金星之路新人类航天时代的金星探索

　　前言
　　金星，轨道公转周期为224。7天，没有天然的卫星。金星是一颗与地球相似类地行星，常被称为地球的姊妹星。它有着四颗类地行星中最浓厚的大气层，其中超过96都是二氧化碳，金星表面的大气压力是地球的92倍。其表面的平均温度高达735K（462C），是太阳系中最热的行星，比最靠近太阳的水星还要热。在类前往星的任务中个经常被忽视的是，前往这颗红星球的最佳路径包括越星。载航天器可以在离开地球后，在前往星的途中接近星。这种星掠将为人类探索金星提供独特的机会。
　　金星金星任务规划
　　对于地球金星火星任务来说，在前往金星的同时可以获得来自金星的动量，利用引力弹弓可以在前往金星的情况下同时前往火星进行探测。抵近掠过金星的过程给我们探索金星提供了机会。
　　对于载人航天器，根据任务设计，载人航天器将会在离金星八个金星半径的范围内掠过，614千米每秒的速度将为乘员提供六到十二个小时以上的时间来进行金星探测。而无人探测器将会在载人航天器接近金星的过程中被分离，自行变轨进入金星轨道，并对金星大气和金星地表进行探测，这可能包括一个在轨探测器和一个登陆器。飞船会被分成很多组件从地面发射并在轨拼装，随后乘员搭乘飞船前往金星。乘员对金星进行探测后离开金星前往火星。
　　任务规划飞船和探测器设计
　　载人航天器的设计需要考虑多个方面。
　　1。成本
　　由于载人行星际飞船不可避免地造价高昂，所以飞船需要重复使用以执行多次任务。
　　2。任务时间
　　在合适转移窗口发射的飞船只需要花费不到一年时间即可到达金星。随后飞船会前往火星。飞船需要携带能够支持两到三年以上的物资才能满足任务需要。
　　3。乘员安全
　　离开地球磁场后乘员会暴露在宇宙射线之下，而这种情况随着飞船进入金星附近轨道会变得更加严峻。金星缺乏一个类似地球的磁场来保护乘员免于太阳风暴的威胁。为此，飞船可能需要携带一个磁盾或者专门的屏蔽舱室来抵挡可能的太阳耀斑爆发。
　　4。飞船引擎
　　对于不能使用离子推进的载人飞船，化学引擎或者设想中的热核动力引擎也许是不错的选择。
　　5。人工重力
　　长期微重力环境对乘员身体健康的影响不可估量，而旋转的人工重力舱可以给乘员带来合适的重力。所以，设想中的飞船需要整体旋转或是部分旋转来产生人工重力。
　　空间站
　　无人探测器同样也有很多形式。
　　1。在轨探测器
　　在轨探测器可以充当飞船与登陆器之间的中继卫星，同时也可以利用雷达和光谱仪等仪器对金星地表和大气进行扫描。
　　在轨探测器
　　2。登陆器
　　登陆器需要配备有热盾来抵御大气减速时的高温，利用一个降落伞即可使探测器在浓厚的金星大气中减速。
　　金星着陆器
　　3。地表探测车
　　一个巡游探测车可以被放置在登陆器上，使得对登陆器周围地形的探索成为可能。然而，由于金星地表的极端气压和温度，探测车的寿命并不长。
　　4。空中探测器
　　得益于金星的浓厚大气，小型的螺旋桨无人机可以轻松起飞。此外，飞艇气球类探测器在金星也是不错的选择。设想中的微风（BREEZE）飞行器也有望在金星探索中发挥巨大的作用。新概念航天器
　　1。螺旋桨无人机
　　螺旋桨无人机可以很轻松地从金星表面起飞，但是由于金星的高温和高压环境，无人机的使用寿命可能只有短短几个小时甚至几十分钟。
　　火星飞机
　　2。飞艇气球类探测器
　　利用一个气囊即可将探测设备送入金星的高层大气，以此采集金星的大气信息，这对全球气候变暖的研究有推动作用。利用一个小型核电池的电动马达可以让探测器在金星高层大气中移动。
　　飞艇或气球
　　3。金星采样返回探测器
　　由于金星的质量较大，大气稠密，常规的入轨方法目前难以做到。目前的一种方案是采集完地表和大气样本后利用飞艇将返回器送上金星的高层大气，此时在稀薄的大气中返回器可以点火入轨与轨道器对接并返回地球。
　　金星飞船小结
　　类越星期间的科学活动在许多都将成为星的彩排。抵近和越星期间的些操作将与在星附近的操作常相似。
　　金星探测器
　　一次成功的EVE任务将会为我们带来大量的科学信息。此外，一个规划合适的轨道将会使我们不但可以掠过金星收集金星的信息，还可以显著缩短一次载人火星任务所需的时间。事实上，金星距离我们比火星更加接近，而且质量较大，这使得金星成为了一个比较好的行星际探索跳板。在未来的载人探索任务中，载人航天器可以利用金星进行引力弹弓以此去往火星轨道之外的地方，例如载人地木探索等任务。所以，EVE任务可以被看作人类未来行星际探索的彩排。
　　设想中的载人土星任务
　　设想中的载人木星任务
　　在未来，金星会成为人类探索太阳系的过程中非常重要的组成部分。因此，目前的金星探索具有较为重大的意义。
　　042130218张子鹿（指导教师闻新）