第2章 载人深空探测发展概况

2.1 概述

20世纪六七十年代，美国和苏联以载人登月为目标开展太空竞赛，载人深空探测工程正式起步并成为世界大国政治角力的舞台。美国阿波罗（Apollo）载人登月工程取得巨大成功，在工程技术和科学研究上均收获颇丰。而后载人飞行转向近地轨道，深空探测则以无人任务为主。进入21世纪，全球载人深空探测呈现多元化发展趋势，在借鉴无人探测取得成果的基础上，载人深空探测的目的地逐渐明晰，即近期瞄准重返月球、远期实现登陆火星，同时有选择地探测小行星。

当前载人航天活动主要依赖近地轨道空间站，未来人类可以探索的目的地及执行的载人深空探测任务主要包括地月空间、月轨任务、深空任务、行星际运输任务及火星任务，如图2-1所示。

根据2018年国际空间探索协调小组（ISECG）公布的新版《全球探索路线图》可知（图1-4）: ①在近地轨道，主要以国际空间站（International Space Station, ISS）的运营和中国空间站的建设为主；②在月球表面及轨道任务中，无人探测主要有印度的无人月船、俄罗斯的Lunar系列任务、中国的嫦娥月球探测任务，载人探测主要有美国的EM-1和EM-2任务（Exploration Mission, EM），以及深空之门（Deep Space Gateway, DSG）任务；③在火星表面及轨道任务中，主要以无人火星探测任务为主，包括Mars 2020、ExoMars、火星环绕器任务及火星卫星探测任务等，此外为了发展载人火星探测任务能力，美国开始建造深空运输飞行器（Deep Space Transportation, DST），用于地火往返运输；④在注重构建核心能力和关键系统之外，重点开展近地轨道空间站的技术验证，并支持推动商业航天的发展；⑤以DSG任务为核心进一步开展广泛的国际合作。

图2-1 载人深空探测任务目的地及主要技术难点

图2-1所示为载人深空探测任务目的地及主要技术难点。

下面从载人深空探测任务、飞行器系统方案、关键技术的发展概况分别进行介绍。相对20世纪以任务牵引为目标的载人登月任务，近年来载人深空探测领域的发展转为能力驱动，并注重核心系统的建设和关键技术的验证。当前已经明确的核心系统包括重型运载火箭和载人飞船及深空之门（DSG），美国和俄罗斯均已进入工程研制阶段。在关键技术研究和验证上，一方面借助近地轨道国际空间站、中国空间站等平台开展验证，包括闭环生命支持、空间辐射防护、充气可展开结构、低微重力长期生存等；另一方面结合无人探测任务进行飞行验证，如行星进入与着陆、先进推进、原位资源利用、深空环境长期驻留等技术的在轨验证。