SpaceX明年3月测试轨道加油技术,助力星际飞船月球无人着陆

理想主义者 自媒体 2024-11-02 28 0

直播吧11月1日讯明日NBA常规赛,鹈鹕主场迎战步行者。鹈鹕*更新了球队的伤病报告,赫伯特-琼斯(右肩拉伤)、CJ-麦科勒姆(右内收肌酸痛)、特雷-墨菲(右腿筋拉伤)、德章泰-穆雷(左手骨折)将缺席比赛。

在美国策划的“人类重返月球”项目中,一项革命性的太空技术即将进入关键 阶段。

根据美国航空航天局(NASA,N ional Aeronauti and S ce Administr ion)官员 披露,美国探索技术公司 S ceX 计划最早于 2025 年 3 月进行首次轨道燃料转移 ,试图用新技术为人类时隔半个多世纪后重返铺平道路。

在今年 3 月的 飞行中,S ceX 已迈出了关键的一步。它成功实现了飞船内部两个油箱之间的低温推进剂(液氧)转移。

这次 得到了 NASA 的资金支持,并且让工程师们得以深入了解在低重力环境下的行为特征。

接下来的轨道 ,将有望成为航天史上 挑战性的任务之一。

图 | S ceX 计划于 2025 年进行船对船推进剂转移演示(来源:NASA)

据披露,S ceX 届时将在三到四周内连续发射两艘星舰。

艘将作为目标飞船在低地球轨道等待,配备增强型电源系统和更大容量的电池,以确保有足够的能源维持较长时间的轨道运行。第二艘则扮演 船的角色,负责输送燃料。

两艘飞船都将为内部管道配备热绝缘层和真空护套,以最大限度减少推进剂的损耗,这些技术细节对整个任务的成功至关重要。

在实际操作中,两艘星舰将在距地面数百英里的太空中进行自主对接。对接方式将是“腹对腹”的,过程虽然困难,但 S ceX 可以借鉴其多年来向发射龙飞船积累的经验。

图 | S ceX 船对船 示意图(来源:NASA)

与龙飞船不同的是,执行对接任务的星舰油箱中仍装有推进剂,它们可能会在机动过程中产生晃动,给控制系统带来额外的挑战。

为了应对这一问题,工程师们计划密切监测推进剂的晃动情况和油箱压力,并观察流体如何响应小型推进器的脉冲(微调)。

一旦两艘飞船成功对接,它们将使用与地面加注推进剂相同的接口进行连接。

推进剂将通过油箱之间的压力差进行转移,同时还要避免消耗过多的燃料。这种方案比使用泵送系统更为简单可靠,不过具体操作细节仍在打磨之中。

据估计,每次月球任务可能需要执行约 10 次轨道 ,但这一数字很可能会随着项目的进行而改变。

SpaceX明年3月测试轨道加油技术,助力星际飞船月球无人着陆

目前星舰可以装载约 1200 公吨推进剂。S ceX 正在开发更大型号的星舰,以便运载更多货物和燃料进入轨道,减少未来月球任务所需的 次数。

此外,S ceX 计划在美国德克萨斯州的星舰基地增建发射塔,并在美国佛罗里达州太空海岸建设至少两个星舰发射台,为未来频繁的发射和 任务做准备。

计算机模型和来自众多火箭的飞行数据显示,其已经可以控制低温蒸发、燃料箱压力和推进剂在太空中的沉淀。

但是,从未有人尝试过将低温推进剂从轨道上的一个航天器输送到另一个。

“在我看来,太空低温传输相关的技术问题都已经 。”

S ceX 竞争对手联合发射联盟的前首席科学家乔治·索尔斯(George Sowers)对媒体表示,“现在只需要演示和微调技术和程序。我认为我们正处于转折点,很高兴看到 S ceX 正在努力实现这一目标。”

图 | 两艘星舰输送燃料的渲染图(来源:S ceX)

NASA 已与 S ceX 签署了价值 40.5 亿美元的合同,订购两艘载人星舰飞船。这些飞船将在“阿尔忒弥斯”(Artemis)计划中发挥关键作用,预计在 2026 年 9 月实现自阿波罗时代以来的首次载人登月。

值得一提的是,2023 年,NASA 还与美国航天公司蓝色起源(Blue O gin)签订了合同,共同开发其“蓝月”(Blue Moon)月球着陆器,为登月任务提供了双重保障。

NASA 月球与火星项目负责人阿米特·克沙特里亚(Amit Ksh ya)公开表示,星舰的 计划正在稳步推进。

自今年 4 月起,S ceX 已在生产方面取得显著进展,火箭发动机正源源不断地运抵工厂。

然而,真正的挑战在于技术创新,尤其是轨道 这一前所未有的壮举。“这是一个重大的开发挑战,但也是我们必须攻克的难关,我们正在为深空探索建立蓝图。”克沙特里亚对媒体表示。

令人鼓舞的是,在 10 月 13 日 中,S ceX 首次成功使用发射塔上的“筷子”装置捕获了 重型火箭助推器,展现了其在火箭回收技术方面的又一重大突破。

在 中,当星舰助推器降至离地面约 2000 米时,13 台发动机同步进行制动减速,并控制助推器姿态和飞行轨迹。

下降一段距离后,10 台发动机被关闭,仅留下 3 台继续调整姿态,使助推器落在两根机械臂(“筷子”)中间,并被其成功捕获。

图 | S ceX 完成了“筷子夹火箭”(来源:S ceX)

在接下来的关键时期,NASA 将密切关注星舰的设计。NASA 宇航员每月都会与 S ceX 团队会面,就飞船内部设计提供意见。

与此同时,S ceX 正在其位于美国博卡奇卡的基地建造船员舱的实体模型,包括睡眠区和实验室。这些设计将在 2025 年夏季的关键设计评审中,接受 NASA 的检查。

鉴于“在轨 ”技术前所未有,S ceX 团队预计会进行多次 。

究竟能转移多少燃料?整个过程需要多长时间?实际效果是否与分析预期相符?这些问题都需要通过实践来回答。

团队可能需要进行三次以上的推进剂转移 ,才能完全掌握这项技术。

这项开创性的技术不仅将支持人类重返月球,更为未来深空探索开辟了新道路。

一旦成功实现轨道 ,人类将能够在地球轨道之外运送更多的有效载荷,这对于建立月球基地和实现火星 等深空探索目标都具有重要意义。

参考资料:

https://techcrunch.com/2024/11/01/-wants-to-test-refueling-starships-in-s ce-early-next-year/

https://arstechnica.com/s ce/2024/04/-explor ion-chief-lays-out-next-steps-for-starship-develo ent/#gsc.tab=0

排版:刘雅坤

01/

02/

03/

04/

05/