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​伊利諾大學:新的研究旨在優化太空旅行效率

將人類送入太空並有效地進行這項工作帶來了一系列挑戰。 伊利諾大學航空航太工程系助理教授Koki Ho和他的研究生Hao Chen和Bindu Jagannatha探討了如何整合太空旅行物流,

通過觀察月球任務, 太空船設計和創造優化燃料和其他資源的框架。

Ho表示, 要在時間和燃料數量之間找到一個平衡 - 在那裡快速需要更多的燃料。 如果時間不是問題, 緩慢而有效的低推力推進可能是更好的選擇。 以這個經典權衡的優勢, 何指出, 有機會看著從這些問題的時候, 儘量減少發射品質和成本競選透視發射多/航班。

“我們的目標是提高太空旅行的效率, ”何說。 “要做到這一點的一個方法是考慮戰役設計, 也就是多個任務 - 不只是像阿波羅那樣為每個任務發射一切, 在多工戰役中, 以前的任務可以用於隨後的任務, 所以如果以前的任務部署了一些基礎設施, 比如推進劑倉庫, 或者如果工作已經開始從月球上的土壤中開採氧氣, 那麼將用於設計下一個任務。 “

Ho使用以前飛行或計畫任務的資料來創建組合活動的類比模型。 該模型可以修改為包括較重或較輕的航天器, 一組特定的目的地, 船上人員的確切人數等, 以驗證他對效率的預測。

“ 車輛尺寸存在問題, ”何說。 “在我們以前的研究中, 為了使問題有效解決, 我們不得不使用簡化的車輛和基礎設施尺寸模型, 因此創建模型很快, 但模型的有效性並不像我們想要的那麼好“。

在當前的一項研究中, 何和他的同事們通過創建一種新方法來解決這些先前簡化模型中的保真度問題,

以考慮更實際的任務和車輛設計模型, 同時將任務計畫的計算負載維持在合理的水準。

“在這項研究中, 我們正在從頭開始設計車輛, 以便車輛設計可以成為活動設計的一部分, ”Ho說。 “例如, 如果我們知道我們希望在2030年代之前將人類送入太空, 我們可以設計車輛並計畫多工運動, 以在給定的時間範圍內實現最高的效率和最低的發射成本。 ”

何的研究還將推進劑倉庫的概念融入太空中, 如在收費公路上的戰略位置卡車站。 他說這是一個已經在科學家們中間徘徊了一段時間的想法。 “有些問題關於倉庫的實際效率如何, ”何說。 “舉例來說, 如果只需要提供相同或更多數量的推進劑來提供倉庫,

那麼提前發貨的意義何在?”

何的研究通過利用高推力和低推力推進系統的組合提供了這個問題的一個解決方案。

“預先準備的任務可能會提前進入軌道儲存燃料, 貨物或其他物資的微型太空站, ”何說。 “這些航天器可以預先部署, 以便它們可以在稍後部署的載人航天器上使用, 貨物/燃料航天器可以利用低推力技術, 因為到達目的地所需的時間不是對於載人飛船來說, 我們會使用高推力火箭, 因為時間是人類進入太空的關鍵, 這也意味著因為燃料已經在這些太空站上, 所以實際的載人飛船沒有攜帶盡可能多的燃料。 “

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