NASA联手SpaceX打造登陆火星的红龙飞船任务

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先来说下备受瞩目的SpaceX首次复用发射进展，SES-10卫星已于昨日扣罩，海上回收平台已经离港出发，火箭预计于明天凌晨进行静态点火，如果测试顺利，则复用火箭发射将于下周梦想成真，此次发射预计将首次启用新研发的“回收机器人”。

此外，随着前一阵载人绕月任务的宣布，SpaceX的红龙任务似乎已被大家暂时遗忘，今天转载一篇有关红龙和NASA合作细节的解析文章，详细回顾一下这个无奈被推迟的任务框架，本文原载微信公众号“星际航行”，原作者“芷水”，转载已获得授权。

众所周知：美国有几大著名的航天科技公司，比如洛马，波音公司等。NASA为实现2033年载人飞往火星的梦想，不仅支持开发了Orion猎户座飞船和SLS新一代重型运载火箭，同时也与SpaceX这样的优秀私营公司合作，支持Dragon龙飞船和Falcon猎鹰重型火箭的开发。载人登陆火星（Human Exploration and Operations mission）这样伟大的项目必然是技术难度巨大，花费巨大，如若能充分利用商业资源和国际合作，必然能够更顺利的推动项目进展。那么小编的好奇心就来了，NASA和SpaceX的合作究竟是一种什么模式？合作点是什么呢？一起来看看这篇NASA报告吧！

【背景】2014年11月，NASA的HEO项目与4家公司签订了商业合同，并答应向他们提供NASA的技术预见和帮助。SpaceX公司研发火星货物运输系统；2015年晚些时候，SpaceX公司要求在现有合同中增加一些来自NASA的帮助，用于支持无人龙飞船登陆火星的演示任务。

【协议内容】SpaceX公司负责红龙飞船设计，硬件开发和运行，NASA在某些特殊的技术领域提供技术支持。他们之间修订签署了6个技术互换文件（TEDs)，此处是具体的合作点。

1 深空通信，信息延迟和跟踪；

2 深空轨道设计和导航支持

3 进入下降和着陆（EDL）系统的设计和分析

4 航空活动

5 飞行系统技术回顾和建议

6 行星保护指导和建议

作为回报，NASA得到EDL阶段的飞行数据，这是火星环境下飞行的核心技术。NASA通过三个理事会来提供帮助：

1 HEOMD载人空间探测任务理事会：负责全部的SpaceX的CCSC协议，提供沟通和追踪支持任务；相当于咱们的工程任务大总体；

2 STMD空间技术任务理事会：领导红龙飞船的技术验证任务的设计和提供EDL阶段的支持；相当于咱们承担红龙飞船任务的研究院；

3 SMD科学任务理事会：提供行星保护任务的支持。

建立执行委员会确保横向合作。

【红龙飞船任务描述】SpaceX 主要任务是学习如何到达及着陆火星，为将来的无人和有人任务探索做准备。

【无人火星登陆任务】图中列出了12个国家的火星任务，其中白点的未来任务，绿点的成功任务，红色的是失败的任务。围绕火星的4个圈代表飞跃，环绕，着陆和巡视行走任务。

毫无疑问到目前为止，成功的火星着陆和行走任务都是美国的，仅有4次。俄罗斯的火星任务基本都以失败告终。由此可见火星探测的难度。值得一提的是印度成功实施了一次火星环绕任务。

载人火星探测任务主要有以下8个难点：

• 需要运送20-30t到达火星表面载荷的能力

• 如果用130t/LEO能力的重型运载火箭来发射，那么每次任务都要有多枚火箭

• 再入返回速度是13.5km/s

• 从地球出发往返火星需要800-1100天，同时承受微重力和高辐射

• 轨道运输可靠性，例如电推进的能源可靠性

• 火星表面活动的稀薄大气和火星尘埃对移动车辆的影响

• 44分钟的通信延迟，每隔26个月有2周时间的无法通信

• 采用原位资源利用（ISRU）技术需要产生20t的氧气

【红龙加入对NASA的好处】有利用树立NASA在商业航天工业领域的权威；以极小的代价在NASA未来的火星登陆技术验证任务中提供火星大气层内超音速反推进飞行，即EDL阶段的核心关键数据；载人登陆火星EDL阶段的任务剖面设计都依赖于超音速飞行中的反推进数据，提供相关的数据支持；加强NASA EDL阶段的能力，为未来实现大质量物体的着陆做准备，例如火星上大质量物体弹跳着陆时的气动/加热量/轨道数据，进入表面的压力和加热量，进入制导功能；飞行中超音速飞行中反推进着陆，发动机羽流影响等。大质量物体进入火星着陆是个长期的挑战，红龙任务能够提供有效的参考。

【NASA技术支持总结】

1. 深空通信，数据延迟和跟踪：包括在深空通信和跟踪方法，频率分配，光谱分析和提供深空探测网支持；提供通信链路延迟网络服务；提供地面通信系统的支持

2. 深空轨道设计和导航支持

3. 进入下降和着陆（EDL）系统的设计和分析

4. 航空活动

5. 飞行系统技术回顾和建议

6. 行星保护指导和建议：建议SpaceX开展行星保护工作计划，帮助SpaceX补充他们的PPP，包括确认现有的软件和工具。

【目前状况和下一步计划】

NASA的技术专家的参与提高了任务成功的可能性；所有的条款都是成功谈判和认真补充了的；NASA/SpaceX举办季度会议；2016年重点聚焦系统设计，龙2飞船将用于ISS的乘员和货物运输任务；预计2018年进行第一次发射任务（事实由于载人龙飞船和重型猎鹰火箭进度的原因，首次任务已经推迟到2020年，但是任务架构基本不变，而且内容有增无减，已经从一次单纯的技术演示升格为携带实际科学载荷。）；以后每26个月有一次机会。

看了NASA和SPACE X公司的合作协议后，国内的商业航天创业者们是不是相当的羡慕嫉妒恨呢？

别着急，小编大胆预言，迟早有一日中国的商业航天会得到政府的大力支持，在中国的载人深空探测任务中充分发挥作用！

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