歐洲開發出核動力技術僅需56天即可抵達火星

從古代小行星的數據中發現的一條軌道捷徑使得往返火星只需 226 天，往返則需要 56 天。這條路線在太陽系目前的配置下在幾何上是有效的，並於 2031 年開通。然而，到達它需要核熱推進，這是歐洲已經與夥伴機構一起開發和測試的技術。

北弗魯米嫩塞大學的天文物理學家馬塞洛·德奧利維拉·蘇扎（Marcelo de Oliveira Souza）發現了極快的軌跡。他使用小行星 2001 CA21 的 2015 年初步軌道數據作為參考幾何模型，創建了一個分析計劃來測試傳統方法無法捕獲的地球和火星之間的轉移角。

抵抗化學推進的幾何形狀

一艘於 2031 年 4 月 20 日離開地球的太空船將在 56 天後抵達火星軌道。太空人將在火星表面停留五週，並在從火星發射後 135 天返回地球，總共執行 226 天的任務。對於往返軌跡，這個時間表比任何載人任務設計都要短得多。

光是外出旅程就需要七至九個月的化學推進力。實現 56 天運輸所需的速度摧毀了任何傳統的化學場景。該軌道的超雙曲線速度達到每秒 16.9 公里，需要比標準火星任務多 15 倍的能量。

一種名為「極限」的替代方案進一步將總時間縮短至 153 天，其中出發時間為 33 天，水面上為 30 天，返回時間為 90 天。然而，此方案所需的能量是常規任務的 40 倍，起飛速度達到每秒 27.5 公里，高於任何已使用的化學階段的理論極限。抵達火星的速度為每秒 16.6 公里，重新進入地球大氣層的速度為每秒 15.1 公里，這些數值正在測試仍在開發的熱防護材料的極限。

為什麼只有核能推進才能解決問題

這項發表在《宇航學報》雜誌上的研究得出的結論是，化學火箭無法填補這一能量缺口。唯一確定的技術手段是核熱推進（NTP），它透過反應爐核心加熱液態氫，並以大約是化學燃燒效率兩倍的速度排出氣體。

這項技術並沒有停留在理論領域。法國研究機構 CEA 於 2023 年啟動了一項名為 Alumni 的可行性研究，該研究是與 ArianeGroup 和 Framatome 合作為歐洲太空總署開發的。該機構的官方公告詳細說明，其目標是減少前往火星的運輸，減少太空人在長時間飛行期間受到的宇宙輻射。

CEA 還開發了一項名為 RocketRoll 的平行研究項目，重點關注核電推進，以執行太陽能電池板陽光不足的任務。這兩個項目都納入了歐洲技術路線圖，該路線圖的目標是在 2035 年左右推出原型，這一時間表足夠接近 2031 年的發射窗口，因此具有操作相關性。

Leia Também

三星在新日曆中延後 Galaxy S24 的 One UI 8.5 更新

排名揭示了融合懸疑、悖論和恐怖的最佳科幻電影

4000萬英鎊和埃弗頓的壓力之後，銀行陷入困境

歐洲在太空核技術方面的能力

CEA 專案經理 Xavier Averty 報告稱，該組織自 1920 世紀 80 年代以來一直在開發核熱和電力空間推進器，並且仍然是唯一擁有此能力的歐洲研究組織。累積的能力使歐洲成為唯一能夠實現快速火星旅行的技術的領導者。

Alumni 和 RocketRoll 計畫並不是孤立的舉措。它們代表了法國研究、歐洲航空航天工業和大陸航天局監管框架的戰略整合，以實現一個具體目標：使火星任務的持續時間符合航太安全和生物可行性。

透過舊資料發現方法

馬塞洛·德·奧利維拉·蘇薩並沒有引用奇異的物理學或設計新的引擎。他使用了一種方法，將舊軌道數據用作幾何過濾器。 2015 年來自小行星 2001 CA21 的數據描述了一個細長的、低傾角的橢圓形，它穿過了地球和火星的軌道。後來的觀察改進了這個軌道，改變了它的形狀，但最初的數據提供了一些罕見的東西：一個用於測試極端轉移角的參考平面。

研究人員制定了嚴格的規則：任何候選軌跡都需要保持在小行星軌道平面五度以內。他使用蘭伯特解算器（一種標準天體動力學工具，計算空間中兩點之間可能的軌跡）模擬了火星對沖的三個未來視窗。 2027年和2029年失敗了。能源需求成長過多或幾何形狀阻止迴路閉合。

2031 年窗口的表現有所不同。它產生了兩個完整的往返架構，都在四月的同一天離開地球，僅在運輸時間和火星停留選項上有所不同。

將理論變為現實

發表在《宇航學報》上的論文並未涉及飛行器工程、品質預算、入口剖面或熱吸收計算。然而，它確實提供了數位證據，表明真實軌道星曆資料中存在快速、封閉的火星任務幾何結構。此解在反映觀測不確定性的位置振盪下保持完整。

現在的問題是其他早期的小行星解決方案是否編碼類似的模型。人口調查仍有待今後的工作。目前，226天的旅程僅存在於紙面上。將其轉化為金屬和推進劑將需要一個符合幾何描述的目標的引擎。