美“太空发射系统”2018年首飞 开启探测之旅

2016-02-09 10:45 中国网        窦豆 我
核心提示： 美国航天局2月2日宣布，为深空探测任务研制的大推力运载火箭——“太空发射系统”（SLS）将在2018年执行首次飞行任务，届时将不仅发射“猎户座”飞船，还将发射13颗被称为“立方体卫星”的微型卫星。
美国航天局2月2日宣布，为深空探测任务研制的大推力运载火箭——“太空发射系统”（SLS）将在2018年执行首次飞行任务，届时将不仅发射“猎户座”飞船，还将发射13颗被称为“立方体卫星”的微型卫星。“太空发射系统”首次任务将飞到比月球更靠外的一个稳定轨道上，主要目的是测试该火箭与“猎户座”飞船整合后的性能，此次发射的飞船将不载人。

人类史上运载能力最强的超级火箭——“太空发射系统”

1960年代，美国宇航局研制了世界上最强大的“土星五号”运载火箭，能够将人类送上月球。现在美国宇航局仍然在研制更大更强的火箭，该火箭被命名为“太空发射系统”，高度比自由女神像还高，重量超过7架满载状态的波音747客机，是世界上唯一一种能够将12头成年非洲象（平均一头10吨）送入轨道的超级火箭。“太空发射系统”火箭的系统工程师斯坦利认为这是一型独特的火箭，能够让我们重返月球、登陆小行星和火星，将人类送往太阳系各个角落。

“太空发射系统”是一种从太空梭演变而来的运载火箭，由美国国家航空暨太空总署设计，主要目的是维持星座计划的进行以及取代已经退役的太空梭。初步设计显示，太空梭主引擎和太空梭固体助推器都会被作为本计划的一部分。2011年5月，美国国家航空暨太空总署宣布将已取消的星座计划中的“猎户座”继续开发，并命名为“多功能人员酬载舱”。

2011年9月所公布的资料显示，第一阶段载人任务会使用一对太空梭固体助推器以及三颗太空梭主引擎的改进版本（RS-25D/E），第二节则选用J-2X发动机。第二阶段货舱任务会使用一对太空梭固体助推器的加强版以及五颗太空梭主引擎的改进版本。2011年9月14日，美国国家航空暨太空总署确定新一代“太空发射系统的设计，并说明美国可以将太空人运送到更远的地方，并且做为人类太空探测的基石。

最初，“太空发射系统”将有能力向太空发射77到110吨货物，可用于发射6人“猎户座”多功能乘员舱，最终的运载能力将达到143吨，甚至有可能达到165吨。相比之下，曾将宇航员送上月球的“土星V型”火箭运载能力为130吨，航天飞机的运载能力为27吨，当前最大的无人火箭更是只有25吨左右。

美国国会规定了“太空发射系统”火箭的一些设计元素、最后期限以及需要满足的要求。退役的航天飞机的主发动机虽然采用液体氢和液体氧，但还是需要借助固体燃料推进器进入轨道。固体燃料火箭推进器在设计上成本更低，但由于推进器存在的缺陷，“挑战者”号航天飞机最后于1986年发生空难。

据纳尔逊估计，太空发射系统开发成本预计可以达到180亿美元，即在2012年至2017年间，每年将编列30亿美元的预算，其中100亿美元用于太空发射系统本身，20亿美元改建发射台及该乃迪太空中心，60亿美元用于猎户座载人舱组的研究、制作。格斯滕迈尔并未透露新型火箭研制计划的总估计投入，但一名消息人士表示总投入估计可达到360亿美元左右。

“太空发射系统”将重启依靠液体燃料探索太空的新时代

“太空发射系统”采用液体燃料，而不是固体燃料火箭推进器，与“阿波罗”号任务采用的火箭更为接近。研制这种新型火箭体现出美国太空探索重点发生改变，放弃小布什政府提出的以固体燃料火箭为主的月球探索任务。斯坦福大学教授、前宇航局高管斯特科-哈巴德表示：“太空探索的未来将依靠可靠的液体燃料技术。”

据以匿名方式接受采访的宇航局高管透露，在本世纪20至30年代，宇航局将在15年以上时间里每年制造和发射大约一枚火箭。2017年，宇航局将进行第一次无人试射，2021年进行第一次载人发射，2025年将搭载宇航员奔赴地球附近的一颗小行星。宇航局希望在30年代使用火箭向火星派遣宇航员，首先环绕这颗红色星球飞行，而后进行登陆。

宇航局希望将向国际空间站运送宇航员的工作交由私营公司完成，同时租用巨型“太空出租汽车”，依此节省资金。节省下的资金将用于地球轨道和地月系统以外的太空探索。令哈巴德感到担忧的是，宇航局拥有“超支”传统，航天飞机计划的费用便达到最初预算的两倍左右。新火箭的研制也可能延续这一不良传统，最后不得不“克扣”其他任务的资金，填补“太空发射系统”火箭计划的资金缺口。

2015年3月11日，美国国家航空航天局（NASA）承担了“太空发射系统”的助推器任务，整个试射过程进展顺利。试射任务于当地时间3月11日下午3时30分进行，整个过程持续126秒，这架耗资360万美元（约合人民币2254万）的运载火箭发射时会产生2500℃的高温。当“太空发射系统”正式发射时，它将使用两个助推器帮助其成功发射。

按计划，“太空发射系统”在首次飞行中，将会把“猎户座”飞船送到月球之外的一个稳定轨道上；当“猎户座”飞船与火箭分离且飞到安全距离时，将从飞船上一个个地释放这些微型卫星。最终，微型卫星将打开信号传送器发送信号，地面接收站将通过收听信号确认它们是否工作正常。

“阿波罗”之后的新一代载人航天工具：“猎户座”飞船

“猎户座”飞船将是继航天飞机后美国正在测试中的新一代载人航天工具。“猎户座”飞船是美国国家航空航天局“星座计划”的一个关键组成部分，可同时向国际空间站输送6名宇航员，并能够同时向月球输送4名宇航员，首飞时间最初定于2015年。

2010年初，因为资金短缺、进度拖后、设计思想有争议等原因，美国政府终结星座计划，“猎户座”飞船也随之成为泡影，后又通过计划。2013年11月，据美国宇航局网站报道，美国首个深空载人飞船——“猎户座”飞船进行了首次通电测试，从而为2014年首次发射升空铺平道路，这是“猎户座”飞船研制过程中的一项重要里程碑。

美国宇航局为打造“猎户座”飞船已经花费90亿美元，计划于2021年首次载人飞行，一旦充分运作，飞船可承载4至6名宇航员离开地球轨道，执行飞往月球、登陆小行星，乃至最终到火星的探测任务。由于是第一次升空试飞，因此飞船不载人。即便如此，美国宇航局仍然表示，这是一次重大的进展，将是1972年12月“阿波罗17”号进行最后一次载人登月后，首个外层空间载人探索计划。“猎户座”飞船的发射被视为美国航天飞机退役后最受瞩目的航天事件，令外界关注美国今后航天发展。

“猎户座”的载人模块由美国洛克希德·马丁公司建造。尽管其采用了与“阿波罗”飞船相近的设计理念，但其采用的计算机系统比之前任何载人飞船都要先进，载人模块也使用了多项较为完善的技术。比如自动对接系统，该系统允许在紧急情况下由宇航员全权控制。改进过的废弃物管理设备，包括一个微型野营式马桶，以及一个在航天飞机和国际空间站中已投入使用的不分性别的“便溺管”。

载人模块的一大特点在于可重复使用。根据NASA的计划和相关设计，每一个模块可以执行最多10次飞行任务，目的在于可形成包含载人及无人驾驶的“猎户座”飞船编队。整个模块的隔热方式和飞船中其他非关键部位一样，都是用诺梅克斯材料制成的隔热毡进行包裹。可重复利用降落伞是基于“阿波罗”号及航天飞机固体助推器的降落伞进行设计的，并同样使用了诺梅克斯布料来制作。“猎户座”的载人模块只能通过在水上降落来实现回收。美国以往的“双子星”以及“阿波罗”飞船都是在海面降落，但“猎户座”通过改进，未来也可以在地面着陆。

立方体卫星以低廉的部署成本配上小型推进系统换来大能量

立方体卫星是帮助研究者指挥进行简单的太空观察和对地球大气层进行测量的设备。立方体卫星可以捆绑在一枚大的火箭运载平台上面，发射只需要额外4万美元的花费。它大约1公斤重并且用在不需要精确的轨道控制上，允许卫星移动较大的距离并且完成更艰巨的任务。其优点是部署相对廉价：发射一枚火箭可能花费5千万到3亿，然而一个立方体卫星可以捆绑在一枚大的火箭平台上面，只需要额外4万美元的花费。但小尺寸也意味着其缺少机载的推进系统。

麻省理工学院（MIT）助理教授保罗•勒让诺（Paulo Lozano）正在设计一个小型的推进系统。它大约1公斤重并且用在不需要精确的轨道控制上，它允许卫星移动较大的距离并且完成更艰巨的任务。使用来自科学研究的空军办公室资金，勒让诺一直在开发制造迷你推进器的技术。空军和其他政府机构对使用能在太空不同轨道之间移动的立方体卫星很有兴趣。立方体卫星的目标是拥有一个可以留出更多装载量或装载空间的太空引擎。

勒让诺的设计依赖于一个使用电能从一种液体盐里面提取正负离子的物理过程，这种液体盐即是在实验室里制好的系统推进剂。然后，来自立方体卫星上的主要能量源，通常是电池或者太阳能板转化来的电能，应用到一个邮票大小的结构中。这个薄面板由1000个多孔的聚在一起的类似针状物的金属结构制成，并且在每个针状物上面都有数克的液体离子。通过施加电压，从液体提取离子加速到一个非常高的速度，然后强迫它们飞离的电场就被创造出来，这一过程创造了足够强的离子力来产生推进力。鉴于化学燃料火箭浪费太多的推进剂难以实现飞船速度的静变化，电力推进器仅使用一小点推进剂就可以做同样的任务。

美国航天局表示，把一些微型卫星作为次要载荷发射到近地轨道之外，同样有助于推进未来人类在深空的探索任务，包括火星旅行的任务。因为目前，微型卫星基本局限在近地轨道上。该机构相关负责人比尔·希尔当天在一份声明中说：“‘太空发射系统’为在近地轨道之外执行科学任务、测试关键技术提供了极好的机会。这枚火箭能力之强前所未有，能把‘猎户座’飞船送入深空，还能携带13颗微型卫星，以最小的成本推进我们对深空的认知。”

http://www.cannews.com.cn/2016/0209/147472.shtml2016-02-09 10:45 中国网        窦豆 我
核心提示： 美国航天局2月2日宣布，为深空探测任务研制的大推力运载火箭——“太空发射系统”（SLS）将在2018年执行首次飞行任务，届时将不仅发射“猎户座”飞船，还将发射13颗被称为“立方体卫星”的微型卫星。
美国航天局2月2日宣布，为深空探测任务研制的大推力运载火箭——“太空发射系统”（SLS）将在2018年执行首次飞行任务，届时将不仅发射“猎户座”飞船，还将发射13颗被称为“立方体卫星”的微型卫星。“太空发射系统”首次任务将飞到比月球更靠外的一个稳定轨道上，主要目的是测试该火箭与“猎户座”飞船整合后的性能，此次发射的飞船将不载人。

人类史上运载能力最强的超级火箭——“太空发射系统”

1960年代，美国宇航局研制了世界上最强大的“土星五号”运载火箭，能够将人类送上月球。现在美国宇航局仍然在研制更大更强的火箭，该火箭被命名为“太空发射系统”，高度比自由女神像还高，重量超过7架满载状态的波音747客机，是世界上唯一一种能够将12头成年非洲象（平均一头10吨）送入轨道的超级火箭。“太空发射系统”火箭的系统工程师斯坦利认为这是一型独特的火箭，能够让我们重返月球、登陆小行星和火星，将人类送往太阳系各个角落。

“太空发射系统”是一种从太空梭演变而来的运载火箭，由美国国家航空暨太空总署设计，主要目的是维持星座计划的进行以及取代已经退役的太空梭。初步设计显示，太空梭主引擎和太空梭固体助推器都会被作为本计划的一部分。2011年5月，美国国家航空暨太空总署宣布将已取消的星座计划中的“猎户座”继续开发，并命名为“多功能人员酬载舱”。

2011年9月所公布的资料显示，第一阶段载人任务会使用一对太空梭固体助推器以及三颗太空梭主引擎的改进版本（RS-25D/E），第二节则选用J-2X发动机。第二阶段货舱任务会使用一对太空梭固体助推器的加强版以及五颗太空梭主引擎的改进版本。2011年9月14日，美国国家航空暨太空总署确定新一代“太空发射系统的设计，并说明美国可以将太空人运送到更远的地方，并且做为人类太空探测的基石。

最初，“太空发射系统”将有能力向太空发射77到110吨货物，可用于发射6人“猎户座”多功能乘员舱，最终的运载能力将达到143吨，甚至有可能达到165吨。相比之下，曾将宇航员送上月球的“土星V型”火箭运载能力为130吨，航天飞机的运载能力为27吨，当前最大的无人火箭更是只有25吨左右。

美国国会规定了“太空发射系统”火箭的一些设计元素、最后期限以及需要满足的要求。退役的航天飞机的主发动机虽然采用液体氢和液体氧，但还是需要借助固体燃料推进器进入轨道。固体燃料火箭推进器在设计上成本更低，但由于推进器存在的缺陷，“挑战者”号航天飞机最后于1986年发生空难。

据纳尔逊估计，太空发射系统开发成本预计可以达到180亿美元，即在2012年至2017年间，每年将编列30亿美元的预算，其中100亿美元用于太空发射系统本身，20亿美元改建发射台及该乃迪太空中心，60亿美元用于猎户座载人舱组的研究、制作。格斯滕迈尔并未透露新型火箭研制计划的总估计投入，但一名消息人士表示总投入估计可达到360亿美元左右。

“太空发射系统”将重启依靠液体燃料探索太空的新时代

“太空发射系统”采用液体燃料，而不是固体燃料火箭推进器，与“阿波罗”号任务采用的火箭更为接近。研制这种新型火箭体现出美国太空探索重点发生改变，放弃小布什政府提出的以固体燃料火箭为主的月球探索任务。斯坦福大学教授、前宇航局高管斯特科-哈巴德表示：“太空探索的未来将依靠可靠的液体燃料技术。”

据以匿名方式接受采访的宇航局高管透露，在本世纪20至30年代，宇航局将在15年以上时间里每年制造和发射大约一枚火箭。2017年，宇航局将进行第一次无人试射，2021年进行第一次载人发射，2025年将搭载宇航员奔赴地球附近的一颗小行星。宇航局希望在30年代使用火箭向火星派遣宇航员，首先环绕这颗红色星球飞行，而后进行登陆。

宇航局希望将向国际空间站运送宇航员的工作交由私营公司完成，同时租用巨型“太空出租汽车”，依此节省资金。节省下的资金将用于地球轨道和地月系统以外的太空探索。令哈巴德感到担忧的是，宇航局拥有“超支”传统，航天飞机计划的费用便达到最初预算的两倍左右。新火箭的研制也可能延续这一不良传统，最后不得不“克扣”其他任务的资金，填补“太空发射系统”火箭计划的资金缺口。

2015年3月11日，美国国家航空航天局（NASA）承担了“太空发射系统”的助推器任务，整个试射过程进展顺利。试射任务于当地时间3月11日下午3时30分进行，整个过程持续126秒，这架耗资360万美元（约合人民币2254万）的运载火箭发射时会产生2500℃的高温。当“太空发射系统”正式发射时，它将使用两个助推器帮助其成功发射。

按计划，“太空发射系统”在首次飞行中，将会把“猎户座”飞船送到月球之外的一个稳定轨道上；当“猎户座”飞船与火箭分离且飞到安全距离时，将从飞船上一个个地释放这些微型卫星。最终，微型卫星将打开信号传送器发送信号，地面接收站将通过收听信号确认它们是否工作正常。

“阿波罗”之后的新一代载人航天工具：“猎户座”飞船

“猎户座”飞船将是继航天飞机后美国正在测试中的新一代载人航天工具。“猎户座”飞船是美国国家航空航天局“星座计划”的一个关键组成部分，可同时向国际空间站输送6名宇航员，并能够同时向月球输送4名宇航员，首飞时间最初定于2015年。

2010年初，因为资金短缺、进度拖后、设计思想有争议等原因，美国政府终结星座计划，“猎户座”飞船也随之成为泡影，后又通过计划。2013年11月，据美国宇航局网站报道，美国首个深空载人飞船——“猎户座”飞船进行了首次通电测试，从而为2014年首次发射升空铺平道路，这是“猎户座”飞船研制过程中的一项重要里程碑。

美国宇航局为打造“猎户座”飞船已经花费90亿美元，计划于2021年首次载人飞行，一旦充分运作，飞船可承载4至6名宇航员离开地球轨道，执行飞往月球、登陆小行星，乃至最终到火星的探测任务。由于是第一次升空试飞，因此飞船不载人。即便如此，美国宇航局仍然表示，这是一次重大的进展，将是1972年12月“阿波罗17”号进行最后一次载人登月后，首个外层空间载人探索计划。“猎户座”飞船的发射被视为美国航天飞机退役后最受瞩目的航天事件，令外界关注美国今后航天发展。

“猎户座”的载人模块由美国洛克希德·马丁公司建造。尽管其采用了与“阿波罗”飞船相近的设计理念，但其采用的计算机系统比之前任何载人飞船都要先进，载人模块也使用了多项较为完善的技术。比如自动对接系统，该系统允许在紧急情况下由宇航员全权控制。改进过的废弃物管理设备，包括一个微型野营式马桶，以及一个在航天飞机和国际空间站中已投入使用的不分性别的“便溺管”。

载人模块的一大特点在于可重复使用。根据NASA的计划和相关设计，每一个模块可以执行最多10次飞行任务，目的在于可形成包含载人及无人驾驶的“猎户座”飞船编队。整个模块的隔热方式和飞船中其他非关键部位一样，都是用诺梅克斯材料制成的隔热毡进行包裹。可重复利用降落伞是基于“阿波罗”号及航天飞机固体助推器的降落伞进行设计的，并同样使用了诺梅克斯布料来制作。“猎户座”的载人模块只能通过在水上降落来实现回收。美国以往的“双子星”以及“阿波罗”飞船都是在海面降落，但“猎户座”通过改进，未来也可以在地面着陆。

立方体卫星以低廉的部署成本配上小型推进系统换来大能量

立方体卫星是帮助研究者指挥进行简单的太空观察和对地球大气层进行测量的设备。立方体卫星可以捆绑在一枚大的火箭运载平台上面，发射只需要额外4万美元的花费。它大约1公斤重并且用在不需要精确的轨道控制上，允许卫星移动较大的距离并且完成更艰巨的任务。其优点是部署相对廉价：发射一枚火箭可能花费5千万到3亿，然而一个立方体卫星可以捆绑在一枚大的火箭平台上面，只需要额外4万美元的花费。但小尺寸也意味着其缺少机载的推进系统。

麻省理工学院（MIT）助理教授保罗•勒让诺（Paulo Lozano）正在设计一个小型的推进系统。它大约1公斤重并且用在不需要精确的轨道控制上，它允许卫星移动较大的距离并且完成更艰巨的任务。使用来自科学研究的空军办公室资金，勒让诺一直在开发制造迷你推进器的技术。空军和其他政府机构对使用能在太空不同轨道之间移动的立方体卫星很有兴趣。立方体卫星的目标是拥有一个可以留出更多装载量或装载空间的太空引擎。

勒让诺的设计依赖于一个使用电能从一种液体盐里面提取正负离子的物理过程，这种液体盐即是在实验室里制好的系统推进剂。然后，来自立方体卫星上的主要能量源，通常是电池或者太阳能板转化来的电能，应用到一个邮票大小的结构中。这个薄面板由1000个多孔的聚在一起的类似针状物的金属结构制成，并且在每个针状物上面都有数克的液体离子。通过施加电压，从液体提取离子加速到一个非常高的速度，然后强迫它们飞离的电场就被创造出来，这一过程创造了足够强的离子力来产生推进力。鉴于化学燃料火箭浪费太多的推进剂难以实现飞船速度的静变化，电力推进器仅使用一小点推进剂就可以做同样的任务。

美国航天局表示，把一些微型卫星作为次要载荷发射到近地轨道之外，同样有助于推进未来人类在深空的探索任务，包括火星旅行的任务。因为目前，微型卫星基本局限在近地轨道上。该机构相关负责人比尔·希尔当天在一份声明中说：“‘太空发射系统’为在近地轨道之外执行科学任务、测试关键技术提供了极好的机会。这枚火箭能力之强前所未有，能把‘猎户座’飞船送入深空，还能携带13颗微型卫星，以最小的成本推进我们对深空的认知。”

http://www.cannews.com.cn/2016/0209/147472.shtml