月球基地 建立月球固定居所的挑战PDF电子书下载

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第1章 空间探索远景 1

1.1 “空间探索远景”之前的“空间探索倡议” 1

1.2 “空间探索远景”计划 2

1.2.1 第1个目标：近地轨道探索活动 2

1.2.2 第2个目标：近地轨道以远空间探索 5

1.2.3 第3个目标：支持探索空间的运输能力 6

1.3 “探索系统体系研究”纲要 7

1.3.1 “探索系统体系研究”基本规则和假设 7

1.3.2 “探索系统体系研究”的任务 8

1.3.3 任务体系概览 9

1.3.4 基准任务设计概览 9

1.4 星座计划 14

1.5 重返月球的理由 20

1.5.1 科学 20

1.5.2 技术 21

1.5.3 探索和开发 21

参考文献 24

第2章 登月竞赛 25

2.1 中国的月球计划 26

2.1.1 中国探月的历史 27

2.1.2 技术 29

2.2 日本的探月意图 30

2.3 俄罗斯的载人月球计划 31

2.3.1 联盟-K 31

2.3.2 快船 32

2.3.3 先进乘员运输系统 32

2.3.4 任务体系 34

2.4 把欧洲带到月球 35

2.4.1 并行设计设施月球任务 35

2.4.2 载人月球任务 36

参考文献 42

第3章 新一代航天运载器 43

3.1 运载火箭选择流程概述 43

3.1.1 选择乘员运载火箭 43

3.1.2 选择货物运载火箭 45

3.1.3 阿瑞斯1号与阿瑞斯5号火箭 46

3.1.4 美国国家航空航天局选择航天飞机衍生型运载火箭的原则 48

3.1.5 “探索系统体系研究”的考虑因素 49

3.2 设计阿瑞斯 51

3.3 阿瑞斯1号火箭 52

3.3.1 设计历程概述 52

3.3.2 设计批准 53

3.3.3 阿瑞斯1号火箭设计演进 54

3.3.4 星座体系需求文件的作用 55

3.3.5 阿瑞斯1号火箭第1级设计和研制进度 55

3.3.6 阿瑞斯1号火箭电子设备 59

3.3.7 阿瑞斯1号火箭安全系统 60

3.3.8 阿瑞斯1号火箭飞行试验 60

3.3.9 标称任务剖面 60

3.3.10 首次飞行试验：阿瑞斯1-X 61

3.3.11 阿瑞斯1-X火箭飞行剖面 61

3.4 研制问题 62

3.4.1 推力振荡 63

3.4.2 阿瑞斯1号火箭的批评者和支持者 64

3.5 阿瑞斯1号和阿瑞斯5号火箭的推进系统 65

3.5.1 选择火箭发动机 65

3.5.2 J-2沿革 66

3.5.3 J-2X研制 67

3.5.4 J-2X运行方案 69

3.5.5 J-2X工程 69

3.6 阿瑞斯5号火箭 70

3.6.1 阿瑞斯5号火箭概述 70

3.6.2 阿瑞斯5号火箭芯级推进 71

3.6.3 阿瑞斯5号火箭运行方案 72

3.6.4 阿瑞斯5号火箭研制问题 72

3.7 阿瑞斯5号火箭组成部分 73

3.8 牵牛星号/月球着陆舱 74

3.8.1 牵牛星号设计历程 74

3.8.2 牵牛星号的当前迭代设计 76

3.8.3 运行特性 77

3.8.4 牵牛星号运行方案 80

3.8.5 异常中止方法 84

3.9 阿瑞斯5号火箭进展 88

参考文献 89

第4章 乘员探索飞行器设计 91

4.1 乘员探索飞行器承包商研究工作 92

4.1.1 安德鲁斯空间公司的乘员探索飞行器 93

4.1.2 德雷珀实验室 94

4.1.3 洛克希德·马丁公司 94

4.1.4 诺斯罗普·格鲁曼公司 96

4.1.5 轨道科学公司 96

4.1.6 谢弗 96

4.1.7 波音公司 96

4.1.8 转型空间公司 97

4.1.9 承包商研究工作结果 98

4.1.10 乘员探索飞行器合同 99

4.2 猎户座的定义和设计 100

4.2.1 “探索系统体系研究”的作用 100

4.2.2 乘员探索飞行器设计概述 100

4.2.3 形成飞行器方案 102

4.3 猎户座权衡研究 103

4.3.1 乘员舱外形 103

4.3.2 空气动力学稳定性 104

4.3.3 弹道式进入 105

4.4 设计过程 105

4.4.1 发射 106

4.4.2 航天员居住舱 106

4.4.3 推进系统 106

4.4.4 空气动力学 106

4.4.5 着陆模式 107

4.4.6 进一步开发 107

4.5 猎户座飞船变体 107

4.5.1 模块1A和1B 108

4.5.2 货物运输航天器 108

4.5.3 基线模块2 109

4.5.4 模块3 110

4.5.5 猎户座飞船的设计演变 110

4.6 猎户座飞船的系统和分系统 111

4.6.1 猎户座乘员探索飞行器 111

4.6.2 服务舱 123

4.6.3 飞船适配器 126

4.6.4 发射中止系统 127

4.7 猎户座飞船的中止模式 129

4.8 风险评估 132

参考文献 134

第5章 月球基地 135

5.1 月球环境 135

5.1.1 地形 135

5.1.2 地质 135

5.1.3 重力 136

5.1.4 温度 136

5.1.5 大气 136

5.1.6 辐射 136

5.1.7 流星体 137

5.1.8 月尘 137

5.1.9 地震 138

5.1.10 基地位置 138

5.1.11 月球设施 139

5.1.12 月球居住舱方案 139

5.1.13 发射清单 144

5.1.14 模块布局 145

5.1.15 居住舱表面电源 145

5.2 月球生命保障 147

5.2.1 人员生命保障需求 148

5.2.2 居住舱空气问题注意事项 148

5.2.3 居住舱的温度和湿度 150

5.2.4 能量消耗 150

5.2.5 环控生保系统技术选择 151

5.2.6 理化/生物再生环控生保系统设计 152

5.2.7 火灾探测和扑救 156

5.3 可展开的居住舱结构 157

5.4 月球通信和导航能力 160

5.4.1 通信和导航概述 160

5.4.2 运行方案 160

5.4.3 下降和着陆导航能力 160

5.4.4 月面移动导航能力 161

5.4.5 放射性授时结构 162

5.4.6 月面通信系统 162

5.4.7 月面无线网状网 163

5.5 月面移动系统 163

5.5.1 机器人月球车 163

5.5.2 人工控制的月球车 164

参考文献 167

第6章 航天员的选拔和医疗要求 169

6.1 长期任务对航天员心理的影响 170

6.1.1 心理问题 170

6.1.2 航天任务中的心理问题 173

6.2 航天员选择标准 174

6.2.1 航天员的医疗选择 174

6.2.2 航天员之间的共处 179

6.2.3 航天员的组合 180

6.2.4 领导力 180

6.3 航天员训练 182

6.3.1 基本训练 183

6.3.2 月球任务训练 183

6.3.3 应对紧急情况的训练 183

6.3.4 虚拟环境发生器训练 184

6.3.5 心理训练 185

6.4 医疗保障 185

6.4.1 辐射 186

6.4.2 航天员的行为与表现 193

6.4.3 去适应作用 194

6.4.4 对策 195

6.5 医疗干预 197

6.5.1 航天员医疗训练 197

6.5.2 远程医疗 201

参考文献 204

第7章 从发射到着陆 207

7.1 任务体系 207

7.2 当前月球体系发展过程 208

7.2.1 “空间探索倡议” 208

7.2.2 探索办公室 209

7.2.3 首个月球基地研究 210

7.2.4 载人月球返回研究 210

7.2.5 十年规划团队 210

7.2.6 探索系统任务指挥部 211

7.3 月球体系 211

7.3.1 机器人先驱任务 211

7.3.2 地球到轨道运输 213

7.3.3 任务模式评估，分析周期1 213

7.3.4 任务模式评估，分析周期2 223

7.3.5 任务模式评估，分析周期3 228

7.4 部署体系和策略 235

7.4.1 基地体系 235

7.4.2 月球基地部署策略 236

7.4.3 月球体系的确定 237

7.4.4 表面体系 238

7.5 风险及可靠性分析 238

7.5.1 “探索系统体系研究”体系风险及可靠性分析 238

7.5.2 从发射到着陆的整体风险评估 241

7.5.3 运载火箭的风险 242

7.5.4 乘员探索飞行器、服务舱和月球着陆舱的风险 242

7.5.5 交会对接的危险 242

7.5.6 月球表面停留风险 243

参考文献 244

第8章 备选任务架构 245

8.1 把月球作为一个试验平台：“空间探索远景”计划与备选计划对比 246

8.1.1 人体健康和行为表现 246

8.1.2 生命保障系统 246

8.1.3 移动系统 247

8.1.4 系统可靠性 247

8.1.5 尘埃减少方法 247

8.1.6 运输系统 247

8.1.7 自主操作 248

8.1.8 重新使用阿波罗号 248

8.1.9 “空间探索远景”计划的必然性 249

8.2 直接号 251

8.2.1 直接号2.0的驱动因素 251

8.2.2 直接号的历史 252

8.2.3 丘比特发射系统 253

8.2.4 航天飞机衍生技术的集成及利用 256

8.2.5 现有技术的集成和利用 259

8.2.6 RS-68火箭引擎 260

8.2.7 丘比特发射系统的上面级 261

8.2.8 丘比特发射系统发射运载工具的基础设施 263

8.2.9 安全性分析 265

8.2.10 从航天飞机向丘比特过渡 266

8.3 直接号的月球架构 266

8.3.1 关于“探索系统体系研究” 266

8.3.2 全月面到达任意时间返回 268

8.3.3 直接号的结构优点 269

8.3.4 进度问题 269

8.4 直接号的优点和缺点 270

8.5 政策 271

8.6 对直接号的反应 272

8.7 星座计划的后续执行 274

参考文献 276

第9章 月球探索目标 277

9.1 月球先锋机器人计划 279

9.2 舱外活动 280

9.2.1 阿波罗舱外活动服 280

9.2.2 星座航天服系统 282

9.2.3 航天服的设计考虑 283

9.2.4 Mark Ⅲ航天服和REI航天服 283

9.2.5 混合航天服与REI航天服的测试 285

9.2.6 生物航天服 286

9.2.7 生物航天服仪器 287

9.3 月球科学研究 288

9.3.1 天文学与天体物理学 288

9.3.2 太阳物理学 289

9.3.3 地球观测 290

9.3.4 地质学 291

9.3.5 材料科学 292

9.3.6 生理适应 293

9.4 原位资源利用 294

9.4.1 原位资源利用系统和技术 295

9.4.2 月壤的开采 295

9.4.3 水和冰的提取 296

9.4.4 建筑材料的开发 297

9.4.5 氦-3的开采 297

9.5 制造氧气 300

9.5.1 相关因素的考虑 300

9.5.2 氧气制造方法 301

9.6 原位资源开发与集成策略 305

参考文献 306

第10章 月球太空旅游 309

10.1 太空探险有限公司 309

10.1.1 深空探索—阿尔法号 310

10.1.2 任务方案介绍 311

10.2 阿耳忒弥斯项目 313

10.2.1 阿耳忒弥斯基准任务 313

10.2.2 阿耳忒弥斯任务架构 314

10.2.3 阿耳忒弥斯航天员选择 316

10.3 比奇洛宇航公司 316

结语 319

参考文献 323

术语释义 324

缩略语 334

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