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【文/觀察者網 趙挪亞】核熱推進火箭、天梯、地球-火星經濟圈......這些以往只出現在科幻作品中的名詞，已被納入中國未來火星計劃的藍圖。

近日，2021年全球航天探索大會（GLEX 2021）在俄羅斯召開。受疫情影響，中方通過線上方式參加會議。

會議期間，中國運載火箭技術研究院（航天一院）院長王小軍發表了題為《載人火星探測航天運輸系統》的演講，除了介紹中國既往火星探測任務成就外，還透露了中國未來載人火星探測發展路線設想。

從整體來看，這一設想分成三步：第一步是機器人火星探測，包括采樣、基地選址和原位資源利用等。第二步是初級載人探測，目的是載人火星著陸和基地建設；最后一步是航班化探測，并建立地球-火星經濟圈。

為了達成這一火星計劃，中國運載火箭技術研究院已基本確定載人火星探測任務航天運輸系統的組成、特點、總體方案與設計參數。與現有的航天運輸系統相比，火星探測項目需要的運輸系統更為復雜，運輸器也將從化學推進轉變為熱核乃至核聚變推進。

王小軍在演講中認為，載人火星探測航天運輸的實現，還有著諸多技術難題，但他表示：“火星探測對人類具有重要意義，是人類走出地球搖籃，探索生命起源，拓展生存空間的重要途徑，中國的天問之旅已經啟程，載人火星探測航天運輸系統的研究更具挑戰。我們愿與國內外同行和伙伴們一道攜手，共同實現人類走向深空，漫步火星的夢想?！?

王小軍在視頻中為全球航天人士帶來《載人火星探測航天運輸系統》演講 視頻截圖（下同）

建立“地火經濟圈”，中國計劃分三步走

6月14至17日，2021年全球航天探索大會在俄羅斯召開。受疫情影響，中方通過線上方式參加會議，為與會的各國航天專業人士和媒體帶來演講。大會第二天，王小軍作為中方代表，從航天運輸和火箭科技的角度，講述了中國探索火星的歷史和未來。

不過，媒體和專業人士更為關心的，是王小軍在講座中透露的中國未來在火星建立可持續基地，乃至地球-火星經濟圈的計劃。如美國知名太空新聞專業網站“space.com”特別拎出這一計劃，進行報道。

Space.com：中國想在火星上建立可持續的存在

王小軍的演講分成四個部分：載人火星探測任務的構架分析、載人火星探測發展路線設想、總體運輸系統方案構想以及最后的關鍵技術難點。

第一部分中，王小軍表示，影響任務構架設計的因素有地火轉移軌道類型、出發時間、出發點、推進技術、是否采用氣動捕獲等。

他提出，合適的火星任務出發時間為2033年、2035年、2037年、2041年、2043年等，采用選擇高橢圓軌道（HEO）的出發較為合適。

推進技術方面，核熱推進是目前載人火星探測方案設計的重要選擇。核聚變推進理論上具有更高比沖性能，需要理論和技術的突破，適合作為載人火星探測更遠期的研究目標。此外，我國還研究將天梯這一新型運輸系統作為空間出發點，能降低火星探測運輸的規模。

而在第二部分，他提出中國載人火星探測的三步走計劃。

中方提出的三步走計劃

第一步是機器人火星探測，主要執行火星采樣返回、火星基地選址考察，原位資源利用和建設等，這一步屬于技術準備階段。

“Space.com”解釋說，原位資源利用和建設，指的是從火星地表下抽水或從直接獲取氧氣，來彌補火星探測補給限制。中方的這一計劃目的在于為初期載人火星任務搭建平臺，從軌道前哨站開始，為著陸火星，和最終建立火星基地做準備。

第二步是載人初期探測，主要執行包括載人環火軌道探測，載人火星著陸探測，以及火星基地建設等。

第三步是航班化探測，這一步是經濟圈形成階段，主要執行包括大規模地火運輸艦隊，大規模（火星資源）開發與應用。

王小軍為每一步提出了相應的航天運輸技術路線圖。如在機器人火星探測階段，中方采用大型或重型運載火箭，直接將探測器發射至地火轉移軌道。探測器則采用化學推進，選擇脈沖式合式軌道，并利用反推制動達到火星進行探測。

而在初期載人探測階段，中方針對軌道轉移設計了一種新型任務構架，該構架采用核電核熱推進組合、人貨分運，在近地球軌道（LEO）組裝，從高軌道出發，配合使用火星氣動捕獲。

初期火星載人計劃運輸系統概念圖

他詳細解釋說，這一階段內，首先由運載火箭將載貨轉移級火箭和有效載荷轉移至近地軌道，在軌組裝載貨轉移級（火箭）。地球空間擺渡級將載貨轉移級擺渡至地球高軌后，再返回近地軌道。

隨后，載貨轉移級點火進入地火轉移軌道，采用大氣捕獲和近火制動，進入環火軌道，火星著陸和上升期（MDAV）在環火軌道等待成員到達。同時，釋放火星表面設施，著陸火星表面。

到達載人轉移窗口，由載人火箭直接發射進入高軌，與載人轉移級對接，載人轉移級點火進入地火轉移軌道。載人轉移級近火制動進入環火軌道，成員通過火星著陸和上升器著陸火星表面，開展火星表面作業。

返程時，成員進入著陸和上升器，返回環火軌道，與在環火軌道上等待的載人轉移級對接后，再由載人轉移級進入火地轉移軌道，最終返回地球。

最后的航班化載人火星探測階段，中方提出將采用核動力一體化運輸模式，從地球空間驛站、日地L2等基地出發，選擇地火循環軌道，地火循環軌道上已布置轉移飛行器，轉移飛行器的推進劑由地面或空間加注站補給。

航班化載人火星探測階段運輸系統概念圖