Misja referencyjna projektu Marsa

Mars Ascent Vehicle dla sześciu osób z DRA5

NASA Mars Design Reference Mission („DRM”) odnosi się do serii badań koncepcyjnych NASA nad misjami mającymi na celu wysłanie ludzi na Marsa . Powiązany termin, Design Reference Architecture (DRA), odnosi się do całych sekwencji misji i infrastruktury pomocniczej.

Są to referencyjne badania bazowe podsumowujące obecną technologię i możliwe podejścia do misji załogowej na Marsa i nie stanowią rzeczywistego programu misji. Według NASA dokumenty „stanowią„ migawkę ”trwających prac wspierających planowanie przyszłej eksploracji powierzchni Marsa przez ludzi”. Misje referencyjne projektu są wykorzystywane do badań handlu technologią , aby przeanalizować wpływ różnych podejść do misji.

Referencyjna misja projektowa (1993)

Artystyczna koncepcja siedliska na Marsie, 1993

Pierwsza misja referencyjna projektu Marsa była badaniem NASA zakończonym w maju 1993 r. Pod auspicjami Space Exploration Initiative (SEI). Celem było opracowanie „misji referencyjnej” w oparciu o wcześniejsze badania i dane, przy czym misja referencyjna służy jako podstawa do porównywania różnych podejść i kryteriów z przyszłych badań.

Badanie oparto na projekcie misji Mars Direct autorstwa Roberta Zubrina . W ten sposób nazwany Mars Semi-Direct przez Zubrina, dokonał również kilku znaczących zmian, na przykład biorąc pod uwagę większą załogę i dedykowany pojazd Mars Ascent Vehicle, który miał odbyć spotkanie na orbicie Marsa w stylu Apollo z pojazdem powrotnym Ziemi, który miał pozostać na orbicie. Misja referencyjna projektu zastąpiła poprzednią SEI jako stały plan misji.

Podejście i wyniki

Ogranicz czas, w którym załoga jest narażona na trudne warunki kosmiczne, stosując szybkie tranzyty na Marsa iz Marsa oraz przenosząc się na powierzchnię
Wykorzystaj lokalne zasoby, aby zmniejszyć masę misji
Użyj strategii podzielonej misji, aby wstępnie rozmieścić sprzęt misji, aby zmniejszyć masę i zminimalizować ryzyko dla załogi
Zbadaj trzy ludzkie misje na Marsa, które rozpoczęły się w 2009 roku
Wykorzystaj zaawansowany napęd kosmiczny (np. jądrowy napęd termiczny) do transportu w kosmosie
Ładunki wysyłane bezpośrednio na Marsa za pomocą dużej rakiety nośnej (ponad 200 ton do LEO)
Jądrowa moc powierzchniowa zapewniająca solidną moc ciągłą

Wnioski z badania były takie, że całkowita masa misji wynosiła około 900 ton metrycznych dla pierwszej załogi (3 pojazdy towarowe, 1 pojazd pilotowany). W badaniu wskazano, że rozwój dużej rakiety nośnej jest systemem długotrwałym i kosztownym, dlatego należy zbadać podejścia wykorzystujące mniejsze rakiety nośne.

Misja referencyjna projektu 2.0

W 1997 roku utworzono zespół badawczy NASA ds. Eksploracji Marsa, który opracował bardziej szczegółową wersję oryginalnej misji referencyjnej projektu. Plan opisuje pierwsze załogowe misje na Marsa z koncepcją operacji i technologii, które mają być użyte jako pierwsze cięcie w architekturze. Według raportu:

Personel reprezentujący kilka ośrodków terenowych NASA sformułował „misję referencyjną” dotyczącą eksploracji Marsa przez ludzi. Ten raport podsumowuje ich pracę i opisuje plan pierwszych misji załogowych na Marsa, z wykorzystaniem podejść, które są technicznie wykonalne, wiążą się z rozsądnym ryzykiem i stosunkowo niskimi kosztami. Architektura misji referencyjnej na Marsa opiera się na wcześniejszych pracach Synthesis Group (1991) i konceptach Zubrina (1991) dotyczących wykorzystania materiałów pędnych pochodzących z marsjańskiej atmosfery. Podczas definiowania Misji Referencyjnej dokonano wyborów. W tym raporcie udokumentowane jest uzasadnienie każdego wyboru; jednak nieprzewidziany postęp technologiczny lub decyzje polityczne mogą zmienić wybory w przyszłości.

Według Portree „Kolejna ewolucja DRM koncentrowała się na minimalizacji masy statku kosmicznego w celu zmniejszenia szacunkowych kosztów misji”. Chociaż oficjalnie nie nadano jej oznaczenia „2.0”, wersja „wyczyszczona” (to znaczy o zmniejszonej masie) z 1997 r. Jest określana w późniejszych dokumentach oznaczeniem 2.0.

Misja referencyjna projektu 3.0

Design Reference Mission 3.0 była kontynuacją badania przeprowadzonego w 1997 roku przez NASA Mars Exploration Team, którego raport został opublikowany w czerwcu 1998 roku jako dodatek do badania z 1997 roku. Deklarowanym celem misji referencyjnej było stymulowanie dalszych przemyśleń i rozwoju alternatywnych podejść: „Ma ona na celu zidentyfikowanie i wyjaśnienie„ czynników napędzających ”system lub znaczących źródeł kosztów, wydajności, ryzyka i zmienności harmonogramu. Nie stanowi ona ostateczne lub zalecane podejście do misji załogowych na Marsa. Kilka alternatywnych scenariuszy, w tym załogowe misje eksploracyjne na Księżyc, asteroidy lub inne cele poza orbitą Ziemi, a także wykorzystujące różne podejścia techniczne do rozwiązywania wyzwań związanych z misją i technologią, jest obecnie analizowanych przez Exploration Zespół. Porównywanie alternatywnych podejść zapewnia podstawę do ciągłego doskonalenia planów inwestycji technologicznych i ogólnego zrozumienia przyszłych misji eksploracyjnych załogowych. Dodatek stanowi „migawkę” trwających prac wspierających planowanie przyszłych misji eksploracyjnych załogowych do maja 1998 roku.

Raport misji referencyjnej w wersji 3.0 stwierdza:

Od prac pierwotnej Misji Referencyjnej (wersja 1.0) strategia eksploracji Marsa przez ludzi ewoluowała od swojej pierwotnej formy do strategii o zmniejszonej masie systemu, użyciu mniejszego, bardziej rozsądnego pojazdu nośnego i zastosowaniu bardziej aktualnej technologii . Działania podjęte przez Zespół Eksploracyjny są motywowane potrzebą zmniejszenia masy lotów dostarczających ładunki, a także ogólnego kosztu misji, bez wprowadzania dodatkowego ryzyka misji. Eliminując potrzebę posiadania dużego ciężkiego pojazdu nośnego i usuwając zbędny lot dostarczający siedliska w wersji 3.0, wyeliminowano dwa starty z Ziemi. Rezultatem netto jest obecna Misja Referencyjna w wersji 3.0, która wymaga wstrzykniętej masy około połowy tej z Misji Referencyjnej 1993/94”.

Misja referencyjna projektu 4.0

Celem Misji Referencyjnej Projektu 4 w 1998 roku było udoskonalenie DRM 3.0 w celu poprawy zidentyfikowanych słabości, dalsze udoskonalenie projektu i koncepcji systemów oraz ulepszenie strategii ograniczania ryzyka.

DRM 4.0 zbadał zarówno jądrowy napęd termiczny , jak i słoneczne warianty napędu elektrycznego systemu transportu Marsa.

Główne wyniki

Głównymi wynikami badania były

Włączenie pojazdu do transportu załogi w obie strony zmniejsza wymagania dotyczące niezawodności systemu z pięciu do trzech lat, ale wymaga dodatkowego spotkania na orbicie Marsa
Kompleksowa koncepcja misji pojazdu napędzanego energią słoneczną okazała się realną koncepcją, ale opakowanie i rozmiar pojazdu pozostają wysokimi biegunami
Całkowite szacunki masy misji:
- Napęd elektryczny zasilany energią słoneczną: 467 ton
- Jądrowy napęd termiczny: 436 ton
- Substancja chemiczna z hamulcem aerodynamicznym: 657 ton (podobna, ale nie identyczna koncepcja misji)