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NASA将一名女性和一名男性航天员在2024年重返月球表面

1968至1972年间,在4年的时间里,美国一共发射了9次载人探月任务,其中6次登月成功,成功让12个宇航员在月球表面行走,NASA下一阶段的探月任务–“阿尔忒弥斯计划”,这项计划不止是登陆月球,并且让人在上面长期驻留。

9次载人探月任务分别是:

  • “阿波罗8号”1968年12月21日,载人数3、
  • “阿波罗10号”1969年5月18日,载人数3、
  • “阿波罗11号”1969年7月16日,载人数3、第1次登月成功、
  • “阿波罗12号”1969年11月14日,载人数3、第2次登月成功、
  • “阿波罗13号”1970年4月11日,载人数3、
  • “阿波罗14号”1971年1月31日,载人数3,第3次登月成功、
  • “阿波罗15号”1968年12月21日,载人数3,第4次登月成功、
  • “阿波罗16号”1972年4月16日,载人数3、第5次登月成功、
  • “阿波罗17号”1972年12月7日,载人数3、第6次登月成功、
NASA将一名女性和一名男性航天员在2024年重返月球表面

图解:9次载人探月任务发射的火箭

“阿尔忒弥斯计划”火箭的设计

有关“阿尔忒弥斯计划”的每一项设计和测试,科学家们都反复拟定和经过严格地测试,并且考虑各种各样的重要的因素,包括飞船的设计、火箭的设计、保障宇航员的安全等等。

宇航员乘坐的载人飞船“猎户座”,主要由三个部分组成:

第一、机组座舱:在飞行中时候,是让4名宇航员生活和工作的地方。

NASA将一名女性和一名男性航天员在2024年重返月球表面

图解:机组舱

第二、服务模块:机组人员的生命保障系统和飞船的引擎和燃料。

第三、带发动机的逃逸系统。(在发射的时候,如有任何意外情况,它能把机组座舱送到安全的地方。)

为了完成“阿尔忒弥斯计划”中运送机组人员和载重的任务,为此NASA还专门建造了运载“猎户座”飞船时向太空发射系统,简称(SLS),火箭分为以下4个部分:

  1. 飞般段、
  2. 上面级、
  3. 巨大的芯级、
  4. 两个固体火箭助推器、

上面4点使得SLS火箭超过了运送“阿波罗飞船系列”的“土星五号”。

NASA将一名女性和一名男性航天员在2024年重返月球表面

图解:SLS火箭示意图

SLS火箭工作流程

固体在发射台上的,装满燃料的“SLS火箭”,重量为600多万磅(约2.7亿公斤),其中520万磅(约2.4亿公斤)是燃烧,这意味着火箭一旦点燃就无法停止了,4个“RS-25”发动机和2个固体助推器把机组人员推向高空。火箭会在阶段式逐渐脱离:

第一阶段:点燃2分钟后,固体助推器燃料耗尽然后脱离芯级火箭。

第二阶段:发射8分钟后,芯级(一级)燃料耗尽,脱离。

第三阶段:上面级这个时候就短暂点火,把“猎户座”飞船送到环绕地球飞行的轨道上,与此同时,机组人员重新配置飞船,检查系统等等,确认所有的设备都正常的情况下,为这次深空旅行做好一切必须的准备,当一切都好了之后,就进入下一个阶段。

第四阶段:上面级重新点燃以完全可以离开地球的速度,这个操作的精确性在于“猎户座”飞船的速度必须达到摆脱地球引力的速度,同时必须准确无误地把“猎户座”飞船送到几天后能抵达月球的路线上。

第五阶段:当一切燃料用尽之后,SLS上面级脱离,这个时候机组人员乘坐的“猎户座”飞船会向着月球慢慢地靠近。

NASA将一名女性和一名男性航天员在2024年重返月球表面

图解:阶段式逐渐脱离

“阿尔忒弥斯计划”与“阿波罗计划”的不同之处

“猎户座”飞船不需要月球指令舱,也不需要携带月球着陆器,“阿尔忒弥斯计划”采用的是一种更为先进的方式:

月球任务需要的所有物料都会由商业和国际合作伙伴提早准备好,例如:“巡航器”、科学实验和月表上的人员生存评估系统,其中还包括了一个专门的月球空间站,叫做-门户。

在这个空间站上,提前准备一个强劲的月球着陆器并建立一个强大的通讯中继器,空间站以开放标准来设计,它可以被扩展应用到新的任务和合作伙伴的开发中,允许同时一个时间执行多个人类探索月球的任务,即使在执行有人任务的间隙还能进行科学实验,“门户”自身也能够调整它的轨道,来探测月球的每个部分,这是“阿波罗任务”时无法做到的。

最关键的是,“门户”空间站位于一个独特的“晕轨道”上,在这里可以进行对火星任务的演习,并且,随着一系列快速增长的商业航天和国际上的机会,“门户”是地球和一切地外空间的一个理想枢纽。

当“猎户座”飞船接近“门户”空间站时,为了可以顺利且精确地对接,“猎户座”飞船要先进入空间站所在的椭圆轨道,一旦成功对接,预先选好的宇航员会转移到“登月器”上,其余的宇航员与“猎户座”飞船则会停留在“门户”空间站上。

NASA将一名女性和一名男性航天员在2024年重返月球表面

图解:“门户”宇宙空间站

登月

登月器系统的建造一共分为三个独立的步骤:

1.离开“晕轨道”下降到月球低轨道。

NASA将一名女性和一名男性航天员在2024年重返月球表面

图解:晕轨道

2.离开月球低轨道至月球表面。

3.一旦登月成功后,登月运行器则会离开月球表面,回到“门户”空间站并与其对接,一旦回到“门户”空间站并且“猎户座”飞船从与“门户”空间站脱离,宇航员会点燃发动机,摆脱“晕轨道”,这个时候“猎户座”再次自己环绕月球旋转,并且来到返回地球的路线上。

在探月任务的后半段,服务舱会与机组舱脱离,宇航员乘坐在机组舱里在热防护罩的保护下,以每小时25000英里的速度进入地球大气层,空气摩擦使机组舱的温度高达2760℃。

当机组舱的速度降至了300英里每小时,独特设计的降落伞会自动打开,把机组舱的速度降至每小时20英里,使机组舱安全着落。

当完成了以上的3个步骤,“阿尔忒弥斯计划”将正式宣布任务大功告成。

NASA将一名女性和一名男性航天员在2024年重返月球表面

图解:机组舱返回地球

结语

根据NASA的官方宣布,“阿尔忒弥斯计划”会在2024年,会将第一名女性送上月球,而“阿尔忒弥斯”女神在希腊神话中的地位仅次于月亮女神,是阿波罗的双胞胎妹妹。

这个以希腊神话中月亮女神“阿尔忒弥斯”命名的计划,提出在2024年以前美国实现载人登月,最终在月球表面建立一个长期生存基地。

美国国家航空航天局在推特上写道:”阿尔忒弥斯是希腊神话中阿波罗的孪生姐姐和月神,现在这是NASA包括首位女性和一名男性航天员在2024年重返月球表面计划的名称。”

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