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美国猎户座飞船想要征服火星!需攻克这5大难题

“猎户座”(Orion)飞船是NASA为星座计划研发的新一代载人航天器,旨在2020年将人类再次送往月球,接着征服火星等太阳系内目标。

来源:网易科技
发布时间:2月前 阅读量:155651 评论量:0 收藏量:0

据NASA官网报道,当载人宇宙飞船进入深空后,需要很多技术保护人员和设备的安全。由于宇宙飞船在太空飞行的距离和时间都很长,要求各个系统在远离地球的情况下都能可靠运行,在紧急情况下也能让宇航员活下来,同时重量不能太重否则火箭无法将其发射升空。

NASA(美国航空航天局)的猎户座飞船将依靠世界最强大火箭SLS(太空发射系统)离开地球,开始执行探月任务。猎户座飞船将从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射并飞越月球,飞行距离将超过国际空间站距离地球的1000倍,超越以前任何载入飞船。为完成这个壮举,猎户座飞船内置了可帮助其深入探索太阳系的新技术。

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生活和呼吸系统

由于人类要远离地球进行更长距离的探索,因此系统必须非常可靠,能保证人员安全,同时将重量和体积降至最低。猎户座飞船装备了先进的专为深空探索任务设计的环境控制和生命支持系统。在国际空间站上测试的高科技系统可用于清除猎户座飞船内部的CO2和湿气,确保人员呼吸空气的安全。控制飞船硬件的水凝结可防止水进入敏感设备或腐蚀第一层抗压结构。

新系统还节省了飞船内部空间,没有这种技术,猎户座飞船将不得不携带很多化学品罐,而这些化学品罐将占32立方英尺空间,约为宇航员居住空间的10%。猎户座飞船还有新的紧凑型卫生间,比国际空间站的小。探索任务需要长期远离地球,促使工程师设计紧凑型系统,不只是尽可能让宇航员活动空间大些,而且也是为了容纳足够食物和水以应对数日或数周的飞行。

由于飞船长距离飞行,无法像空间站一样获得地球不断供给,因此高度可靠的系统非常重要。即使小系统也必须可靠,从马桶到自动灭火器,或健身设备,都是维持在太空生活的重要系统。远离地球也要求猎户座飞船的宇航服能在舱内压力下降时保证宇航员能活6天,直到飞回地球。

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推进系统

飞船进入太空更远,更需要推进系统保持精确,确保航天员安全回到地球。猎户座有着高性能辅助设备舱为飞船供电,提供推动力确保飞船绕月飞行和返回地球。辅助设备舱有33个不同尺寸的引擎,主发动机将在整个探索任务中提供主要操作性能,包括让猎户座进入月球轨道,点火离开月球轨道返回地球。另外32个引擎用于猎户座在轨的转向和控制。

部分由于其推进系统的能力,包括可装近2000加仑燃料的油箱和在主发动机失灵时的备用发动机,猎户座辅助设备舱可处理长时间和远距离的飞行精确性,有能力在面临各种紧急情况时将宇航员安全带回地球。

隔热技术

探月任务并非易事,飞到月球只是一半,飞船在太空飞行距离越远,在返回地球时产生的热量越多。要安全返回需要帮助飞船经受30倍音速,2倍于熔岩温度或太阳表面温度一半的技术。当猎户座从月球返回,速度接近25000英里/小时(4万公里/小时),采用AVCOAT材料制作的先进隔热防护屏可抵御温度的升高,猎户座的防护屏是迄今最大的一个,在飞船重返地球时可经受约5000华氏度的高温。

在重返地球前,猎户座也将经受700度的温差,最低为-150华氏度,最高为550华氏度。猎户座的高性能隔热系统与热控制系统,将保护飞船免受阳光直射和无阳光时候低温的侵害,使得内部温度始终保持在77华氏度(25摄氏度),让宇航员享受安全和稳定的内部环境。

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防辐射技术

由于飞船离开了地球磁场的保护,暴露在恶劣的辐射环境中,带电粒子和太阳风可破坏电脑、航空电子和其他设备。暴露在大量辐射环境下,人会出现长期或严重的健康问题,短期内会出现放射病,长期会发展成癌症。猎户座内置的系统级功能可确保飞船在辐射环境下元器件的安全。例如,猎户座装备了4台相同的电脑,每台都能自我检测,还有一台完全不同的备用电脑,确保飞船在被辐射损坏时依然可发送指令。

工程师按照高标准测试零部件和系统,确保所有关键系统能在极端环境下运行。猎户座也在乘员舱主甲板下安装了临时太阳风防护屏。NASA制定了飞船宇航员可在太阳黑子爆发时,利用飞船自身材料制作临时防护屏的计划。飞船上还有各种辐射传感器,可帮助科学家更好了解远离地球时的辐射环境。

在Exploration Mission-1中,科学家测试了AstroRad试验背心,保护宇航员的重要器官,减少暴露在太阳粒子的辐射下。

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通信和导航系统

飞船进入太空后,无法使用全球定位GPS系统和地球轨道的通信卫星。与休斯顿的航天控制指挥中心交谈后得知,猎户座的通信和导航系统将依靠NASA的跟踪和数据中继卫星系统和深空网络。猎户座还装备了备用通信和导航系统,在主系统失灵后帮助飞船与地面联系并引导飞行。

备用导航系统是新的光学导航技术,利用摄像头拍摄地球、月球和其他星星的照片,并自动给猎户座定位。其备用应急通信系统可不使用主系统或天线进行高速数据传输。

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