宇宙飞船生存深空所需的五大技术

  • 小编 发布于 2019-11-26 18:44:19
  • 栏目:科技
  • 来源:太古哥
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科学家描绘的美国宇航局的猎户座航天器,因为它要旅行40,000英里完成月球的Artemis I计划,它的第一次与空间发射系统火箭的综合飞行。

当一艘为人类建造的宇宙飞船进入深空时,它需要一系列的性能来保证它和机组人员的安全。距离和持续时间都要求航天器必须有能够在离家很远的地方可靠运行的系统,能够在紧急情况下保持宇航员的生命,并且仍然足够轻,以便火箭能够发射它。

宇宙飞船生存深空所需的五大技术

Artemis登月任务将从美国宇航局的猎户座太空飞船离开地球,登上世界上最强大的火箭,美国宇航局的空间发射系统,该机构位于佛罗里达的肯尼迪航天中心,发射后猎户座飞行距离将超过月球1000倍。国际空间站只是在低地球轨道上飞行,而它比任何人类建造的宇宙飞船都要远.为了完成这一壮举,猎户座拥有内置的技术,使船员和宇宙飞船能够深入太阳系进行探索。

生存与呼吸系统

当人类在离地球更远的地方进行更长的飞行任务时,维持他们生存的系统必须是高度可靠的,同时占用最小的质量和体积。猎户座将配备先进的环境控制和生命支持系统,以满足深空任务的需要。高科技系统已经在空间站上进行的测试将从猎户座内部去除二氧化碳(CO2)和湿度。清除二氧化碳和湿度对于确保空气对机组人员呼吸来说是安全的。控制设备硬件上的水凝结,防止水侵入敏感设备或一次压力结构腐蚀。

该系统还节省了航天器内部的体积。如果没有这样的技术,猎户座将不得不携带许多化学毒气罐,否则将占用航天器内127个篮球(或32立方英尺)的空间-约占宇航员宜居区域的10%。猎户座还将有一个新的紧凑型厕所,比空间站上的马桶要小。远离地球的长时间飞行任务促使工程师们设计紧凑的系统,不仅要最大限度地利用空间让机组人员感到舒适,而且还要容纳携带足够食物和水等消耗品的体积,以便整个任务持续数天或数周。

高度可靠的系统是至关重要的,到时遥远的机组人员将不会有频繁货物补给和从地球运送零配件,即使是小型系统也必须可靠地工作,以支持太空中的生命,从工作的厕所到自动灭火系统或锻炼设备,帮助宇航员保持体能,以对抗太空中可能导致肌肉和骨骼萎缩的零重力环境。离家的距离也要求猎户座有能够让宇航员在舱内减压时能存活六天的太空服,以支持长期的回家之旅。

宇宙飞船生存深空所需的五大技术

适当推进

飞行器进入太空越远,其推进系统就越有能力精确地维持飞行路线,并确保机组人员能够回家。

猎户座有很强的能力服务模块它作为太空船的动力来源,提供了推进能力,使猎户座能够绕月球飞行,并返回其探索任务。该服务模块有33个大小不同的发动机。主引擎将在整个飞行任务中提供主要的空间机动能力,包括将猎户座插入月球轨道,以及足够强大的发射能力,使其能够离开月球轨道返回地球。另外32台发动机用于驾驶和控制轨道上的猎户座。

部分原因是由于它的推进能力,包括能容纳近2000加仑推进剂的燃料储存舱,以及在发生故障时为主机准备的后备箱,猎户座的服务模块配备了设备,能够处理长途和远距离飞行任务的严格要求,并有能力在各种紧急情况下将机组人员带回家。

宇宙飞船生存深空所需的五大技术

阻挡热火的能力

去月球不是一件容易的事,而且只有一半的路程。航天器在太空中的运动越远,返回地球时产生的热量就越多。安全返回需要技术,可以帮助航天器承受30倍的声速和热量,是熔岩的两倍,或者太阳的一半。

当猎户座从月球返回时,它将以每小时25,000英里的速度飞行,这一速度可以在6分钟内从洛杉矶到纽约市的距离。它先进的热屏蔽是用一种叫做Av外套的材料制成的,在加热时可以磨损掉的。猎户座的热屏蔽是有史以来最有效的,它将帮助飞船在返回地球大气层时承受大约5,000华氏度的温度。

在重返大气层之前,猎户座还将忍受从零下150华氏度到550华氏度的700度温度范围。猎户座的高性能热保护系统,加上温度控制,将在直射阳光和漆黑的黑暗时期保护猎户座,而它的工作人员将舒适地享受到大约77华氏度的安全和稳定的内部温度。

宇宙飞船生存深空所需的五大技术

辐射防护

当航天器执行超出地球磁场保护范围的飞行任务时,它将暴露在比低地球轨道更恶劣的辐射环境中,带电粒子和太阳风暴产生的辐射量更大,可能会对关键的计算机、航空电子设备和其他设备造成干扰。暴露在大量辐射下的人类可以经历急性和慢性健康问题,从短期辐射病到长期发展癌症的可能性不等。

猎户座从一开始就设计了内置的系统级功能,以确保在潜在的辐射事件中航天器基本元素的可靠性。例如,Orion配备了四台相同的计算机,每台都是自检计算机,外加一台完全不同的备用计算机,以确保Orion在发生中断时仍然可以发送命令。工程师对部件和系统进行了高标准的测试,以确保所有关键系统即使在极端情况下仍能运行。

猎户座在船员舱的主甲板下也有一个临时的避险处。在发生太阳辐射事件时,美国宇航局开发的计划供船上的船员使用船上的材料在舱内建立临时掩体。航天器上还将有各种辐射传感器,以帮助科学家更好地了解远离地球的辐射环境。一项名为AstroRad的研究将在ArtemisI上飞行,并测试一种具有保护生命器官和减少太阳粒子事件暴露的实验背心。

宇宙飞船生存深空所需的五大技术

恒定通信与导航

在离家很远的地方航行的航天器超越了空间中的全球定位系统(GPS)和地球轨道上的通信卫星。为了与休斯顿的任务控制中心对话,猎户座将使用美国宇航局的所有三个空间通信网络。当它从发射台上升到西斯罗那太空时,猎户座将从近地网到空间网络,由跟踪和数据中继卫星实现,并最终到达深空网络这为美国宇航局的一些最远的航天器提供了通讯。

猎户座还配备了备用通信和导航系统,以帮助航天器保持与地面的联系,并在其主要系统故障时定位。备用导航系统是一种相对较新的光学导航技术,它使用相机拍摄地球、月球和恒星的照片,并从照片中自主地三角化猎户座的位置。它的备份应急通信系统不使用主系统或天线进行高速数据传输。(完)

翻译编辑┃太古哥

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