▲何小季(音译,Koki Ho)是美国伊利诺伊大学航空航天工程学的助理教授。
如今,将人类送入太空不再是一项不可能完成的任务,但要高效地完成这件事却并不简单,需要克服一系列的挑战。据美国物理学网4月18日消息称,美国伊利诺伊大学航空航天工程学助理教授何小季(音译,Koki Ho)的研究团队分别于去年10月和今年4月在《航天器与火箭学报》(Journal of Spacecraft and Rockets)发表了两篇研究论文,阐述了对于整合太空飞行物流手段的创新探索,其中包括构想新的月球任务、设计更好的航天飞船以及创建一个能优化燃料配给和其它资源的系统框架。
这一课题的关键是在计划的飞行时间与所需的燃料用量之间找到一个平衡点——因为飞船到达目的地的行程时间越短,其所需要的燃料也就越多,换句话说,如果飞行时间不是问题的话,缓慢而高效的低推力推进方案则是最好的选择。就这一经典的“鱼与熊掌不能兼得”的权衡局面,何小季指出,如果从一种系统成套的、包含多次发射与飞行任务的角度来进行计划安排,将有机会将发射物的重量与发射成本同时降到最低水平。
何小季介绍道:“我们的目标是让太空飞行更高效,而要做到这一点,方法之一就是思考开发整个航天发射活动的系统性设计,即把多个任务结合在一起,而不是像当年的“阿波罗计划”一样,每次任务都需要从地面把所有物料悉数重新发射一遍。在一个多任务的航天任务中,之前任务的资源能够被用于供给后续任务。具体来讲,如果之前的任务部署了一些基础设施,比如一个推进剂仓库,或者如果它已经开始从月球土壤中开采氧气,那么这些成果都将被用到下一次任务的设计与计划中。”
何小季利用已完成或是曾计划但还未执行的航天任务中的数据,创建了一个联合航天任务的模拟数据模型。该模型可以根据任务的不同参数进行修改,比如更重或更轻的航天器、指定的一组飞行目的地、飞船上人员的精确数量等等,从而验证他对这一方法能够提升效率的预测假设。
何小季的设想是:“在探索任务正式启动之前,可以提前进行一些准备任务,以便将燃料、货物或其它物资储存到轨道上的小型空间站中……而运送货物燃料的航天器可使用低推力技术,因为其所用时长并不重要;而对于载人飞船,我们会使用高推力火箭,因为载人飞船的时间非常关键。这也就意味着,由于部分燃料已经在太空站中,载人飞船便不必携带多少燃料。”