在1988财政年度，美国航空航天局探索处首次进行全处范围研究，有效地来提高我们对把人类生存扩大到低地轨道以远地方的可能性和可采用的方案的理解能力。主要目的是扩大基本的知识基础，以便在九十年代中期之前作出振奋人心的国策和许诺，去实现选定的某种途径。

在1988年，进行了四个具体实例研究，从一次任务直至对长期发展的一系列考察。而且，研究的技术范围从不久就能采用的直至对未来可能有重大影响的重要课题。在低地轨道上的质量从一个有人照管的月球天文台每年250公吨到火星考察每年1770公吨变化达7倍。人类探索者于2003 ~ 2014年期间抵达另一个星球表面，停留时间从14天直至几乎2年。探索者对付的重力场从0 g过渡到福博斯（Phobos，即火卫一）的1/1000 g的到月球的1/6 g和火星的1/3 g。实例研究包括：一次到福博斯考察，三次到火星考察，一个有人照管的月球天文台，和一个通往火星前哨基地的月球前哨基地。

—次到最近的火星卫星的简单任务，开头比较简单，可以导致一次较早的一一或许是首次至火星系的飞行。在福博斯上降落使用的能量比在火星表面上降落少，并且有某种迹象表明该卫星的土壤含水量大。这种发现可导致就地用水制造推进剂。

福博斯研究的主要目标是确定巨型运载火箭&地面进行大部分或全部结构装配的可行性，以免依赖于今日尚未很好掌握的空间装配与检查的作业。探索者将跨越福博斯表面调查资源和建立一个长期科学站。他们不去火星，而是直接遥控在该行星表面上的越野车、穿透器、气球和标本采集器，以便把火星和福博斯的标本运回地球。

—艘货船于2001年2月单程带着此次任务的全部设备和推进剂从低地轨道出发，8个月之后抵达福博斯，等候于2002年8月出发带着4位探索者的客船到来，由于客船只需运载最低限度供养探索者的设备和货船运载着返回使用的推进剂，沿着高能轨道飞行，探索者往返时间保持在14个月左右。发射之后9个月，探索者抵达火星轨道，与货船会合。

4位探索者中有2位使用一艘旅游船到福傅斯表面，考察20天。另外2位则遥控越野车和从火星表面取得标本。在火星系30天之后，探索者把货船上推进剂搬到客船，准备回家。在地球空间，乘员舱（唯一保留的一项设备）完成《阿波罗》飞船那样直接再进入任务。

第二个实例研究作三次考察去探索火星表面。与第一个实例相反，执行任务的宇宙飞船是在低轨道设施上装配，不需要巨型运载火箭。一旦到了火星表面，探索者将调查当地地形和地质构造、查找过去或现在的生命踪迹，安置长期星球物理学仪器，收集运回地球的标本。其中每项任务都要依靠人和机器人去探索，每次在火星上降落地点都不相同。

这个实例研究使用与福博斯考察实例研究所用的相同的分开运输方法。第一次考察从2005年9月发射一艘货船开始，该船装载着升/降飞行器、火星表面住宅、勘探设备和返回地球使用的化学推进剂，沿着最小能量轨道飞往火星。大约15个月之后，乘坐8人的客船沿着短距离轨道离开。

经历8个月旅程之后，探索者与货船在火星轨道上会合。4位探索者花20天时间考察火星表面，其余4位则把货船上返回使用的推进剂搬到客船上，在火星轨道上进行科学考察，帮助在火星表面上正在进行的各项活动。在火星系30天之后，探索者离开，飞回地球，6个月之后抵达。此项有人驾驶任务要用15个月稍多一些时间。

在下二次最佳发射时间里（大约每26个月一次），成对的货船和客船再次飞往火星。这二次任务包括人类对福博斯和狄莫斯（Deimos，即火卫二）的探索。

第3个实例研究着重于月球的远侧，那里很寂静，无地震，没有地球电子噪声，可能是太阳系中进行天体物理观测的最佳地方。建在那里有人照管的科学站凭借光学望远镜阵、星体监测望远镜相射电望远镜几乎完全覆盖了无线电和光学频谱。这个科学站将是地质勘探基地，并设一个最新的生命科学实验室。

建立这种天文台涉及到于2004年开始的连续2年每年派出一艘货船和一艘乘坐4人的客船。此后一年一次的任务都运送人和货。每次往返十多天，其中包括探索者在月球表面上最多停留14个地球日。由于停留时间短，并且要到不同地点，探索者要用月球降落器作为他们的住宅。

使用具有增压舱能够行驶10公里左右的越野车，探索者要在1个月球白天（即14个地球日）期间进行实验和维修设备，省去在月球夜间占用此种设施所必备的基础结构。仪器的数量及其精密程度可能随经验以及科学站的建立与保养情况而增加。一旦投入使用，天文设施必须由人来维修，每三年一次，在非维修年份，2位探索者要乘具有增压舱的越野车作几次考察性旅行，另外2位则遥控自动越野车作长途旅行。

第4个实例研究遵照国家空间委员会的建议：在内层太阳系范围内建起“星球之间桥梁”和探索者学会在“地球以外”生活。此项研究设法发展一个几乎自给自足能供养人类的场所，首先在月球上，准备进一步扩展到火星。其目标是保持比较稳定而适当的投资，满足考察所要求的。选定了一个最佳值去控制投资额：对于考察火星而言，每年在低地轨道上的质量，要低于该任务所需质量的一半。

于2004年开始，将飞往月球。探索者乘坐着化学火箭推进的客船；另一艘飞船拟使用核电推进装置去运送大部分货物。建立一个永久性月球基地要花几年时间，并且要在人在行星上长期居住（例如生命科学、心理效应和人动力学）、勘探当地资源和科学考察方面积累经验。重点是从月球土壤制造液氧，以便推进以后去火星的飞行任务。这些飞行任务的具体时间表一直是未定的，但是大约在2010年之前，前哨基地应当制造出足够的推进剂，工作经验应足以着手火星任务。

首先，一艘电推进货船运送着设备舱和旅游舱在火星和福博斯之间飞行。当接近火星时，该船把通讯卫星投进同步轨道，把自动探测装置送到狄莫斯，接着抵达福博斯安置一座水和液氢与液氧工厂。运输计划随福博斯推进剂而定。

在下一次地球 - 火星最佳发射时间，一艘来自月球任务再次使用的货船运送无人的火星客船到月球附近，充注月球的液氧。接着，电推进的货船运送该客船到定位轨道（holding orbit），分开，返回低地轨道等候下一次运送任务。然后，第一位探索者登上火星客船，作完各个系统检查之后，开始去火星的3个月旅程。该探索者拟在火星上停留一年左右，在执行几乎长达3年任务之后返回地球。有各种各样主张，其中包括：该飞船不在火星降落在大约600天之后返回地球的紧急旁掠任务，在火星上停留长达60天，或在火星上停留2年。此后的客、货任务将建造火星前哨基地。

任务持续时间从在0 g环境中往返14个月至在人造重力环境中往返3年（其中包括在火星表面1/3 g环境中停留1年）。所有实例都假定利用国际空间站来论证：装配与测试；人的安全性、性能和忍受时间；以及生命保障系统的性能。除福博斯考察实例研究外全都依赖空间站或某种改型进行运输船生产。

所有4种实例都依赖于C型航天飞机，先进的发射设备，或重型运载火箭。虽然正在进行分析，但是1988年各种实例研究结果都表明，最小载荷约为91公吨，在地球表面和低地轨道之间一次需要运送多达20人，这些都取决于装配与测试的自动化程度。正在进行的种种研究都使用具有更大承载能力的Z型航天飞机，以减少在轨道上的人数。

所有实例都依赖于气动力减速与气动力截获、低温流体管理、先进化学推进装置和先进生命保障系统的技术发展情况。核动力是前哨基地和电推进装置必备的。

地球轨道上的质量要求发现是变化的，对于短距离轨道而言，多于2倍，但对于组合轨道而言，则少于2倍，此处任务时间安排是把始点行星和终点行星置于一条直线上，使推进剂消耗量最小。

在其第一年期间，美国航空航天局探索处逐渐奠定了十分广泛的知识基础，并且在今年年底以前准备确定可供选择的任务。如果九十年代投资水平比较适当，那么月球基地或火星考察的开发阶段可以在跨世纪之前开始。不过，除非我们今日着手制定出基础规划——“自由号”空间站，“导航器”技术，生命科学研究，重载发射能力，先驱者任务——这些大胆冒险将依然是一场梦想，始终是20年以后的事。

[Aerospace America，1989年4月号]