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NASA猎户座首次载人试飞 将标志通往火星旅程的重要一步

2017-1-11 08:23

摘要: NASA的猎户座飞船可以搭载宇航员们进入到太阳系更远的地方,比人类史上的任何一次都要远。宇航员们将在猎户座飞船上进行第一次试飞,目的是在深空实际环境下确认设计的飞船操作系统功能能否全部实现。猎户座的试飞行 ...

NASA的猎户座飞船可以搭载宇航员们进入到太阳系更远的地方,比人类史上的任何一次都要远。宇航员们将在猎户座飞船上进行第一次试飞,目的是在深空实际环境下确认设计的飞船操作系统功能能否全部实现。猎户座的试飞行动包括地面测试、国际空间站系统演示和无人太空试飞。在此之后的第一次猎户座载人试飞,将会成为标志美国宇航局火星之旅进程的重要一步。

在试验场(proving ground)进行的一系列任务中,这将是美国宇航局的第一次载人试飞任务。试验场是指月球周围的一个空间范围,宇航员们可以在这里建立和测试备战火星任务所需的系统。这次飞行任务将会于2021年8月在佛罗里达的美国宇航局肯尼迪航天中心执行发射。虽然宇航员的阵容只会在实际发射日的近期才决定,但是美国宇航局计划在每一次载人任务中最多让4名宇航员飞行。

“如每次的试飞,无论在决定去往月球之前还是之后,我们都会有试验的目的。”NASA华盛顿总部,探测系统开发部的副管理员代表Bill Hill说,“就像水星、双子星和阿波罗项目一样,目的是建立和展示它们在一系列任务中的功能。在这次任务里,我们将进行一系列的试验,旨在展示关键功能——包括任务规划(mission planning)、系统性能(system performance)、宇航员通信和深空导航(navigation and guidancein deep space)。”

离开地球表面

这次飞行的任务规划围绕着一个被称作“多次地月转移入轨”( multi-translunar injection,MTLI)”或“多次启动出发”的轨道( multiple departure burns)进行,其中包括从月球“搭便车”返回地球的轨道。基本上,飞船会在绕着地球飞行两次之后,周期性地发动引擎来积累足够的速度,在绕返地球之前将自己推向月球。

在发射后,飞船和火箭的上级会绕地球两周来确信系统的正常工作。猎户座会进入一个高度是100海里(nautical miles)的环形轨道,并持续飞行90分钟。人们把使飞船通过在太空中移动或者启动引擎的方式进入一个特定地环绕某个星体轨道的过程称作“轨道插入”( orbital insertion)。注释:原文为海里

沿着第一个轨道,火箭强大的上面级探索系统(EUS)和4个RL-10引擎会进行一次轨道提升,使猎户座处于一个绕着地球的、高度椭圆的轨道上。这个过程被称作地月轨道转换。“猎户座”飞完这第二个更大的、距离地球500至19,000海里的椭圆轨道,需要花费大约24小时。 作为参照物,国际空间站的轨道距离地球大约250英里。

一旦飞船完成了这两个轨道的飞行,EUS会与猎户座分离,选择和镶嵌在火箭通用机适配器内部的任何荷载也会被释放。这些荷载会单独飞行,完成它们各自的使命。

在上级火箭探索系统分离后,宇航员将会对猎户座的关键系统做一个单独测试。他们在收集和评估飞船全天的轨道工程数据之后,会使用猎户座的服务模块来完成第二次和最终的推进,也就是启动所谓的地月轨道转换。这第二次启动会使猎户座进入一个朝向月球的路径,并且结束属于这次任务的“多次地月转移入轨”的部分。

“搭便车”回地球

“地月转移入轨”会把宇航员送到月球背面的周围,最终在猎户座回地球前他们绕成8字形路径。月球的引力将会像弹弓一样将猎户座送回地球,而无须任何推进装置,这就是地月轨道“搭便车”的自由返回部分。宇航员们将在距离月球几千英里的空间飞行,与地球的相对距离平均为230,000英里。

一个灵活的任务时长允许美国航天局在白天发射、着陆和返回的阶段收集有价值的影像信息。完成这个任务最少的时间将是8天,算上等待附加分析的时间,最多可以延长到21天来完成附加的飞行测试目标。

猎户座第一次载人试飞任务轨迹

两次任务,两种轨迹

60秒的延迟视频展示,2014年5月至2016年12月马歇尔太空飞行中心4693火箭结构试验台完工画面,将对太空发射系统巨大的燃料箱进行测试。

美国宇航局将排期于2018年末一起进行太空发射系统(Space Launch System,SLS)和猎户座飞船的第一次无人飞行测试,这次测试为期约三个星期。”地月转移入轨”那个第一任务将建立在一个远月逆行轨道测试的基础之上。远月逆行轨道测试会将猎户座放在更具挑战性的轨道上,这也将是一次测试飞船在未来探索任务中将经历何种演习和环境的机会。在这个飞行过程中会要求额外的推进动作,包括飞掠月球和返回轨道点火。

“在进行远月逆行轨道的第一次飞行和第二次地月轨道转换的飞行之间,我们会展示太空发射系统和猎户座在深空探索时需要用到的全部功能。”希尔说。

“在开始的这两次试飞完成后,”希尔补充说,“美国宇航局希望每年都进行载人航天任务,具体将取决于预算和项目的成效。“

美国宇航局最近概述了深空探索的目标,并将其分为三类,分别是:太空运输、太空作业和太空保持健康。对于了解深空环境、测试功能技术而言,在试验场进行的早期任务将是推进人类登火之旅至关重要的一步。(编辑:Gary Daines 翻译:田喜粒 校译: 暗黑步行者

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