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2018
04-25

我们将从Orion的第一次飞行测试中学习五件事


所有与猎户座今年第一次任务有关的最高级的事情 - 毫无疑问,是人类最早的飞行器已经用了40年,是迄今为止建造的最大的隔热罩,最安全的车辆。但是,工程师正在琢磨猎户座的第一个任务的原因是承诺可以应用于未来任务设计的重要的飞行测试数据。

2013年11月6日在加利福尼亚州桑尼维尔的洛克希德·马丁公司的一家工厂进行的一项测试中,封装Orion服务模块的三个面板或整流罩成功分离并落入Fairing Catch System图像来源:洛克希德·马丁公司

猎户座在2021年首次执行任务之前,只有两次飞行测试的机会 - 在十二月份收集的勘探飞行试验(EFT)-1的最大信息(以及后来的勘探任务-1 2017)是最重要的。以下是工程师将要关注的前五件事:

1.发射中止系统分离 - 发射中止系统(LAS)是Orion打算成为有史以来建造的最安全的航天器的关键原因。紧急情况下,它可以启动,以拉动船员模块和宇航员,它将从毫米发射台和火箭带走。希望这是从来没有需要的,因为没有船员会乘坐EFT-1救援系统不会活跃。

但即使发射完成,904磅的LAS抛弃电机也必须完美无缺。如果6分20秒没有完成任务,LAS将不会降落,LAS可以在上升过程中保护机组人员,但是这样做会阻挡降落伞,使Orion能够安全地下水。

这个计算机生成的艺术显示仍然连接的发射终止系统和服务模块整流板的抛弃。图片来源:美国国家航空航天局

发射中止系统分离只是17个分离或抛物线中的第一个,必须完全按照计划才能成功完成任务。

2.降落伞部署 - 对于EFT-1,猎户座将在地球上空行驶3,600英里,因此当它进行脱轨时,它将以每小时近2万英里的速度向地球大气层尖叫。在飞往太平洋之前,它需要减速到1/1000的进入速度 - 相当温和的每小时20英里。

迄今为止最复杂的降落伞测试,美国宇航局“猎户座”号太空船的测试版在亚利桑那州沙漠中坠毁。图片来源:美国国家航空航天局

地球大气层的作用在于刹车,但是为了使降落成为可能,猎户座依靠它的降落伞系统 - 主要是两个降落伞和三条巨大的水管,几乎可以覆盖整个足球场。他们已经在地球上进行了测试; Orion的测试版已经从飞机上掉落,并且有许多编程在降落伞展开序列中的故障情况,以确保每一个可能的问题都得到解决。

但是,要测试的可能的问题的绝对数量表明系统是多么复杂 - 每个降落伞必须在准确的时间进行部署,在准确的正确阶段打开准确的百分比,并且完全按照计划进行切割。而且,地球上的任何测试都不能完全模拟太空船从太空返回时的真实体验。

3.热盾防护 - 在降落伞甚至有机会展开之前,猎户座必须在地球大气层中安全通过。 Orion之所以走得如此之快,以及如此之快的回归,是因为给了热盾一个很好的锻炼 - 这个想法是尽可能地接近Orion在从火星返回时所经历的温度。以这个速度行驶,温度将达到接近4000华氏度。在同样的温度下,核反应堆会熔化。

这台计算机生成的艺术描绘了Orion的热屏蔽保护船员模块,因为它进入地球的大气层。图片来源:NASA

站在船员模块和所有的热量不超过1.6 英寸的Avcoat,这是一个旨在烧掉的材料,而不是将温度转移回猎户座。在航天器返回地球的过程中,约有20%的Avcoat会受到侵蚀。虽然目前这种材料已经不是第一次被用于这种目的,但是在16.5英尺宽的地方,Orion的隔热罩是有史以来规模最大的。技术人员用Avcoat填充每个由320,000个蜂窝单元构成的盾构结构,然后将其加工成设计所要求的精确分数。完全正确的做法就是让Orion通过其最有活力的任务之一。

4.辐射水平 - 远比国际空间站进行太空飞行15次,将超越地球大气层和磁场提供的辐射防护。事实上,EFT-1的大部分将在范艾伦带内发生,环绕地球的是大量的辐射。自从阿波罗登月任务以来,没有任何人造宇宙飞船通过范艾伦带,甚至只有通过皮带的人才没有留下。

未来的机组人员不打算在范艾伦带内花费更多的时间,但是长期的太空任务将使他们暴露在比以前更多的宇航员处理的辐射中。 EFT-1在范艾伦带的长时间逗留提供了一个独特的机会,看看猎户座的屏蔽将如何坚持下去。传感器将记录在飞行过程中看到的峰值辐射,以及整个飞行过程中的辐射水平,这些辐射水平可以映射回地理热点。

最后装配和系统测试(FAST)单元中显示了用于勘探飞行测试-1的Orion乘员舱模块,在将两个部分配合在一起之前定位在服务模块上方。图片来源:NASA / Rad Sinyak

5.计算机功能 - 猎户座计算机是首次在太空飞行。它可以处理每秒4.8亿条指令。这比国际空间站的电脑快了25倍,比航天飞机的电脑快400倍,比阿波罗快了4000倍。

但是要在太空中运行,必须能够处理极端高温和低温,强烈的辐射以及发射,中止和着陆的剧烈振动。它必须通过所有这些操作而没有一个错误。重新启动电脑需要15秒;虽然这可能听起来比你的电脑闪电般快,但当你被绑在火箭上时,你可以在15秒内覆盖很多地面。

来源:美国国家航空航天局