[发明专利]一种可重复使用地月运输系统及方法

说明书

本发明涉及一种可重复使用地月运输系统及方法，所述系统包括亚轨道运载火箭、天地往返飞行器、地月运输飞行器和登月飞行器；所述亚轨道运载火箭用于将所述天地往返飞行器、地月运输飞行器和登月飞行器从地面发送至地球亚轨道后返回地球；所述天地往返飞行器用于将所述地月运输飞行器和登月飞行器送入近地轨道后返回地球；所述地月运输飞行器用于将所述登月飞行器送入月球低轨道，并回收所述登月飞行器的上升级后返回地球；所述登月飞行器从月球低轨道下降着陆月面开展探测活动。本发明的可重复使用地月运输系统，具备全月面可达、任意时刻返回的任务能力，并通过返回地球重复使用的方式有效降低单次任务成本，有望推动月球探测的可持续发展。

技术领域

本发明涉及飞行器设计相关技术领域，具体设计一种可重复使用地月运输系统及方法。

背景技术

重返月球、开发月球资源、建立月球基地等载人月球探测活动已成为世界航天的必然趋势和研究热点。实施载人月球探测是推动我国载人航天持续发展、促进国家科技实力进步的科学选择和有效途径。

目前世界上载人月球项目方案主要有两类：类阿波罗(Apollo)方案以及类星际飞船(Starship)方案。类阿波罗方案的各飞行器功能严格区分，大部分飞行器不能回收。类阿波罗方案成本很高，不利于月球探测的可持续发展。类星际飞船方案仅由两个飞行器组成，方案简洁，但推进剂消耗大，设计难度高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种可重复使用地月运输系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种可重复使用地月运输系统，包括亚轨道运载火箭、天地往返飞行器、地月运输飞行器和登月飞行器；所述亚轨道运载火箭用于将所述天地往返飞行器、地月运输飞行器和登月飞行器从地面发送至地球亚轨道后返回地球；所述天地往返飞行器用于将所述地月运输飞行器和登月飞行器送入近地轨道后返回地球；所述地月运输飞行器用于将所述登月飞行器送入月球低轨道，并回收所述登月飞行器的上升级后返回地球；所述登月飞行器从月球低轨道下降着陆月面开展探测活动。

本发明的有益效果是：本发明的可重复使用地月运输系统，具备全月面可达、任意时刻返回的任务能力，并通过返回地球重复使用的方式有效降低单次任务成本，有望推动月球探测的可持续发展。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述登月飞行器还包括载人舱和下降级；所述登月飞行器的下降级将所述登月飞行器从月球低轨道减速降落至月面，进行探测活动；所述登月飞行器在月面发射时抛弃下降级；所述登月飞行器的上升级将所述登月飞行器从月面发射进入月球低轨道，然后从月球低轨道进入快速地月转移轨道，最后从快速地月转移轨道进入大椭圆地球轨道，在大椭圆地球轨道上被所述地月运输飞行器捕获后返回地球；所述登月飞行器的载人舱在地球低轨道高度处再入着陆地面。

采用上述进一步方案的有益效果是：登月飞行器的载人舱为航天员提供整个飞行任务阶段的生命支持，以及从地球低轨道再入地球着陆过程的安全保障；登月飞行器的下降级提供登月飞行器从月球低轨道着陆月面的减速动力，使登月飞行器安全着陆月球；在登月飞行器发射升空时，下降级被分离抛弃，上升级为登月飞行器提供从月面到地球低轨道的返回动力，并在地球低轨道高度处择机释放载人舱；登月飞行器的上升级继续沿着大椭圆地月转移轨道飞行并且择机被地月运输飞行器捕获回收。

进一步，所述登月飞行器的上升级上安装有同时为上升级和下降级提供动力的发动机；所述下降级包括安装在所述上升级四周的若干储箱和安装在上升级底部的着陆腿。

采用上述进一步方案的有益效果是：上升级和下降级共用一套发动机并将发动机安装在上升级上，下降级仅包括一次性使用的储箱和着陆腿，代价损失小。

进一步，所述天地往返飞行器和地月运输飞行器并排布置在亚轨道运载火箭的上端。