NASA月球-火星及Artemis登月计划2019年进展
发布日期: 2020-01-20
信息来源: 载人航天动态
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据NASA网站2019年12月24日报道,2019年是“阿尔忒弥斯”计划从设想转变为现实的一年,NASA加速推进载人登月计划的实施;完成“新视野”探测器对太阳系柯伊伯带的“天涯海角”天体的飞掠,实施首次全部女性航天员参与的国际空间站(ISS)舱外行走,研制了首个用于研究土卫六的机器人飞行探测器等。此外,NASA首席财务官办公室也顺利通过了2019年的审计,这是该局连续9年获得的无保留意见性审计,连续第8年成为美国联邦政府大型机构最佳工作部门排名第一位的一年。
一、月球到火星
(一)“阿尔忒弥斯”计划
NASA在2019年正式将其新的月球探索计划命名为“阿尔忒弥斯”(Artemis)。通过该计划,NASA将首先向月球运送新型科学仪器和技术演示验证设备以研究月球的特性,同时加快进度以实现2024年载人重返月球以及2028年开展可持续性月球探索任务。“阿尔忒弥斯”计划的科学与技术进展主要包括:
1.打开了由“阿波罗”计划航天员于50年前采集带回地球并封存的2组月球岩石样本以供研究。
2.宣布将向月球南极运送一个新研制的移动机器人VIPER,进行场地巡视并采集冰样本。
3.在2月和7月各选定了12项新的月球科学与技术研究任务,拟通过商业月球有效载荷服务(CLPS)项目的前期飞行任务抵达月球。
4.为商业月球运送项目签订初期月球表面任务订单。
5.与5家企业签订新的CLPS合同,以保障可将更重的有效载荷运抵月球表面的新一代月球着陆器研制。目前共有14家企业具备资格参与这些有效载荷运送任务的竞标。
6.火星2020任务创纪录地征集到10932295个候选名字。NASA技术团队将火星直升机安装到火星2020漫游车上,在漫游车着陆到月球的Jezero陨石坑后,该直升机将开展测试飞行。
7.参与NASA“洞察号”着陆器探测任务的国际团队在该着陆器测震仪收集振动数据的同时,继续对着陆器的热探头进行评估。
8.从美国航天企业中选定14个“引爆点”和19个“合作机遇声明”方案,以此针对实现2028年可持续登陆月球所需的技术与能力开展相应研究。
9.与先进航天公司合作,研制建造一个可在“门户”平台的月球轨道上运行的立方体卫星,以验证该轨道的主要特性。
10.好奇号漫游车的火星化学实验室样本分析仪测量到火星大气中的甲烷与氧气的季节性峰值。
11.将技术传感器和原位资源利用实验设备安装到了火星2020进入器和漫游车上。
(二)SLS火箭和猎户座飞船
1.技术演示验证显示,猎户座飞船的发射中止系统(LAS)能在“阿尔忒弥斯”首次任务(Artemis-1)的发射以及航天器组装过程中出现意外情况时,将航天员置于安全位置。LAS现已进入最后的空间极端环境测试阶段,随后将运回肯尼迪航天中心(KSC)以开展相应的发射准备。
2.对于Artemis-1任务的SLS火箭,NASA技术团队已完成固体火箭助推器各段的组装,并开始主芯级的组装。火箭主芯级将运到斯坦尼斯航天中心,进行集成推进系统的试运行测试,随后运回KSC与猎户座飞船对接组装。
3.NASA/KSC技术团队在39B发射台对喷水降噪系统进行了一系列水流测试,同时还完成了低温液体推进剂(液氧与液氢)在发射台地面设施与系统中的流动性测试。
4.KSC发射团队进行了针对Artemis-1任务的首次正式模拟训练,同时约翰逊航天中心休斯顿飞行控制中心的飞行控制团队进行了非载人猎户座飞船飞往月球的部分任务模拟。
(三)启动Artemis-2任务的火箭与飞船硬件研制
NASA与诺·格公司的技术团队将绝热材料敷涂在SLS火箭的助推器发动机段上,并完成10个助推器发动机段的铸造。NASA还向美国小型卫星制造商发布了可将其卫星作为辅助有效载荷搭载在Artemis-2任务中的方案征集公告。
(四)载人登月关键组件
1.签订了月球“门户”平台第一个组件的合同。该组件将为“门户”平台提供所需的动力、推进与通信功能。
2.有关“门户”的居住与后勤保障前哨(HALO)舱的设计研制目前仍在磋商中,后续将签订相应的后勤保障服务合同。
3.宣布了Artemis-3任务所用的航天服设计,并向航天工业征集Artemis-4及以远任务的技术与研制要求。
4.宣布了由马歇尔航天飞行中心负责管理其新研制的载人着陆系统项目,并要求美国公司参与载人着陆器的设计、研制与演示验证。
二.太阳系及以远
(一)天体生物学界和NASA寻找宇宙生命
1.通过NASA资助研究项目,科学家合成了一个分子级的类DNA系统。该项重大发现意味着除了目前已知的基于DNA的生命外,还可能会有其他不同类型的生命。
2.选定了“蜻蜓”旋翼机式着陆器,用于勘测土卫六-泰坦卫星上可开展益生菌化学过程研究的地点。
(二)其他主要成果
1.2019年元旦,“新视野”探测器对迄今航天器访问过的最远天体——太阳系“柯伊伯”带的“天涯海角”天体的飞掠,成为首个对保留有太阳系诞生残留物的天体进行直接探索的航天器。
2.发射“电离层连接探索者”航天器,公布了首批任务成果。
3.“詹姆斯·韦伯”太空望远镜项目取得重大进展,望远镜的两瓣组装成一个观测台,遮阳组件通过关键评审。
4.“朱诺”太阳探测器在木星南极飞掠中发现了新的气旋,其尺寸与美国德克萨斯州相当。
5.火星2020漫游车于12月17日在喷气推进实验室的洁净测试间通过了前向、后向和转弯行驶测试。
6.欧洲“快船”任务于8月获准进入下一阶段并完成最后设计,随后开展整个航天器和科学有效载荷的建造与测试。
7.Chandra、“核光谱望远镜阵列”(NUSTAR)、Fermi、Swift、“中子星内部组成探测器”(NICER)等太空望远镜完成了黑洞的首批直接成像,而Chandra则独自识别到了3个黑洞。
8.“哈勃”望远镜观测到了首个被证实的星际间彗星,并第一次在一个可居住区域的外行星上发现了水蒸汽。
9.“凌日外行星观测卫星”(TESS)完成其第一年的科学探测工作,捕捉到了南部天空的全景图像,发现了29个被证实的行星和1000多个候选行星。此外,它还捕捉了一次罕见的天体物理事件——一个黑洞将一个行星撕裂。
10.“平流层红外天文台”(SOFIA)望远镜探测到了宇宙第一种分子——氦氢化物。
11.选定“宇宙历史、再电离纪元光谱-光度计和冰层探测器”(SPHEREx)任务,以帮助人类了解宇宙如何进化,并在银河系统探寻生命成分。
12.“宽视野红外测绘望远镜”(WRIRST)进入下一个研制阶段-航天器的设计定型。
13.“源光谱释义资源安全风化层辨认探测器”(OSIRIS-Rex)对小行星表面喷发的粒子羽流进行了首次近距离观测,任务团队公布了在小行星Bennu上的着陆点。OSIRIS-Rex任务将在Bennu上采集样本并于2023年返回地球。
三.载人航天
NASA航天员安妮·麦克莱恩、尼克·黑格、克里斯蒂娜·库克、安德鲁·摩根以及2013年入选的航天员杰西卡·迈尔均于2019年完成了各自首次国际空间站(ISS)飞行任务以及首次舱外行走,其中包括由克里斯蒂娜·库克和杰西卡·迈尔完成的首次全部女性航天员舱外行走。
1.SpaceX的载人龙飞船在ISS完成为期5天的NASA商业乘员项目演示验证任务后,目前正准备开展一次飞行中止测试。
2.与波音正收集已成功发射和着陆的“星际客船”飞船首次无人飞行测试任务的相关数据并总结经验教训。波音曾在11月完成该飞船的发射中止系统的测试。
3.分配进入商业乘员项目首批飞行任务中的航天员们正进行大量培训,以为龙飞船和星际客船的首次载人飞行任务做准备。
4.克里斯蒂娜·库克和安德鲁·摩根正参与延长性任务,以此观测更多的长期太空飞行效果。12月28日,库克创下了女性航天员在单次任务中停留太空的最长时间纪录-289天。
5.公布了“双胞胎实验”这一标志性任务的研究结果,揭示了人类身体在太空中的变化。
6.公布5点计划,拟向美国工业界开放ISS,以加速近地轨道的商业经济发展。
7.通过5次商业货运任务向ISS运送了32000多磅的科学研究设备、工具和重要物资,并将10800多磅的科学研究设备运回地面。
8.商业补给任务将能使ISS上的航天员开展100项用于推动载人太空探索发展的新的美国科学研究工作。同时还为美国国家实验室进行有益于地球生命发展的相关研究。
9.在ISS开展的实验研究主要包括:人类在太空飞行中的适应性、在失重状态下液体转移是如何影响航天员的血流和风化作用、黑洞与量子力学、如何更好地在太空种植与收获蔬菜以及对大气中的二氧化碳进行测量。
10.在ISS上对自由飞行机器人系统、新型空气质量监测系统、航天员防辐射背心、“组织芯片”医疗研究技术以及虚拟现实相机等进行验证测试。
11.NASA航天员参与了10次太空行走,以为商业乘员飞行器安装一个新的接驳口,同时升级ISS的动力系统,修复了一台用于搜寻暗物质、反物质和暗能量的科学仪器。
四.航天技术
NASA在2019年继续推进可持续载人登陆月球以及未来载人探索火星等任务所需的各项技术研发与演示验证。
1.发射了2项技术演示验证任务,用于改进航天器飞行与导航的能力。“绿色推进剂注入任务”成功验证了一种低毒性推进剂。“深空原子钟任务”将钟的使用精度确定到纳秒级。
2.在ISS开展了一项生物实验,测试了一种利用微生物生产通常可在蔬菜中发现的营养成分的方法。
3.与谷歌和美国能源部橡树岭国家实验室合作,验证了量子计算的技术优势,即能在数秒内处理完成目前世界上最大、最先进的超级计算机需耗用数千年才能完成的计算量。
4.首次对处于近地轨道上的两颗立方体卫星间的协同机动进行验证,两颗立方体卫星协作完成了激光通信指向实验。
5.与Made In Space公司签订了在近地轨道进行3D打印与航天器部件组装的合同。
6.协助开展了用于月球精确着陆的商业地形相关导航系统测试,以及几十项通过亚轨道火箭、航天器、飞机和气球实施的技术验证。
7.“3D打印居住地挑赛战”以开展为时30小时的3D打印行星居住地样型而结束。大学生们通过使用模拟月球和火星的土壤和结冰站点进行月球和火星探钻取水的演练。
8.设立了2个新的航天技术研究所,以研究智能型居住地。通过NASA资助项目,大学生们开展机器人探测器、航天器温度控制以及其他技术方面的研究。
9.两项旨在探索月球陨石坑和在小行星进行采矿的NASA创新先进概念再次获得NASA资助。
10.NASA向商业企业签发技术许可,开展NASA有关技术和软件的研发,以此形成相应的获益性产品和技术方案。
11.在5月、6月和11月分别向数百家美国小型企业授予总额达1.8亿美元的合同,以用于推进航空航天能力。(赵晨)
(责任编辑:周雁)