美国国家航空航天局最近发布的阿尔忒弥斯计划可谓是热热闹闹,那我们来看一下这个计划到底是什么样的?

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(1)

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(2)

阿尔特弥斯计划是以希腊神话中月亮女神“阿尔特弥斯”命名的,计划是在2019年7月20号人类首次载人登陆月球50周年纪念日发布的,其任务是在2024年实现第一位女性和第十三位男性登月,并将大面积探索月球,在月球建立永久基地。其计划的远期目标是利用其在登月阶段的技术积累最终把人类送上火星。登月计划分为阶段1、阶段2、阶段3。

“阿尔特弥斯1号”(阶段1)于2020年启动,这是一次无人飞行,用来测试航天发射系统block火箭和猎户座飞船。

“阿尔特弥斯2号”(阶段2)于2022年启动,这将是猎户座航天发射系统的首次载人飞行测试。

“阿尔特弥斯3号”(阶段3)将在2024年之前将宇航员送上月球,以后每年一次。

来看下阿尔特弥斯计划的关键组件

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(3)


1.太空发射系统(SLS) Block 1火箭

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(4)

美国国家航空航天局的太空发射系统,简称SLS,是一种可升级的超重型运载火箭,SLS是唯一能够将猎户座、宇航员和货物发送到月球执行单一任务的火箭。目前的block1高322英尺,重575万磅。配置使用四个RS-25核心引擎和两个5段固体火箭助推器,最大推力880万磅,有效载荷26吨或5.7万磅。后续将会根据任务升级为Block1B,载荷提升到37吨,远期计划Block2的前往火星的载荷将会达到45吨。

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(5)

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(6)

固体火箭助推器(共5个),在犹他州的海角的诺斯罗普·格鲁曼公司的技术人员正在往里面浇铸填充推进剂,推进剂的稠度就像橡皮泥一样。每个助推器产生超过360万磅的推力,将SLS和NASA的猎户座宇宙飞船送上月球。

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(7)

9月19日,美国国家航空航天局完成了太空发射系统(SLS)火箭核心级主要结构部件的组装。位于新奥尔良的美国国家航空航天局米克豪德组装厂的工程师们将212英尺高的核心级的最后一块完全集成在了一起,他们将发动机部分添加到之前组装好的结构中。波音公司的技术人员将发动机部分固定在该阶段的液氢推进剂箱上。发动机部分位于212英尺高的核心级的底部,是SLS火箭最复杂的硬件部件之一。

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(8)

149英尺高核心级被安装在试验台,工程师们在37个独立的测试案例中测试了燃料箱,模拟了SLS火箭在飞行过程中的发射压力。

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(9)

用火箭核心级的模拟器进行吊装实验

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(10)

美国国家航空航天局(NASA)位于新奥尔良的米豪德组装工厂的工程师和技术人员已经将四个RS-25发动机中的第一个安装到美国国家航空航天局(NASA)太空发射系统(SLS)火箭的核心平台上,NASA这次采取了协作外包的形式,Sls核心机主要由波音公司承造,RS-25发动机主要有洛克达英公司(Aerojet Rocketdyne)承造。发动机位于核心阶段的底部,由液氢和液氧作为燃料,在发射和飞行期间,四个引擎将不间断地点火8.5分钟,每个喷嘴喷出的热气体可达到13倍声速。


2.猎户座飞船

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(11)

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(12)

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(13)

猎户座飞船以夜空中最大的星座之一命名,它的设计灵感来自于50多年的航天研究和发展,专门为宇航员的深空任务设计,是美国宇航局阿尔特弥斯任务和未来太阳系探索的基础设施的组成部分,猎户座提供紧急中止能力,在宇航员执行任务期间为他们提供支持,并提供从深空返安全返回的能力。

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(14)

猎户座载人飞船的生产和运营由科罗拉多州利特尔顿的洛克希德·马丁公司承担,截止到2030年9月30日,NASA将采购6~12架该飞船,目前每艘飞船的价格约为9亿美元,未来有望降低到6亿美元左右,飞船将在阿尔特弥斯2任务以后至少重复使用一次。

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(15)

8月28日,洛克达因公司在阿拉巴马州亨茨维尔的红石测试中心成功测试了抛弃式发动机。猎户座飞船的发射中止系统(LAS)将配备三个可抛弃式发动机,用于执行与SLS火箭的分离任务,使船员继续前往月球和火星的旅程或者在火箭发射终止时使船员能够安全降落到地面。


3.Gateway门户绕月前哨站

这一门户将作为月球轨道前哨站,支持人类和科学探索月球。作为月球轨道上的一个指挥和服务模块,该前哨站可以进化为支持更长时间的月球任务,以及对太阳系更深入的探索。NASA将定期向前哨站输送氧气、燃料和食物等物资。这个前哨探距离地球25万英里,5天的路程,将会成为宇航员们临时的家和办公室,这里设置有生活区科学研究实验室,访问宇宙飞船的对接口,这个门户前哨站也将成为月球探险和未来人类探险火星的大本营。

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(16)

后勤模块停靠在月球轨道网关前哨站的概念图

宇航员每年至少在里面呆一次,但他们不会像国际空间站上的宇航员那样一年到头都呆在这里。大门也小得多。它的内部大约是一个单间公寓的大小(而空间站比一个有六间卧室的房子大)。一旦对接,宇航员可以在飞船上生活和工作最多三个月,进行科学实验,并进行月球表面旅行。即使没有宇航员在场,先进的机器人和计算机也将在飞船内外进行实验,自动将数据传回地球。

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(17)

门户前哨站的配置概念图

NASA计划用5到6次火箭发射来建造“门户”号(相比之下,建造空间站需要34次发射),NASA与美国公司和国际航天机构合作,在未来10年内建造它。

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(18)

诺斯罗普·格鲁曼公司网关概念图,突出其栖息地设计

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(19)

洛克希德马丁公司的概念设计,与最终的定稿很像,共有6家公司参与了NASA门户前哨站的概念设计

4.月球着陆系统

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(20)

目前月球着陆系统仍在征求设计方案,典型的航天器开发周期需要6~8年的时间,而目前距离,航天员登月不到5年的时间,所以时间显得很紧张,因此,NASA在保证安全的基础上,简化了采购流程,以期能够按期交付。

5.新一代阿尔特弥斯太空服

美国东部时间10月15日下午2点,NASA在华盛顿NASA总部发布了新的下一代宇航服,

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(21)

图片自左至右:宇航服工程师艾米·罗斯,美国宇航局约翰逊航天中心(左一)、美国宇航局局长吉姆Bridenstine(左二)、穿着地面原型NASA的新探索舱外移动单元(xEMU)的美国宇航局约翰逊航天中心宇航服工程师Kristine戴维斯、穿着猎户座船员生存系统(OCSS)套装的乘员生存系统项目经理达斯汀Gohmert

白色的新探索舱外移动单元(xEMU)主要是作为独立的个人太空飞船在太空行走时穿在飞船外面。

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(22)

新设计的xEMU太空服主要用于仓外作业、太空行走和执行月球任务以及后续的火星任务,可以抵御-156至121摄氏度的严酷环境,并且可以通过数字化匹配为每个男宇航员和女宇航员量身打造。

相对于上一次探月的阿波罗太空服,新太空服的机动性大大增强,更容易走路而不至于摔倒,增强了关节及肩膀部位的运动能力,手套也更加灵巧,可以更灵活的抓住东西。

尽管有了许多先进的改进,但是宇航员还是得穿着尿布。

橙色的猎户座船员生存系统(OCSS)是在执行高风险任务时穿在飞船里面,比如在发射和穿过地球大气层返回大气层时穿在猎户座飞船里面。

nasa登月计划留给我们的科技(美国航空航天局NASA的阿尔特弥斯登月登火计划全揭秘)(23)

外表橙色的“猎户座船员生存系统”(OCSS)是为阿尔特弥斯(Artemis)登月任务量身定制的,猎户座太空服,或被称为飞行服或发射和进入太空服,进行了从头到脚全方位的改进。

从顶部开始,头盔上的一些功能可以改善舒适性和功能。这种头盔更轻、更结实、尺寸不止一种,有助于降低噪音,而且更容易连接到与其他机组成员和任务控制中心通话所需的通信系统。

外层是橙色的,以便船员在没有救援人员帮助的情况下离开“猎户座”时,在海洋中很容易辨认出来。外层的肩部加强,以便更好地接触,并具有防火性能。

改造过的拉链还能让宇航员迅速穿上宇航服,增加了强度。新的适应性接口提供空气并去除呼出的二氧化碳。改进了热管理系统,在外层下面有一件液体冷却衣,有点像嵌入冷却管的保暖内衣,经过了改进,更透气,更容易制作,可以帮助宇航员保持凉爽和干燥。

手套是宇航服中磨损最严重的部分,它更耐用,与触摸屏兼容。改进后的靴子能在着火的情况下提供保护,更合适,并帮助宇航员更灵活地行动。

猎户座太空服的尺寸将为每个宇航员量身定制。

宇航服是一种压力服,它包括一个约束层来控制形状和方便宇航员运动,尽管猎户座太空服最初是为发射和重返大气层而设计的,但如果猎户座在前往月球的旅途中失去舱内压力,在调整轨道的过程中或是在返回地球的途中,猎户座太空服仍能让宇航员存活。在返回地球的途中,宇航员可以在宇航服里生存6天。宇航服还配备了一套救生装备,以防在救援人员到达之前,他们坠入海中而无法离开猎户座,包括救生衣、一个个人定位信标、一把救援刀和一个带有镜子、闪光灯、哨子和荧光棒的信号装置。

通过广泛的设计和工程改进,猎户座太空服将有助于为执行阿尔特弥斯(Artemis)月球任务和准备未来火星任务的宇航员提供更多保护。

,