<p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1668574162971/1668574162971.jpg" width="808" height="539" /></p> <p>本周，美國宇航局將嘗試發(fā)射阿爾忒彌斯1號任務。阿耳特彌斯1號是一次無人試飛，將發(fā)射太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)火箭，將獵戶座宇宙飛船送往月球周圍并返回，在未來搭載宇航員進行飛行之前對系統(tǒng)和硬件進行廣泛測試。</p> <p>&nbsp;</p> <p>阿耳特彌斯1號是幾個任務中的第一個，它將為后續(xù)任務鋪平道路，最終目標是在月球及其周圍建立第一個長期的人-機器人存在，以加強國際和商業(yè)合作。到目前為止，共有7名與麻省理工學院有關的宇航員&mdash;&mdash;包括01年的拉賈&middot;查里SM、08年的伍迪&middot;霍伯格、05年的賈斯敏&middot;莫格貝利、2020年的凱特&middot;魯賓斯和Berr&iacute;os年的馬科斯、15年的克里斯蒂娜&middot;伯奇博士和2021年的克里斯托弗&middot;威廉姆斯博士&mdash;&mdash;被提名為阿特米斯項目的成員。借助從阿爾忒彌斯獲得的合作伙伴和知識，NASA將著眼于人類太空探索的未來&mdash;&mdash;火星。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在這里，Olivier de Weck和Thomas&ldquo;Joey&rdquo;Murphy討論了阿耳特彌斯發(fā)射系統(tǒng)的新特點，計劃(有時是重新計劃)這樣一個重大任務的發(fā)射過程，以及阿耳特彌斯計劃對太空探索的整體影響。德&middot;韋克是麻省理工學院航空航天系阿波羅計劃宇航與工程系統(tǒng)教授，也是《航天器與火箭》雜志的主編。墨菲是博士生，也是火箭發(fā)射愛好者，他與Kerri Cahoy一起在麻省理工學院STAR實驗室與《航天器與火箭》雜志的航空航天教授兼副主編Kerri Cahoy合作。</p> <p>&nbsp;</p> <p>問:阿耳特彌斯1號和我們用來登月的前幾代運載火箭有什么主要區(qū)別?有哪些新功能和性能讓太空界對這次任務感到興奮?</p> <p>&nbsp;</p> <p>墨菲:迄今為止，只有兩個運載火箭能夠將人類送上月球。前兩次是土星5號，和N1號，這是蘇聯(lián)的登月嘗試。N1嘗試發(fā)射了四次(沒有乘員)，都以災難告終。阿耳特彌斯1號將乘坐太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)飛行，該系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)了大約10年。新探月方案的一個關鍵區(qū)別是，土星5號執(zhí)行的是完全獨立的任務。他們將指揮艙(主太空艙)、服務艙(燃料箱、發(fā)動機和其他設備)和登月艙(著陸器)全部放在一枚火箭上。這三個人登上了月球，完成了著陸，最后返回地球。阿耳忒彌斯項目則不同。&ldquo;阿耳特彌斯號&rdquo;依靠的是&ldquo;月球之門&rdquo;(Lunar Gateway)，它本質上是一個繞月軌道上的小型空間站。在宇航員離開地球之前，&ldquo;網(wǎng)關&rdquo;將在那里等待，著陸器模塊(一艘經(jīng)過改裝的SpaceX星際飛船)將與空間站對接。這意味著SLS發(fā)射所需要的只是艙內的獵戶座太空艙。因為他們不需要攜帶著陸器，所以可以攜帶大量有用的設備。&ldquo;獵戶座&rdquo;號最多可搭載4名宇航員，而&ldquo;阿波羅&rdquo;號最多只能搭載3名宇航員。阿爾忒彌斯1號的任務主要是對SLS火箭和獵戶座太空艙進行測試，以確保它們能夠成功地往返月球。計劃于2024年發(fā)射的阿耳特彌斯2號將增加宇航員，他們將繞月飛行，但不會在月球上著陸，然后返回，隨后是阿耳特彌斯3號任務。</p> <p>&nbsp;</p> <p>德韋克:SLS的正確比較應該是現(xiàn)在已經(jīng)退役的土星5號火箭，它是在阿波羅計劃下開發(fā)的，在1967年至1973年期間活躍。這里有一些數(shù)字上的比較:高度，363英尺(土星5號)和322英尺(SLS第1塊，然后增長到365英尺);到近地軌道的有效載荷，31萬磅(土星5號)，20.9萬磅(SLS Block 1，然后增長到29萬磅);此外，土星5號的第一級使用RP-1(煤油)和液氧(LOX)，而SLS使用低溫氫(LH2)和液氧。就最終能力而言，SLS Block 2和土星5號非常具有可比性。不同之處在于，土星5號是一種全新的設計，SLS重用了很多航天飛機硬件，包括固體助推器部分(5個和4個)，主發(fā)動機RS-25，以及外部燃料箱的設計。回顧過去，我們估計，國會授權的航天飛機硬件的重復使用，比一份干凈的設計增加了43%的系統(tǒng)工程工作量。所以，就我個人而言，我更希望看到一個新的火箭設計，而不是強制重復使用1970年代水平的技術。</p> <p>&nbsp;</p> <p>問:在考慮是否推遲發(fā)射計劃時，會考慮哪些因素?</p> <p>&nbsp;</p> <p>德&middot;韋克:基本上有兩個主要的發(fā)射延遲的驅動因素:(1)火箭的技術問題，其中氫氣泄漏，特別是在第一級和發(fā)射塔之間的填充點界面，是最突出的。氫非常易揮發(fā)，難以控制。由于氫氣泄漏問題，航天飛機項目已經(jīng)經(jīng)常推遲。(2)與天氣有關的延誤。最近的例子是佛羅里達州的&ldquo;伊恩&rdquo;颶風，在颶風中，火箭必須被推入垂直(運載工具)組裝大樓。所有這些都提醒我們，安全發(fā)射大型火箭沒有什么&ldquo;例行公事&rdquo;。這是一個巨大的集體努力，每枚火箭都有自己的個性和癖好。</p> <p>&nbsp;</p> <p>墨菲:如果美國國家航空航天局發(fā)現(xiàn)有任何理由相信這次任務不會完全按計劃進行，他們將取消一次發(fā)射嘗試。任何發(fā)射失敗都是極其昂貴的挫折，此外還有解決失敗并確保在未來的飛行中不會再次發(fā)生的工作。SLS不太可能飛行超過10次，從來沒有，所以我們肯定想充分利用它的每一次飛行。對于這枚火箭，甚至比其他任何火箭都要多，真的沒有出錯的余地。在阿耳忒彌斯一號上，我們看到的問題主要與氫氣泄漏有關?；鸺娜剂鲜且簹洌@是最有效的化學燃料。它的問題在于氫是一種非常小的分子，這意味著它很難被控制住。如果你把氫放在一個鋼容器里，它可以在金屬原子之間擠壓。即使是最小的微孔也會導致氫氣泄漏。這些都是SLS在最近的發(fā)射嘗試中發(fā)現(xiàn)的主要問題，也是火箭未能在9月初發(fā)射的原因。美國宇航局一直在對火箭進行調整，以阻止氫氣泄漏，現(xiàn)在泄漏似乎已經(jīng)解決了。他們現(xiàn)在遇到的問題之一是飛行終止系統(tǒng)(FTS)&mdash;&mdash;這是一個綁在火箭上的炸藥系統(tǒng)，如果任務在飛行中出錯，火箭會自毀，以防止對地面人員的任何危險。因為這個系統(tǒng)是如此關鍵和敏感，它只被認證了幾周。如果SLS繼續(xù)呆在發(fā)射臺上，F(xiàn)TS就會&ldquo;過期&rdquo;，這意味著他們需要更換SLS。不幸的是，我們最終在一個系統(tǒng)中，發(fā)射延遲會導致更多的發(fā)射延遲。</p> <p>&nbsp;</p> <p>問:我們能從這次任務中學到什么?為什么它是人類探索/太空運輸?shù)囊粋€令人興奮的里程碑?</p> <p>&nbsp;</p> <p>德&middot;韋克:這次任務本質上是人類第一次繞月任務的彩排。在&ldquo;阿耳忒彌斯一號&rdquo;中，獵戶座太空艙里沒有人類宇航員，而是裝有儀器的人體模型，以確保生命維持系統(tǒng)按計劃運行。這是一個為期約35天的&ldquo;彈弓&rdquo;任務，獵戶座太空艙將脫離地球引力，以高度橢圓形的軌道繞月球旋轉，然后返回地球，在可控的情況下落入太平洋。值得注意的是，這次任務比阿波羅計劃要長得多。阿波羅計劃的宇航員返回月球需要10-12天。</p> <p>&nbsp;</p> <p>墨菲:關于這個系統(tǒng)，我們要了解的最重要的事情是SLS是否適合發(fā)射宇航員。參加阿耳特彌斯2號任務的宇航員還沒有被選中，但當他們被選中時，他們可以放心，他們乘坐的火箭已經(jīng)經(jīng)過阿耳特彌斯1號任務的設計驗證。此外，&ldquo;阿耳特米斯1號&rdquo;還攜帶了10顆立方體衛(wèi)星作為次要的隨行有效載荷，這些衛(wèi)星將研究月球周圍環(huán)境的各個方面。這次任務為我們重返月球奠定了基礎，它證明了過去10年SLS火箭的發(fā)展都達到了頂峰，并為我們的黃金時間做好了準備。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>