“猎户座”升空，为载人探火铺路_航天_外空网

sg001 发表于 2016-10-31 15:26:27

“猎户座”升空，为载人探火铺路

核心提示：当地时间12月5日7点5分，美国新一代载人飞船“猎户座”上演首秀，在佛罗里达州卡纳维拉尔角基地由德尔塔4H运载火箭发射升空，进行了“ 探测飞行试验1”（EFT-1）任务。按原定计划绕地球轨道飞行两圈后，“猎户座”飞船在墨西哥附近的太平洋海域坠落，整个试验耗时约4.5小时。此次发射被外界普遍认为是人类迈向火星的第一步，在航天界引起了广泛关注。此外，全球多家媒体也对发射过程进行了追踪与直播。那么，这次发射为什么这么引人注目？“猎户座”飞船在人类迈向火星的过程中能起到什么作用？美国航天发展规划又是如何分工的？“ 猎户座”发射时的场景新一代载人飞船拉开载人探火帷幕“猎户座”飞船是美国宇航局为“星座计划”研发的新一代载人航天器，可承载4~6名航天员离开地球轨道，执行飞往月球、登陆小行星甚至最终到达火星的探测任务。2006年8月31日，美国宇航局与洛·马公司签订合同，但由于预算、研制进度及目标等原因，美国于2010年10月宣告终结包括“猎户座”在内的“星座计划”。随后，“猎户座”项目被转换为新的多用途载人飞行器项目。美国宇航局计划在2014年和2018年进行两次“猎户座”无人飞行试验，2021年发射载有航天员的“猎户座”进行绕月飞行，2025年前往更遥远的目的地，诸如某个小行星，最终在本世纪30年代实现载人登火。由于德尔塔4H火箭具备美国现役火箭最大的运载能力，它于2011年被确定用于在本次飞行试验中发射“猎户座”。德尔塔4H火箭由联合发射联盟研制，长约72米，可将约22吨的载荷送入近地轨道，为德尔塔系列火箭中的重型火箭，于2004年首飞。“猎户座”由洛·马公司研制，外形与“阿波罗”飞船相似，但内部空间比“阿波罗”飞船大2.5倍，包括乘员舱、服务舱以及发射逃逸系统。“猎户座”的此次飞行，标志着自1972年以来用于载人目的的飞船首次离开了空间站的轨道，开启了载人深空探索的新时代。“ 猎户座”飞行时的场景（模拟图）首飞几经推迟验证多项关键技术此次“探测飞行试验1”任务原计划于当地时间12月4日7点5分发射，但由于一艘船意外驶入发射海域，导致第一次推迟，然后又由于风力过大两次推迟发射，第四次推迟是因为在距发射窗口不到4分钟时发现火箭某个助推器阀门未正常关闭，待最终检查完所有阀门后时间已不够。因此，美国宇航局将首次发射推迟到12月5日7点5分，并最终成功发射。“猎户座”入轨后，第一圈轨道较低，随后上面级二次点火，把第二圈轨道远地点高度抬高到5800公里，这一高度比国际空间站轨道高度高15倍，也是目前人类运载火箭所能达到的最大能力。随后，飞船以每小时32190公里的速度再入大气层，此时飞船表面温度高达2200摄氏度，通过展开的降落伞将速度降至每小时32公里，最终坠落在墨西哥附近的太平洋海域并被顺利回收，整个飞行试验耗时约4.5小时。此次“探测飞行试验1”任务验证了飞船多项关键技术与初期集成能力，主要包括五个方面。一是飞行高度。此次“猎户座”飞行轨道的远地点高度达到5800公里，但是相对于载人登月等任务对应的高度还远远不够。这是因为“猎户座”入轨重量较常规卫星更重，德尔塔4H火箭的运载能力不能满足要求，因此此次飞行高度主要是由飞船重量和火箭运载能力共同决定的。二是再入高温。“猎户座”的隔热罩由洛·马公司生产，是美国有史以来最大的隔热罩。该隔热罩是“猎户座”极为关键的外部结构，由数十万个蜂窝结构组成，在返回时发挥主要的防热作用。三是再入减速。“猎户座”最终溅落在太平洋时的速度只是进入大气层初速的1/1000左右，减速难度非常大。它在进入地球大气层后先靠大气阻力进行减速，待气动减速一段时间后再启动降落伞。“猎户座”的降落伞系统全部展开后，其面积几乎相当于一个足球场。四是辐射屏蔽。本次试验中“猎户座”飞行范围在范·艾伦辐射带附近，这是一个围绕着地球周围的辐射带，不仅对航天器构成危害，还对航天员的身体构成了威胁。本次试验探测了飞船在飞行期间的辐射量以及辐射地带位置。五是计算机系统。“猎户座”的计算机系统每秒处理的指令数量可达到4.8亿条，是国际空间站的25倍，比航天飞机的计算机系统快400倍。同时，在太空中飞行还需要能抵抗极端的高温和寒冷环境，以及严重的辐射和振动环境，计算机的性能和可靠性在本次试验中均得到验证。“ 猎户座”降落时的场景国家主导载人深空探测商业运作近地轨道运输2010年2月，美国取消了“星座计划”，重新审视未来的载人深空探测活动，提出了“21世纪太空探索”新战略。该战略更加重视关键技术研发和技术创新，追求更快、更经济、更安全地实现比近地轨道更远的载人深空探索。此外，美国自2010年起还重新对航天战略进行调整，一是放弃登月而直赴火星，二是实现载人航天的商业运作。此次“猎户座”是实现第一个目标的关键，而针对第二个目标，目前主要依托商业航天企业进行商业轨道运输服务，而如果商业轨道运输服务出现问题无法使用，“猎户座”也可替代执行国际空间站的后勤运输任务。目前，美国正在研制SLS重型运载火箭和MPCV多用途乘员飞行器，将具备到达包括月球、小行星、火星及附近区域的能力。美国计划于2017年实现SLS重型运载火箭构型1首飞，2021年后实现SLS火箭构型2首飞，支撑载人绕月飞行、载人登陆小行星以及载人火星探测等载人深空探测任务，主要由美国宇航局、洛·马公司、波音公司等承担。由于经费限制，美国宇航局集中精力将有限的经费投入到更高精尖的航天技术发展中。与此同时，美国政府鼓励私营公司发展商业轨道运输系统，SpaceX公司的“猎鹰”9火箭及“天龙座”飞船系统、轨道科学公司的“安塔瑞斯”火箭及“天鹅座”飞船系统应运而生，商业轨道运输服务正逐步取代俄罗斯的火箭和飞船，承担起美国向国际空间站运输人员与货物的任务。（董晓琳庄方方）

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