几年前,伊桑??麦克唐纳研究过一种有动力版本的循环飞行器,假设采用上述低推力推进方式。他计算出一个可能的飞行窗口:2022 年 2 月 23 日从地球出发,一年多后(2023 年 3 月 7 日)抵达火星,仅一个月后(2023 年 4 月 6 日)就从火星启程返回地球,最终在 2024 年 5 月 20 日回到地球。这种方案在火星停留的时间很短,但非常适合船员轮换任务:新船员乘坐穿梭机在一个月内抵达火星表面,与驻火星团队交接物资、帮助新成员适应正在开展的项目,随后便可搭乘飞行器返回地球。
这种有动力航线还有一个优势:抵达火星时,飞行器相对于火星的速度仅为 5 千米 / 秒;而常规的无动力(弹道式)循环飞行器,从地球抵达火星时的相对速度为 11 千米 / 秒,从火星返回地球时的相对速度为 6 千米 / 秒。这意味着,往返于行星与循环飞行器之间的穿梭机,无需消耗大量燃料就能完成轨道转移。
无论是有动力还是无动力版本的循环飞行器,在轨道上部署多艘(通常是两艘)时效率最高。不过,我们也可以在任意循环轨道上部署一对互补的循环飞行器。瑞安??拉塞尔和塞萨尔??安帕发现了 24 种地球 - 火星循环飞行器,其轨道周期为 2 至 4 个会合周期;若周期为更多会合周期,这类循环飞行器的数量会更多;此外,还有数百种非弹道式循环飞行器 —— 这类飞行器需要进行一些有动力的轨道机动。
由于这些循环飞行器通常是为特定方向的航行设计的(要么从地球到火星,要么从火星到地球),我们通常将前者称为 “上行扶梯”,将后者称为 “下行扶梯”。不过,前往金星或水星的循环飞行器是个例外 —— 由于太阳位于