CN109552674A - 一种地月往返运输系统及运输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地月往返运输系统及运输方法，其中地月往返运输系统包括动量转移轨道和摆渡飞船，所述摆渡飞船上设有用于产生核爆动力的动量转移装置和用于与货物舱或其他摆渡飞船连接的对接机构。本发明的地月往返运输系统以可控核爆动力为基础，可以大大降低成本。

Description

一种地月往返运输系统及运输方法

技术领域

本发明属于地月往返运输技术领域，尤其涉及一种地月往返运输系统及运输方法。

背景技术

按照目前技术水平，建立月球基地最大的难题就是月球与对球之间的物资运输。如果采用传统的推进剂，即使是能量密度最高的液氢液氧(大约是标准煤的4倍)，使用量也将是天文数字。

因此，考虑到地月往返运输成本的可接受性，必须研究一种颠覆性的推进技术。从最根本的动量守恒定律出发，但不再采用传统的向后抛射推进剂燃烧产物的方式获得前进的动量，而是采用爆炸的方式使去往地球的飞行器与去往月球的飞行器分别获得各自所需的动量。

进一步考虑到核反应的能量密度远高于传统化学反应。1千克铀裂变产生的能量相当于2.7兆千克标准煤完全燃烧释放的能量，意味着单位质量的能量密度提高了6个数量级。因此采用基于可控核爆的动量实现地月往返，可极大幅度降低建立月球基地的成本，使之具有可行性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地月往返运输系统及运输方法，降低成本。

为实现上述目的，本发明提供一种地月往返运输系统，包括动量转移轨道和摆渡飞船，所述摆渡飞船上设有用于产生核爆动力的动量转移装置和用于与货物舱或其他摆渡飞船连接的对接机构。

根据本发明的一个方面，所述地月往返系统包括n个所述动量转移轨道和m个所述摆渡飞船，满足：m＝n-1，其中，n为大于1的整数。

根据本发明的一个方面，所述摆渡飞船上设置的所述动量转移装置和所述对接机构的数量均为两个。

根据本发明的一个方面，所述货物舱通过所述对接机构与所述摆渡飞船连接时，所述货物舱舱体伸入到所述动量转移装置内部。

本发明还提供一种运输方法，包括：S1、将n个动量转移轨道按照远离地球的方向依次命名为第一动量转移轨道、第二动量转移轨道直至第n动量转移轨道；

S2、在地球表面发射货物舱至第一动量转移轨道，通过摆渡飞船的动量转移将所述货物舱抬升至所述第二动量转移轨道；

S3、在所述第二动量转移轨道上，通过摆渡飞船的动量转移将所述货物继续抬升，直至将所述货物舱抬升至第n动量转移轨道，将所述货物舱送至月面表面。

本发明的地月往返运输系统，通过可控核爆的方式实现货物舱与摆渡飞船的分离，并通过设置多个动量转移轨道，以逐级抬升的方式将货物在地月之间运输，相比于现有技术中向后抛射推进剂燃烧产物的方式而言，本发明可以大大降低成本。

附图说明

图1示意性表示根据本发明的摆渡飞船的结构图；

图2示意性表示货物舱与本发明的摆渡飞船的对接示图；

图3示意性表示货物舱伸入到本发明摆渡飞船的动量转移装置中的示图；

图4示意性表示货物舱受到本发明摆渡飞船的推动之后的分离图；

图5示意性表示本发明的地月往返运输系统的运输方法示图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

结合图1-图5所示，本发明的地月往返运输系统，包括动量转移轨道和报读飞船，摆渡飞船上设有用于产生核爆动力的动量转移装置和用于与货物舱或其他摆渡飞船连接的对接机构。

在本发明中，地月运输往返系统包括n个动量转移轨道，即地面和月面直接可以设置多个动量转移轨道，还设有m个摆渡飞船，满足m＝n-1，n为大于1的整数。

如图所示，本发明的摆渡飞船均设置有两个动量转移装置和两个对接机构，货物舱通过对接机构与摆渡飞船连接时，货物舱舱体伸入到动量转移装置的内部，之后通过动量转移装置中的可控核爆使得货物舱与摆渡飞船分离并获得期望的速度增量。

本发明还提供一种地月往返运输方法，包括S1、将n个动量转移轨道按照远离地球的方向依次命名为第一动量转移轨道、第二动量转移轨道直至第n动量转移轨道；S2、在地球表面发射货物舱至第一动量转移轨道，通过摆渡飞船的动量转移将所述货物舱抬升至所述第二动量转移轨道；S3、在所述第二动量转移轨道上，通过摆渡飞船的动量转移将所述货物继续抬升，直至将所述货物舱抬升至第n动量转移轨道，将所述货物舱送至月面表面。

具体来说，结合图2所示，以设置四级中间动量转移轨道的地月往返运输系统为例进行说明，即在地面与月面之间设置四个动量转移轨道，按照距离地面的距离逐渐增大，依次为第一动量转移轨道、第二动量转移轨道、第三动量转移轨道和第四动量转移轨道。

如图2所示，首先地球表面用火箭发射“地货1”货物舱至200km近地轨道(第一动量转移轨道)，摆渡飞船1同“月货4”货物舱(从月球发射)的组合体与之交会对接。

摆渡飞船1与“月货4”货物舱之间的动量转移装置启动可控核爆，摆渡飞船1同“地货1”货物舱组合体与“月货4”货物舱分离，摆渡飞船1同“地货1”货物舱组合体获得抬轨速度增量，抬轨至第二动量转移轨道，“月货4”货物舱获得离轨速度增量，再入大气层返回地面。

在第二动量转移轨道上，摆渡飞船1同“地货1”货物舱组合体与摆渡飞船2同“月货3”货物舱组合体交会对接。

摆渡飞船1同“地货1”货物舱组合体与摆渡飞船2同“月货3”货物舱组合体之间的动量转移装置启动可控核爆，摆渡飞船1同“地货1”货物舱组合体与摆渡飞船2同“月货3”货物舱组合体分离，摆渡飞船1同“地货1”货物舱组合体获得抬轨速度增量，抬轨至第三动量转移轨道，摆渡飞船2同“月货3”货物舱组合体获得降轨速度增量，降轨至第一动量转移轨道。

在第三动量转移轨道上，摆渡飞船1同“地货1”货物舱组合体与摆渡飞船3同“月货2”货物舱组合体交会对接。

摆渡飞船1同“地货1”货物舱组合体与摆渡飞船3同“月货2”货物舱组合体之间的动量转移装置启动可控核爆，摆渡飞船1同“地货1”货物舱组合体与摆渡飞船3同“月货2”货物舱组合体分离，摆渡飞船1同“地货1”货物舱组合体获得抬轨速度增量，抬轨至第四动量转移轨道，摆渡飞船3同“月货2”货物舱组合体获得降轨速度增量，降轨至第二动量转移轨道。

在第四动量转移轨道(100km近月轨道)上，摆渡飞船1同“地货1”货物舱组合体与月球表面用火箭发射的“月货1”货物舱交会对接。

摆渡飞船1与“地货1”货物舱之间的动量转移装置启动可控核爆，摆渡飞船1同“月货1”货物舱组合体与“地货1”货物舱分离，“地货1”货物舱获得降轨速度增量，着陆至月球表面，摆渡飞船1同“月货1”货物舱组合体获得升轨速度增量，升轨至第三动量转移轨道，开始新的地月往返循环。

以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种地月往返运输系统，其特征在于，包括动量转移轨道和摆渡飞船，所述摆渡飞船上设有用于产生核爆动力的动量转移装置和用于与货物舱或其他摆渡飞船连接的对接机构。

2.根据权利要求1所述的地月往返运输系统，其特征在于，所述地月往运输返系统包括n个所述动量转移轨道和m个所述摆渡飞船，满足：m＝n-1，其中，n为大于1的整数。

3.根据权利要求1所述的地月往返运输系统，其特征在于，所述摆渡飞船上设置的所述动量转移装置和所述对接机构的数量均为两个。

4.根据权利要求1所述的地月往返运输系统，其特征在于，所述货物舱通过所述对接机构与所述摆渡飞船连接时，所述货物舱舱体伸入到所述动量转移装置内部。

5.一种利用权利要求1-4所述的地月往返运输系统的运输方法，包括：

S1、将n个动量转移轨道按照远离地球的方向依次命名为第一动量转移轨道、第二动量转移轨道直至第n动量转移轨道；

S2、在地球表面发射货物舱至第一动量转移轨道，通过摆渡飞船的动量转移将所述货物舱抬升至所述第二动量转移轨道；

S3、在所述第二动量转移轨道上，通过摆渡飞船的动量转移将所述货物继续抬升，直至将所述货物舱抬升至第n动量转移轨道，将所述货物舱送至月面表面。