Orion Cev将如何工作

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CEV发布。查看更多航天飞机图片。
照片礼貌NASA/John Frassanito and Associates

虽然航天飞机仍然是技术奇迹,机队正在老化,并且运营越来越昂贵。泡沫绝缘材料的最新问题使船员面临危险,使飞行不安全,并导致NASA扎根整个舰队。NASA需要一辆能够运送船员和有效载荷到地球轨道,月球和火星。考虑到未来的探索,美国宇航局正在设计新车。

NASA的新宇宙飞船,猎户座船员勘探工具,实际上将由两艘船组成:

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  • 机组勘探车(CEV)将运送四到六名宇航员。
  • 货运车辆(CLV)必要时会抬起大量有效载荷和宇航员。

猎户座将使用Apollo和航天飞机计划的熟练技术。对于长期空间探索,它们也将更安全,更通用。

在本文中,我们将研究猎户座背后的概念和技术,并了解它将如何帮助我们探索月球及以后。

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CEV基础

NASA选择了洛克希德·马丁设计和建造猎户座。主系统(例如电源,导航,生命支持,通信和计算机)将是阿波罗和航天飞机上的更先进的版本。

CEV将由三个基本部分组成:

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  • 胶囊容纳船员。
  • 服务模块,以持有主要推进系统,电源系统和态度控件。态度是指航天器在空间(x,y和z方向或俯仰,滚动,偏航轴)中的定向。Apollo使用四个单位在服务模块上安装在该任务上的四个推进器,而班车使用位于鼻子和后方的反应控制推进器。
  • 助推器将CEV提升到地球轨道。

对于月球着陆任务,将有一个特殊的模块。

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船上的船员和着陆器
照片礼貌NASA/ John Frassanito and Associates

胶囊将像阿波罗命令模块一样被锥形,因为它比航天飞机更具空气动力学。CEV不会以每秒8公里的速度重新进入地球轨道的大气,而是以每秒11公里的速度重新进入较高月速度的大气层。

除了形状外,CEV机组胶囊还有其他几件与阿波罗的共同点,还有一些差异:

  • 较大的直径(16.5英尺或5米,而不是3.9英尺)将容纳更多的船员和货物。
  • CEV后隔热罩将是烧烤,这意味着它会沸腾。阿波罗使用了由铝和环氧树脂制成的单个多层后的尾隔热罩,因为它吸收了重新进入的热量。(它被设计为仅使用一次,就像命令模块的其余部分一样。)航天飞机使用陶瓷热瓷砖,热毯和增强的碳树脂吸收热量。但是,事实证明,这一概念比其理论设计更难以服务。CEV隔热罩最多可更换10次,并延续车辆的设计寿命。
  • CEV上的安全气囊将使土地恢复和海洋回收率均可进行。阿波罗的所有回收率都是海洋飞溅。
  • CEV在发射助推器上的位置使它摆脱了像泡沫或冰块一样掉落的碎屑。
  • 一个逃脱塔- 在发射故障时将指挥模块从助推器上抬起的小型火箭 - 是CEV的独特功能之一。这种机制比航天飞机的流产程序更安全。

在下一节中,我们将探索服务模块和助推器。

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CEV服务模块,助推器和CLV

CEV服务模块也将是圆柱形的。它将在飞行中覆盖和保护CEV胶囊的隔热罩,并提供动力,推进和态度控制。服务模块将在重新进入之前抛弃。

服务模块的某些功能包括:

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  • 单个发动机推进,它将使用略微有效的甲烷/氧气燃料,而不是阿波罗SM(氢氮/氮四氧化物)的高级混合物。甲烷/氧气燃料更大具体的冲动比肼/氮四氧化物,这意味着相同质量的推进剂和更大速度的燃烧时间更长。将来,可能有可能从月球和火星上的组件中制成甲烷燃料,从而为这种类型的车辆加油。
  • 更大的燃料能力使不同的月球轨道和着陆点成为可能。
  • 太阳能电池板发电以补充燃料电池的能量。
  • 含有液体氨或水/甘氨酸混合物的导管将热量转移到散热器中,以便它可以逃入太空。在外太空中,阳光和阴影之间温度的差异大约400华氏度。这种不均匀的加热会导致航天器结构中金属的热应力。为了应对这一效果,阿波罗航天器在轴上旋转时旋转到月球上以使太阳辐射均匀加热(“烧烤滚动器”)。CEV可能会做同样的事情。
  • 与阿波罗类似的推进器的态度控制。

阿波罗需要大量的发射车(Saturn V)来抬起机组人员和有效载荷。由于相同的原因,班车的主要发动机需要向车辆提供大量推力。CEV发射助推器只会举起船员,而不是重重的有效载荷。因此,CEV助推器可能比Apollo和航天飞机助推器小。

CEV助推器的第一阶段将是固体火箭助推器(SRB)名为ARES I,这将类似于航天飞机上的Ares I。第二阶段将由由液体氢和氧气罐燃料的单个航天飞机发动机组成。既不会回收或重新使用阶段(穿梭SRB均已回收和重复使用)。

载人的空间探索需要将宇航员和有效载荷放入轨道上。过去的车辆在同一火箭上结合了人类和有效载荷,但是CEV概念已将这些功能分开。CLV将提起巨大的有效载荷,例如月球着陆器,月球传输阶段和空间站组件。如有必要,也可以将CLV配置为发射人类。

CLV将由两个阶段组成:

  • FIRS T阶段将具有五个由液体氢和液体氧气燃料的主要发动机(命名为ARES V)
  • 第二个将配备航天飞机主发动机或阿波罗J-2发动机,也由液体氢和液体氧气燃料。
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载有Lunar Landerand Earth Offerture的货运车辆
照片礼貌NASA/ John Frassanito and Associates

接下来,我们将研究太空探索的未来。

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太空探索的未来

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宇航员在上升阶段离开月球
照片礼貌NASA/John Frassanito and Associates

NASA希望Orion CEV为未来的太空探索而通用。他们预测,它将能够在2014年到2020年之前将工作人员运送到国际空间站。火星将成为下一个目标。

CEV的主要目标是返回月球。在阿波罗的设计阶段,有两个提议将人登上月球:

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  • 地球轨道会合(EOR)- 大月亮火箭的碎片将在地球轨道上组装,并发射到月球
  • Lunar Orbit Rendezvous(LOR)- 在月球轨道上将相遇两个较小的航天器(命令/服务模块和月球模块)

科学家最终同意,LOR方法将节省更多的体重,并实现约翰·F·肯尼迪(John F. Kennedy)在10年内将一个人登上月球的目标。CEV返回月球的飞行计划融合了EOR和LOR的元素。

CEV月球任务将建立一个月球基地,以探索月球并在月球的南极寻找水(对于在月球上生存所必需,并且是生产火箭燃料的潜在材料来源)。他们还将允许宇航员测试设备和技术,以确保未来到火星的任务。由于月球只有三天的时间,因此从那里向火星发射任务更安全且价格便宜。抢救任务也比火星任务更容易。CEV将作为设计其他深空航天器的模型。

与CEV一起,NASA希望将宇航员返回月球,使真实的梦想派遣人类探索火星和其他人太阳系

有关太空飞行的更多信息,猎户座人员勘探车和相关主题,请查看下一页上的链接。

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来源

  • 乔纳森(Allday)。布里斯托尔(Bristol)的Apollo Perspective物理研究所出版社,2000年。ISBN0-7503-0645-9
  • “机组人员勘探车辆可确保安全,可靠的前往太空站,月亮,火星。”Nothrup Grumman Corporation,2005年10月12日http://www.irconnect.com/noc/press/pages/news_releases.mhtml?d=87722
  • 引入NASA的新宇宙飞船。NASA。http://www.nasa.gov/missions/solarsystem/explore_main.html
  • 美国宇航局,我们将如何回到月球。http://www.nasa.gov/missions/solarsystem/cev.html
  • NASA勘探系统局。http://www.nasa.gov/missions/solarsystem/explore_main.html
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