阿耳忒弥斯1号发射成功意味着什么?美国在航空航天领域的真实水平到底怎么样?
据美国国家航空航天局(NASA),当地时间11月16日凌晨,美国登月火箭“太空发射系统”(SLS)在肯尼迪航天中心发射升空,携带猎户座飞船,执行“阿耳忒弥斯1号”任务。
这次期待已久的发射是在多次推迟后进行的,标志着美国迈出重返月球的第一步。如果任务成功,美国航天局预计最早于2024年展开“阿耳忒弥斯2号”载人绕月飞行任务,最后将进行“阿耳忒弥斯3号”登月任务。
任务介绍
这次任务是NASA深空探测系统首次综合飞行测试,该系统包括美国为深空任务设计的下一代飞船猎户座、NASA登月火箭SLS和肯尼迪航天中心地面系统。其主要目标包括在太空飞行环境中演示猎户座飞船系统,并确保安全重返大气层、下降、溅落和回收。
当火箭与飞船分离,猎户座飞船将依靠临时低温推进级(ICPS)前往月球。当猎户座飞船绕地球轨道飞行并部署其太阳能电池板时,ICPS会为它提供离开地球轨道、飞向月球所需的巨大推力,引导猎户座靠近到足以被月球引力捕获的程度。
发射大约2小时后,猎户座飞船会与ICPS分离,随后ICPS部署10颗立方星。此时,猎户座飞船继续从地球轨道前往月球轨道,欧洲航天局的服务舱为其提供推力,并根据需要在途中进行轨道修正。
猎户座距离月球表面最近时只有大约97公里,然后利用月球引力进入远距离逆行轨道,彼时距离月球约6.4万公里。NASA表示,这是迄今为止为人类建造的宇宙飞船在太空中飞行的最远距离。
“阿尔忒弥斯1号”任务总飞行里程210万公里,任务持续时间约26天,猎户座飞船在太空停留的时间将比任何一艘没有与空间站对接的人类宇宙飞船都要长,最终飞船预计于12月11日溅落太平洋。
在返回地球的旅程中,猎户座飞船将再次利用月球引力。它将在准确时间点燃发动机,利用月球引力加速返回地球,以40000公里/小时的速度进入地球大气层。此时大气层将飞船速度降至大约480公里/小时,温度达到大约2800摄氏度,展现隔热罩性能的时刻就到了。
当飞船顺利进入大气层后,它将依靠降落伞在圣地亚哥海岸着陆,着陆和回收小组将负责太空舱溅落后的安全回收。
此次任务共发射11个航天器,包含猎户座-CM-002(Orion CM-002)飞船和10颗立方体卫星。
1.猎户座-CM-002飞船
“猎户座”飞船(Orion)由NASA主导,洛克希德-马丁公司研制,欧洲航天局负责服务舱研制。飞船原是NASA“星座”计划中的关键组成部分,随着“星座”计划中止而重新调整,目前已成为“阿尔忒弥斯”计划的关键。
“猎户座”飞船具有多用途、可重复使用的特点,能够到达月球、小行星、火星及其卫星等多个目的地。“猎户座”飞船由乘员舱、服务舱、发射紧急中止系统构成。飞船可搭载4名航天员,起飞总质量35.4t,入轨质量26.5t,总加压容积19.56m3,可居住容积8.95m3。其中,乘员舱是航天员的生活场所,采用类似“阿波罗”飞船的气动外形,最大直径5.02m,质量8.9t。服务舱安装飞船电源、电子设备、辐射器等,配备1台27.7kN矢量发动机,携带8.6t推进剂,具有轨道推进、姿态控制等功能,并为航天员提供所需的水和氧气。按轻度重复使用方式,飞船相关系统可使用5次;按重度重复使用方式,相关系统可使用2次。
“猎户座”飞船
2.“月球冰立方”(Lunar-IceCube)卫星
Lunar-IceCube卫星由美国莫尔黑德州立大学(Morehead State University)、布赛克公司(Busek)、戈达德航天飞行中心(GSFC)、美国天主教大学(CUA)联合设计研制,质量14kg,装有两副可展开太阳电池阵,携带宽频红外紧凑型高分辨率探测光谱仪(Broadband InfraRed Compact High Resolution Exploration Spectrometer,BIRCHES)。该立方体卫星在被释放后,将会通过一台新型射频离子发动机进入月球轨道,测量在不同的时间、纬度、月壤构成和矿物组成的条件下,月球水冰和挥发物分布的情况。
3.“月球极区氢绘图仪”(LunaH-Map)卫星
LunaH-Map)星由美国亚利桑那州立大学(Arizona State University)研制,质量14kg,带有4副可展开太阳电池阵,太阳电池阵功率为30W,携带2台中子频谱仪,将绘制月球南极的环形山和其他永久阴影区域的氢分布图。
4.“月球红外成像”(LunIR)卫星
LunIR卫星又名“天火”(SkyFire),由洛克希德-马丁公司(Lockheed Martin)设计研制,平台由提瓦克纳卫星系统有限公司(Tyvak Nano-Satellite Systems, Inc.)提供。该立方体卫星质量14kg,装有2副可展开太阳电池阵,将进行月球飞越,以测试低成本仪器。这些仪器可收集月球、火星表面光谱和热成像数据,研究月球、火星表面特征,帮助选择航天器着陆地点。
5.“由半硬着陆纳撞击器演示验证的先进月球探索技术”(OMOTENASHI)卫星
OMOTENASHI卫星由JAXA研制,该立方体卫星为半硬着陆的月球着陆器,将验证低成本月球着陆和探测技术,还将测量月球附近以及月球表面的辐射环境。在着陆之前,该立方体卫星将释放一个0.7kg的表面探测器,包括一个充气气囊和一个固体火箭发动机,发动机持续燃烧15~20s,之后着陆器与发动机分离,然后经历大约100m的自由落体运动,在撞击月球表面之前,气囊充气展开,撞击速度预计为30m/s。
6.“研究太阳粒子的立方体卫星任务”(CuSP)
CuSP由美国西南研究所(Southwest Research Institute,SwRI)研制,将研究太阳高能粒子的来源和加速机制,验证立方体卫星研究日地关系的能力。该立方体卫星将在例如“日冕物质抛射”(Coronal Mass Ejection,CME)等太阳活动之前对高能粒子进行采样,并预警可能对地球产生严重影响的太阳活动。
7.“生物哨兵”(BioSentinel)卫星
BioSentinel卫星由NASA艾姆斯研究中心(Ames Research Center)研制,用于天体生物学探测,将携带多种转基因酵母菌株的培养物,以测量和比较低地球轨道以远的深空辐射对于生物的长期影响。此外,该立方体卫星还携带1台辐射光谱仪和1台辐射测量仪。
8.“地月平衡点6U航天器”(EQUULEUS)卫星
EQUULEUS卫星由日本JAXA和东京大学设计研制,将对地球周围的等离子分布情况进行测量,质量14kg,装有两副可展开太阳电池阵,携带一个包括8台水推力器的“宝瓶座”(AQUARIUS)推进系统,将研究地球周围空间的辐射环境,同时验证在地月空间利用小推力推进器进行轨道控制的技术。
9.“近地小行星侦察兵”(NEA-Scout)卫星
NEA-Scout卫星由NASA马歇尔航天飞行中心研制,安装4副可展开太阳电池阵,携带1台光谱仪,将近距离飞越近地小行星,并利用高分辨率相机测量小行星的特性,从而验证利用立方体卫星太阳帆与近地小行星(NEA)交会的技术。
10.“阿戈尔月球”(ArgoMoon)卫星
ArgoMoon卫星由意大利阿尔戈技术公司(Argotec)研制,质量14kg,旨在演示验证小型航天器在“猎户座”的“临时低温推进级”(Interim Cryogenic Propulsion Stage,ICPS)附近进行机动和运行所必需的技术,此外还将对ICPS进行成像,以获取释放其他立方体卫星过程中的数据信息和记录,并测试立方体卫星和地球之间的光学通信能力。
11.“迈尔斯”(Miles)卫星
Miles卫星由流体&原因有限公司(Fluid and Reason, LLC)研制,质量14kg,利用复杂的机载计算机系统实现自主飞行,并使用改进的Model-H等离子推进器。
曲折历程
一开始计划7月底完成测试,准备择机发射,拉到发射场,有问题又延后。
该登月火箭发射台周围的避雷装置在8月27日的雷雨中遭到5次雷击。8月29日上午,NASA称SLS火箭在地面检查期间发现技术故障,在发射窗口期前数分钟决定推迟发射。火箭燃料几乎处于充满状态,但火箭的一个引擎排气(engine bleed)出现问题,导致引擎无法达到适宜发射的温度范围,所以叫停了此次发射。
9月3日早,NASA在官网发布消息称,定于当天发射的阿耳忒弥斯1号火箭在调试时检测到液氢泄漏问题。由于当日检测到的液氢泄漏问题无法得到解决,原定于当天下午发射的新一代登月火箭再次改期发射。在一再推迟后,美国宇航局(NASA)已经将其阿尔忒弥斯1号(Artemis 1)任务的发射日期定在9月27日。
当地时间9月21日,NASA表示,他们再次检测到sls发生液氢泄漏,泄漏与此前影响9月3日发射计划的情况具有“相同特征”。受泄漏影响,NASA一度暂停向火箭加注液氢,进行故障排除。
据美国国家飓风中心称,热带风暴“伊恩”预计将于9月最后一周袭击肯尼迪航天中心所在地佛罗里达州。美国宇航局表示,由于对热带风暴的担忧,决定放弃27日计划的发射尝试。后将火箭拖回机库。当时就判断,如果不返回机库的话,宇航局可能会在10月2日再次进行发射尝试,但如果返回了机库,试飞最早就要推迟到11月。
当地时间10月1日,美国国家航空航天局(NASA)发布消息称,本周五,佛罗里达州肯尼迪航天中心的团队进行了初步检查,以评估飓风伊恩的潜在影响。根据检查结果,“阿耳忒弥斯1号”飞行硬件并未损坏,设施状况良好,只有少数几个地方出现轻微进水。NASA宣布,决定在11月12日-27日期间发射“阿耳忒弥斯1号”。
结语
接下来就是关注全流程,看史努比能不能顺利回来啦。
然后就是24年的环月之旅。
至于你说的:“刚刚在翻阅相关问题的时候看到很多人对NASA的技术水平嗤之以鼻,甚至对曾经的阿波罗登月计划也多有质疑。但是在阿耳忒弥斯发射的直播间里听似乎专家对此次绕月计划非常敬佩,还表示3号火箭会计划搭建月球基地。”
额,别的行业不知道,但你想想,质疑nasa的人都是谁? 直播间的专家说的是什么。 航天这方面,我还是更相信专家。
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