星座计划

星座计划是美国航空航天局曾经筹备的一项太空探索计划,整个计划将包括一系列新的航天器、运载火箭以及相关硬件,将在包括国际空间站补给运输以及登月等各种太空任务中使用,虽然NASA长期以来一直对外声称猎户座飞船的首次发射时间是2015年3月,但实际的内定时间则是2013年9月,后来不得不推迟为2014年9月。2010.1.29,美国白宫证实,由于奥巴马政府2011年预算中的财政限制,“(重返月球的)星座计划已经死亡。”

概述

大多数星座计划使用的硬件都会基于航天飞机的模式,尽管核心部件猎户座航天器(曾称为载人探索飞行器,Crew Exploration Vehicle,CLV)很大程度上受了阿波罗航天器的影响,使用乘员/服务舱系统。

星座计划是2004年由时任总统乔治·W·布什提出的,计划2020年实现美国宇航员重返月球。该计划提出后因耗资巨大而引发争议。奥巴马就任总统后,经过重审,决定放弃星座计划,并于今年4月公布新太空探索计划,转而将火星作为美国载人航天计划的目的地。虽然这一计划还有待国会批准,但星座计划的终结几成定局。

主要构成

星座计划的运载系统将前所未有地同时使用地球轨道集合(地球 Orbit Rendezvous)和月球轨道集合(Lunar Orbit Rendezvous)。整个系统包括三部分:猎户座乘员/服务舱(The Orion Crew & Service Modules,CSM)、月球着陆舱(Lunar Surface Access Module,LSAM)以及地球出发站(Earth Departure Stage,EDS)。运载系统中使用的火箭包括发射无人设施的战神5号(Ares V,将发射地球出发站外加月球着陆舱和其他货物中的一项)以及发射载人航天器的战神1号(Ares I)。

主要目的

星座计划是美国的一项太空计划,也是美国航空航天局重返月球计划的最新名称,4年前美国总统布什要求美国人重返月球进而飞向火星,NASA因此花费数亿美元设计、建造和试验能使这一计划成为可能的太空飞船。但是,这一努力尚未像阿波罗计划在上世纪60年代那样激起公众的兴趣。NASA于是2009年年初请纽约一家广告公司为这项计划“正式命名”,称为“星座计划”。这项计划承担着建造航天器,发射航天器的任务。它也是这期间的地面支持系统,没有它,美国将无法实现建立月球前哨站的计划。该计划将采用新型的载人飞船、新型运载火箭和登陆舱等新一代航天工具,包括制造战神1号火箭与猎户座飞船

在最近举行的一次新闻发布会上,美国航空航天局负责星座计划的官员对航空安全咨询小组的上述指责予以了否认,认为NASA并不存在安全设计方面的问题,而且也不愿透露宇航员是否存

在焦虑情绪。按照计划,猎户座飞船要取代预计将于2010年退役的航天飞机。该飞船的首次发射时间大约是2015年。根据星座计划,猎户座飞船将把宇航员和货物送往空间站,并在低地球轨道与登月舱和地球出发站会合,把宇航员送往月球;它还将为火星探险发挥作用。同时,它也是从月球和火星返回地球的飞行器,将成为日后美国航空航天局向国际太空站和月球运送宇航员的主要载体。 NASA航空安全咨询小组在报告中强调,过去NASA在建造太空飞船时,从计划初始就会注意构建足够的备份安全系统,“以确保飞船有足够的安全和可靠性”。但是,由于猎户座飞船的设计存在重量问题,NASA采取了一种不同的方法,这种方法从一开始就没有包括所有的安全措施。

最新进展

按计划,航天飞机将于2010年全部退役,美宇航局因此在2005年实施了星座计划,开发新一代载人航天系统。以下图片将展现星座计划各部门的进展情况,包括“猎户座”乘员探索飞行器、战神1号和战神5号火箭以及它们的支持系统。

风洞试验

这张纹影照片拍摄于2008年10月28日,照片上是一次风洞试验,显示速度达到4.5马赫的战神5号重型运载火箭0.34比例模型上面的气流。纹影照片是用以形象化不同强度气流的方法,广泛用于航空工程学,拍摄物体周围的气流照片。

同比例模型

战神火箭1号运载火箭的同比例模型,这张照片是2006年7月14日在亚拉巴马州亨茨维尔马歇尔太空飞行中心(msfc)展示的战神火箭1号运载火箭的同比例模型,美宇航局利用其去设计、测试和评估硬件和相关系统。

操纵系统

测试战神1号试验火箭滚转操纵系统,美宇航局肯尼迪航天中心一处自燃维护设施内,一名技术人员在测试战神1号试验火箭滚转操纵系统(RoCS)时调整设备。滚转操纵系统维护模拟测试搜集的数据将用于帮助证明地面支持设备设计,验证维护条件和过程。为降低成本,满足工程进度需要,大多数用于滚转操纵系统维护的地面支持设备都继承了航天飞机遗产。这种高清晰维护模拟将给维护条件满足这种传统系统的条件提供必要信心。

发动测试

战神1号火箭发动机测试,战神1号运载火箭第一级是一个由五部分构成的可重复使用的固体火箭助推器,设计源于航天飞机项目可重复使用固体火箭发动机,它使用一种称为聚丁二烯丙烯腈(PBAN)的固体推进剂。火箭的第二级或上段将采用J-2X主发动机,燃料则是液态氧液氢。这张高清录像照片显示的是,马歇尔太空飞行中心第115试验台的一台40k内部氧化物J2X喷射器的试验点火,时间是在2007年9月9日。

屏蔽系统

猎户座飞船热屏蔽系统原型,2007年11月13日,波音公司先进网络和太空系统公司的材料和处理工程师伊丽莎白·楚(Elizabeth Chu)检查热防护系统制造示范装置。这一装置是为美宇航局“猎户座猎户座飞船项目开发。波音先进网络和太空系统公司同美宇航局签署了开发热屏蔽系统原型的合同。热屏蔽系统可以在航天器结束探月和低地轨道任务返回地球大气层时保护宇航员免遭炽热气体的伤害。肯尼迪航天中心新防雷击高塔,2008年11月25日,位于佛罗里达州的美宇航局肯尼迪航天中心39B发射台,吊车正准备将设备吊到新防雷击高塔上。这三个高塔每个高500英尺,顶部还各有一个100英尺高的玻璃纤维桅杆,支撑一套重要的电线系统。这套经过改善的防雷击系统可以为高度堪比航天飞机的战神1号火箭提供更多的安全保护。B发射台是战神火箭首次发射的地方。

核心组件

星座计划J-2X 发动机核心组件,2007年9月20日,在位于密西西比州圣路易斯湾附近的美宇航局斯坦尼斯航天中心,工程师将设计用于星座计划的J-2X 发动机核心组件安装到A-1试验台。这一组件称为“Powerpack 1A”,工程师在2007年11月至2008年2月间对其进行了测试。Powerpack 1A包括一个气体发生器和发动机涡轮泵,它们最早开发用于20世纪60年代末期和70年代初期将美国人送上月球的阿波罗计划。工程师测试这些零部件以获取相关数据,这些数据可以帮助他们对涡轮机组进行改进,满足战神1号和战神5号火箭的高性能标准。

战神1号固体火箭发动机测试,2008年2月15日,美宇航局正在犹他州一处设施内对战神1号载人运载火箭(CLV)第一级TEM-13固体火箭发动机进行测试。

NASA宣布用MPCV接替退役的航天飞机

美国宇航局(NASA)宣布,用MPCV接替退役航天飞机,以“猎户座”航天器为原型,最终目标是将人类送上火星

这一决定意味着NASA从2005年开始为研制“猎户座”航天器所花费的近50亿美元并没有付诸东流。从本质上讲,“猎户座”航天器会活下去,但要待在呆板的首字母缩写词MPCV的阴影之下。作为研制“猎户座”航天器的承包商,洛克希德·马丁公司还将继续担任MPCV的承包商。这一公告同时表明,美国航空航天局的官员终于让该局新的空间计划的轮廓渐渐清晰起来。

在奥巴马政府宣布取消星座计划之后,立法者一直批评NASA没有拿出一个清楚的方案——星座计划的目标是在2020年让人类重返月球。经过去年的一番政治角力之后,美国政府宣布,它打算在其新的计划中保留一部分星座计划。

新的航天器对“猎户座”航天器的设计进行了一些改良。MPCV将被建造用来在21天的任务中搭乘4名宇航员。它将用一枚能够飞越近地轨道的火箭进行发射。MPCV的重量为23吨,并具有690立方英尺的加压量。这部航天器将被设计用来进行多次旅行,并且每一次都会最终降落在加利福尼亚州附近的太平洋海域。美国航空航天局官员希望能够在未来10年内建造完成MPCV。

随着奋进号航天飞机展开谢幕之旅,以及7月“亚特兰蒂斯”号最后一次航天任务的实施,美国的航天飞机时代将就此终结。虽然MPCV的最终目标是火星,但是作为替代航天飞机的新方案,短期内NASA还有其他一些安排,例如首先用它来支持国际空间站的一些任务。

前途未卜

奥巴马政府走马上任后,力主放弃旨在重返月球的星座计划。星座计划的终结将使美国太空探索陷入近50年来最严重的危机。在星座计划的去留问题上,美国政客无法达成一致,而且把这一问题作为攻击对方的“武器”。美国决策者现在进退两难:继续星座计划,缺乏足够财力;取消这一计划,成千上万与该计划相关的美国人将失业。因此,放弃星座计划在美国宇航界引发了不小的争议。自星座计划推出以来,美国已在数个州建立基地,雇佣了数万名员工,但由于只有三分之一的项目资金到位,项目进展缓慢。星座计划总耗资预计高达2400亿美元,但迄今每年到位的资金只有约30亿美元。资金严重不足似乎早就预示了星座计划“夭折”的命运。

参考资料