<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(hào)任務(wù)。阿耳特彌斯1號(hào)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(jìn)行飛行之前對(duì)系統(tǒng)和硬件進(jìn)行廣泛測(cè)試。</p> <p>&nbsp;</p> <p>阿耳特彌斯1號(hào)是幾個(gè)任務(wù)中的第一個(gè)，它將為后續(xù)任務(wù)鋪平道路，最終目標(biāo)是在月球及其周圍建立第一個(gè)長期的人-機(jī)器人存在，以加強(qiáng)國際和商業(yè)合作。到目前為止，共有7名與麻省理工學(xué)院有關(guān)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(xiàng)目的成員。借助從阿爾忒彌斯獲得的合作伙伴和知識(shí)，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(diǎn)，計(jì)劃(有時(shí)是重新計(jì)劃)這樣一個(gè)重大任務(wù)的發(fā)射過程，以及阿耳特彌斯計(jì)劃對(duì)太空探索的整體影響。德&middot;韋克是麻省理工學(xué)院航空航天系阿波羅計(jì)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(xué)院STAR實(shí)驗(yàn)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(hào)和我們用來登月的前幾代運(yùn)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(duì)這次任務(wù)感到興奮?</p> <p>&nbsp;</p> <p>墨菲:迄今為止，只有兩個(gè)運(yùn)載火箭能夠?qū)⑷祟愃蜕显虑?。前兩次是土?號(hào)，和N1號(hào)，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(zāi)難告終。阿耳特彌斯1號(hào)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(gè)關(guān)鍵區(qū)別是，土星5號(hào)執(zhí)行的是完全獨(dú)立的任務(wù)。他們將指揮艙(主太空艙)、服務(wù)艙(燃料箱、發(fā)動(dòng)機(jī)和其他設(shè)備)和登月艙(著陸器)全部放在一枚火箭上。這三個(gè)人登上了月球，完成了著陸，最后返回地球。阿耳忒彌斯項(xiàng)目則不同。&ldquo;阿耳特彌斯號(hào)&rdquo;依靠的是&ldquo;月球之門&rdquo;(Lunar Gateway)，它本質(zhì)上是一個(gè)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(guān)&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(duì)接。這意味著SLS發(fā)射所需要的只是艙內(nèi)的獵戶座太空艙。因?yàn)樗麄儾恍枰獢y帶著陸器，所以可以攜帶大量有用的設(shè)備。&ldquo;獵戶座&rdquo;號(hào)最多可搭載4名宇航員，而&ldquo;阿波羅&rdquo;號(hào)最多只能搭載3名宇航員。阿爾忒彌斯1號(hào)的任務(wù)主要是對(duì)SLS火箭和獵戶座太空艙進(jìn)行測(cè)試，以確保它們能夠成功地往返月球。計(jì)劃于2024年發(fā)射的阿耳特彌斯2號(hào)將增加宇航員，他們將繞月飛行，但不會(huì)在月球上著陸，然后返回，隨后是阿耳特彌斯3號(hào)任務(wù)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>德韋克:SLS的正確比較應(yīng)該是現(xiàn)在已經(jīng)退役的土星5號(hào)火箭，它是在阿波羅計(jì)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(hào))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(hào))，20.9萬磅(SLS Block 1，然后增長到29萬磅);此外，土星5號(hào)的第一級(jí)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(hào)非常具有可比性。不同之處在于，土星5號(hào)是一種全新的設(shè)計(jì)，SLS重用了很多航天飛機(jī)硬件，包括固體助推器部分(5個(gè)和4個(gè))，主發(fā)動(dòng)機(jī)RS-25，以及外部燃料箱的設(shè)計(jì)?；仡欉^去，我們估計(jì)，國會(huì)授權(quán)的航天飛機(jī)硬件的重復(fù)使用，比一份干凈的設(shè)計(jì)增加了43%的系統(tǒng)工程工作量。所以，就我個(gè)人而言，我更希望看到一個(gè)新的火箭設(shè)計(jì)，而不是強(qiáng)制重復(fù)使用1970年代水平的技術(shù)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>問:在考慮是否推遲發(fā)射計(jì)劃時(shí)，會(huì)考慮哪些因素?</p> <p>&nbsp;</p> <p>德&middot;韋克:基本上有兩個(gè)主要的發(fā)射延遲的驅(qū)動(dòng)因素:(1)火箭的技術(shù)問題，其中氫氣泄漏，特別是在第一級(jí)和發(fā)射塔之間的填充點(diǎn)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(jī)項(xiàng)目已經(jīng)經(jīng)常推遲。(2)與天氣有關(guān)的延誤。最近的例子是佛羅里達(dá)州的&ldquo;伊恩&rdquo;颶風(fēng)，在颶風(fēng)中，火箭必須被推入垂直(運(yùn)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(gè)巨大的集體努力，每枚火箭都有自己的個(gè)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(wù)不會(huì)完全按計(jì)劃進(jìn)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(huì)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(duì)于這枚火箭，甚至比其他任何火箭都要多，真的沒有出錯(cuò)的余地。在阿耳忒彌斯一號(hào)上，我們看到的問題主要與氫氣泄漏有關(guān)?；鸺娜剂鲜且簹?，這是最有效的化學(xué)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(gè)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(huì)導(dǎo)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(duì)火箭進(jìn)行調(diào)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(gè)綁在火箭上的炸藥系統(tǒng)，如果任務(wù)在飛行中出錯(cuò)，火箭會(huì)自毀，以防止對(duì)地面人員的任何危險(xiǎn)。因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)是如此關(guān)鍵和敏感，它只被認(rèn)證了幾周。如果SLS繼續(xù)呆在發(fā)射臺(tái)上，F(xiàn)TS就會(huì)&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(gè)系統(tǒng)中，發(fā)射延遲會(huì)導(dǎo)致更多的發(fā)射延遲。</p> <p>&nbsp;</p> <p>問:我們能從這次任務(wù)中學(xué)到什么?為什么它是人類探索/太空運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)令人興奮的里程碑?</p> <p>&nbsp;</p> <p>德&middot;韋克:這次任務(wù)本質(zhì)上是人類第一次繞月任務(wù)的彩排。在&ldquo;阿耳忒彌斯一號(hào)&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(jì)劃運(yùn)行。這是一個(gè)為期約35天的&ldquo;彈弓&rdquo;任務(wù)，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(zhuǎn)，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(wù)比阿波羅計(jì)劃要長得多。阿波羅計(jì)劃的宇航員返回月球需要10-12天。</p> <p>&nbsp;</p> <p>墨菲:關(guān)于這個(gè)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(hào)任務(wù)的宇航員還沒有被選中，但當(dāng)他們被選中時(shí)，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(hào)任務(wù)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證。此外，&ldquo;阿耳特米斯1號(hào)&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(gè)方面。這次任務(wù)為我們重返月球奠定了基礎(chǔ)，它證明了過去10年SLS火箭的發(fā)展都達(dá)到了頂峰，并為我們的黃金時(shí)間做好了準(zhǔn)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(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>