电能。★ 
　　 
　　图注： 
　　 
　　① 这是一艘科学家设想的、正在发射过程中的火星载人飞船，由于目前还没有设计
出真正的火星载人飞船来，因此这种设想的飞船与未来真正的飞船未必吻合 
　　② 这是一艘按航天飞机的主要结构和外形设计的火星载人飞船，飞船正在上升，准
备进入地球轨道 
　　③ 这艘火星载人飞船正在离开地球轨道，驶入飞向火星的轨道，由于不同科学家对
未来火星载人飞船的理解不一样，因此设想出来的飞船也各不相同 
　　④ 火星飞船经过长时间的飞行以后，快要到达火星 
　　⑤ 这是火星飞船的表面着陆器，正在准备向火星表面着陆 
　　⑥ 这是火星飞船居住舱的内部结构，居住舱内分成四层，六名航天员在里面生活和
锻炼身体，居住舱的外面是火星载人飞船的其它结构 
　　⑦ 这是具有人工重力的火星飞船, 为了防止长期失重对人体的不利影响，火星载人
飞船上必须有人工重力，只要将火星飞船的居住舱进行旋转，即可产生人工重力，在漫长
的飞往火星的旅途中，飞船都是采取这样的方式进行飞行 
　　⑧ 产生人工重力的具体办法是：火星表面着陆器与飞船居住舱分离，然后机动到居
住舱的另一端，从其顶部拉出数根长1500米的系绳，靠其自身的推力让表面着陆器与居住
舱围绕系绳的中点旋转，每分钟旋转一圈，即可产生0.38g的人工重力，图中系绳的中点
装有太阳电池帆板，另外表面着陆器的伞形空气减速装置已张开 
　　⑨ 这是一种带有空气减速装置的火星表面着陆器，空气减速装置像一把伞一样伸展
开 
　　⑩ 火星表面着陆器已着陆在火星表面，空气减速装置仍然展开，一名航天员正在从
扶梯下到火星表面。 
　　 




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