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为了第1位女性登月,史上最强大火箭要飞了

时间:2022-08-26 13:46:07 | 来源:中国科学报
在“阿尔忒弥斯1号”飞行期间,“猎户座”太空舱将飞越月球,并在42天后返回地球。 图片来源:NASA在“阿尔忒弥斯1号”飞行期间,“猎户座”太空舱将飞越月球,并在42天后返回地球。 图片来源:NASA

文 | 王方

如果一切按计划进行,美国宇航局(NASA)有史以来最强大的运载火箭——太空发射系统(SLS)将于8月29日进行首次试飞。

SLS会将一个能够运载宇航员的小型太空舱送入太空。这个名为“猎户座”的太空舱将绕月球飞行——比任何为人类建造的航天器飞得都远,并在42天后返回地球。

这次试飞至关重要,因为NASA计划在未来几年使用太空舱将宇航员送上月球。如果成功,这将是自1972年阿波罗17号宇航员从月球返回以来,人类首次超越近地轨道。

“我们已经进入了航天科学研究的新时代。”科罗拉多大学博尔德分校航天工程师Luis Zea的酵母基因实验以及其他实验将随此次试飞一起进行。它们被塞入“猎户座”太空舱上的一个宇航员座位下面。

这种做法是为了最大限度地利用这次耗资40多亿美元的试飞。其间一些实验将围绕月球进行,然后返回;其他实验则被部署于太空中。

这次飞行的其他科学载荷包括两颗绘制月球冰图的小卫星、驶向小行星的太阳帆,还有测量辐射如何影响人体内部器官的人形模型。其中一个是来自日本的小型着陆器,它甚至将登陆月球——如果成功,日本将成为第4个软着陆月球的国家。

这次被称为“阿尔忒弥斯1号”的飞行,是NASA“阿尔忒弥斯”计划的第一步。“阿尔忒弥斯2号”将在2024年之前搭载宇航员绕月飞行;“阿尔忒弥斯3号”将搭载一名宇航员在月球南极附近着陆,这项于2025年或更晚些时候完成的任务将包括第一位女性登月。

在“阿尔忒弥斯1号”发射当日,由两个固体火箭助推器和4个强大的发动机提供动力,SLS将轰鸣着冲向天空,之后将空的推进剂罐扔进海洋,然后与“猎户座”太空舱分离。太空舱将使用一个更小的、欧洲制造的推进系统,进入飞越月球的轨道。

在这个过程中,科学实验将会开启。在发射后的几个小时内,该航天器将向太空部署10颗小型立方体卫星。但其中5颗自一年多前安装在火箭上以来一直没有充电。一些研究人员担心,电池可能无法提供足够的能量让立方体卫星按计划开始工作。

假设部署成功,其中两颗立方体卫星将以不同的方式绘制月球表面的冰。NASA对月球冰感兴趣,是因为它保存了太阳系历史的冰冻记录,并可以作为未来人类探险的资源。

轨道飞行器已经探明,处于永久阴影的月球极地陨石坑中含有冰。“阿尔忒弥斯3号”的目标就是让宇航员在南极登陆,研究这些冰。但目前月球科学家不知道冰的确切位置,也不知道有多少冰。

“阿尔忒弥斯1号”的一颗立方体卫星将低空飞过月球南极,寻找以氢形式存在的水。其将绘制出迄今为止分辨率最高的中子图,表明氢的位置。“这将告诉我们水冰在哪里。”亚利桑那州立大学行星科学家、此次任务的主要研究员Craig Hardgrove说。

另一颗立方体卫星将使用红外光谱仪绘制冰图,以寻找月球地表水的特征。它将通过提供冰分布的另一个视图来补充上述中子图。

第三颗立方体卫星是日本的着陆器,仅700克,也是世界上最小的月球着陆器。

它将直接向下飞向月球表面,并在其上方几百米处释放一个微型气囊缓冲探测器。探测器将自由下落并撞击表面,然后尝试与地球通信并测量辐射环境。

还有一颗立方体卫星将前往一颗名为“2020 GE”的小行星,而不是月球。它将展开一个86平方米的太阳帆,利用太阳光的压力在太空中航行。这次飞行将测试新相机以及压缩和传输深空任务数据的创新方法。

两个人体模型Helga和Zohar将被绑在“猎户座”太空舱的座位上,登上“阿尔忒弥斯1号”。这项实验由德国航空航天中心领导,旨在更好地量化辐射对人体的影响。

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