摘要 可重复使用运载火箭 (RLV) 正逐渐成为降低太空准入成本的解决方案,并带来突破性太空应用带来的潜在好处。虽然太空是解决全球问题的理想平台,但它也带来了“适应-缓解困境”。运载火箭是唯一直接向大气层各层排放的人造物体,可重复使用性可能会带来额外的负担。虽然它可以通过回收主要部件来确保材料的合理使用,但其相对于等效一次性运载火箭 (ELV) 的潜在可持续性收益尚未量化。因此,正确理解这些对于确保可持续的太空运输设计选择至关重要。本研究回顾了目前对运载火箭环境影响和生态设计的知识状态,然后介绍了第一阶段可重复使用的不同技术的初步生命周期和大气影响评估。可重复使用性表明材料资源消耗可能在早期减少,这与推进剂选择和回收策略无关。就气候强迫而言,仅当假设氢氧、氨氧技术实现完全碳中性推进剂生产,而如果烟尘产量保持在可持续限度以下,甲氧可能实现碳中性推进剂生产,可重复使用性才是有益的。执行空中捕获回收的 VTHL 也表现出降低的气候强迫潜力。据估计,与 ELV 相比,VTVL 运载器的平流层臭氧消耗潜能将增加 18-34%,VTHL 则将增加 12-16%。此外,还发现混合比、飞行剖面、分级条件和空气动力学能力具有高敏感性,需要采用更高保真度的设计方法进行详细评估。据估计,未来大规模空间活动的发射影响也不再可以忽略不计,尽管各种设计方案中都存在一些缓解余地,而且近期将气候变化成本内部化的监管发展可能会显著影响 RLV 的商业案例。此外,高空大气影响,尤其是烟尘排放的影响,似乎主导了潜在的生命周期影响和不确定性,尤其是对于以碳氢化合物为燃料的运载火箭。这进一步加剧了基于航空和地面排放的常用但不合适的加权。这些可能会对绝对和相对比较产生重大影响,因此,必须谨慎对待本研究的结果。未来的研究应采用最先进的大气建模和适当的方法来衡量各个生命周期阶段,从而实现缓解设计,同时避免负担转移。
跟踪运载火箭和探测器,返回器再入测量、搜索和回收,新建南美35米深空跟踪测控站、纳米比亚18米深空跟踪测控站等跟踪设备。
根据 NASA 发射服务 II (NLS II) 合同的规定,发射服务包括运载火箭 (LV) 和相关标准服务、非标准服务(任务特有选项)、所有工程和分析以及最低性能标准。LSP 还提供发射服务的技术管理、LV 生产/测试的技术洞察、协调和批准特定任务的集成活动、提供任务特有的 LV 硬件/软件开发、提供有效载荷处理设施以及管理发射活动/倒计时。在任务选择后的适当时间,LSP 将根据客户要求通过竞争性方式选择发射服务提供商并授予任务发射服务。发射服务将授予根据技术能力/风险、提议价格的合理性和过去的表现提供最佳发射服务价值以满足政府要求的承包商。因此,除非有唯一来源的坚实技术理由,否则作为 AO 提案的一部分假设特定的运载火箭配置并不能保证将选择提议的 LV 配置。任何此类理由都应在提案中明确说明和解释。所有 NASA 采购的发射服务都将符合 NASA 政策指令 (NPD) 8610.7D,即 NASA 发射服务风险缓解政策。NASA 采购的发射服务将按照 NPD 8610.23C,即运载火箭技术监督政策和 NPD 8610.24C,即发射服务计划 (LSP) 发射前准备情况评估进行管理。这些 NPD 可通过 AO 库访问。
全栈空间技术公司,制造重达 150 公斤级的小型卫星、可与多种运载火箭兼容的卫星分离系统以及地面站,以便与 V/UHF 和 S/X 波段的 LEO 卫星通信。
空中客车防务与航天公司材料和结构技术路线图提出了技术发展战略和优先事项,这些战略和优先事项既有助于开发新一代运载火箭,又有助于我们成为所有活动范围内的零部件和结构的技术供应商:民用和军用运载火箭、行星探测探测器、太空平台、机器人探索和推进。在处理这样一份应用和项目清单时,我们可以想象要面临的技术挑战数量。性能当然仍然是主要要求,但考虑到成本和此类任务的期望,可靠性立即就出现了。我们已经从性能要求转向更具成本效益和可持续性的方法。全球新经济模式的竞争迫使我们重新考虑我们的发展模式和技术选择。我们今天的主要目标之一是加速和完善我们下一个应用的技术,即针对阿丽亚娜 6 号运载火箭及其增量的运载火箭市场。然而,这种方法包括确定支持任务需求所需的技术能力和技术,需要通过另一种方法来完成,即在架构层面提出先进技术,并将其集成到系统中。这些新技术被视为改变游戏规则的技术,如果在决定启动任务之前得到充分开发,将有助于增强任务能力。为了成功地为这两种方法提出正确的技术,我们坚信必须采用多学科方法。多学科意味着将来自系统、实验室、设计和压力办公室以及制造和控制的人员整合到一个团队中,并由基础研究人员网络提供支持。顺便说一句,它将在每个领域产生技术路线图,包括材料、结构、先进工程、制造和横向学科(控制、认证……)。这些路线图确定了性能、竞争力、稳健性、环境影响和里程碑方面的要求,以建立成熟逻辑和相关时间框架。
Rocket Lab 的高 ΔV 小型航天器高能光子 (Photon) 可以实现定期、专用、低成本的行星目的地科学任务,从而为科学家提供更多机会并提高科学回报率。高能光子可以搭载 Rocket Lab 的电子运载火箭发射,以精确瞄准行星小型航天器任务的逃逸渐近线,有效载荷质量高达 ~40 千克,无需中型或重型运载火箭。高能光子还可以作为次级有效载荷在 EELV 二级有效载荷适配器 (ESPA) Grande 端口或 Neutron 等其他运载火箭上飞行。本文介绍了目前正在开发的行星小型航天器,这些航天器利用了 Rocket Lab 的深空能力,包括月球、金星和火星任务。
2023 年)并变得无处不在。随着太空技术成本的迅速下降,各国都在发展太空计划,投资下一代运载火箭(用于登陆月球和/或火星)和太空探索。太空运输和物流系统、太空生产正变得越来越经济,旅游业也越来越便利 [1] 。除了航天器制造(包括运载火箭)、商业太空运输和相关产业 [2] 之外,太空技术还与日常生活息息相关。此类太空活动主要来自三个领域:定位、导航和授时(PNT)、地球观测(EO)以及卫星通信和连接(SatCom)。此外,2023 年全球政府在太空防御和安全方面的支出达到了历史最高水平,超过 580 亿美元,并且由于地缘政治分裂和第二次冷战,支出还在加速增长。
Universal Space Lines(运营商)和 Rocket Development Company(硬件制造商)正处于开发小型低成本可扩展运载火箭“Intrepid”的早期阶段。这种两级运载火箭使用液氧/液氢推进剂组合,其基本形式的目标是向东发射时有效载荷高达约 1,100 磅。结构主要采用复合材料,以提高产量和降低单位成本。最大限度地利用现有的电子元件,以最大限度地减少开发。软件设计遵循在 DC-X / XA 程序上开发的非常成功的方法。Intrepid 计划的目标是将此有效载荷范围内的发射成本降低 50 - 60%。USL / RDC 团队是 Bantam Cycle I 竞赛的获胜者之一,其设计是基本 Intrepid 设计的降级版本。计划于 1999 年进行首次飞行。
2023 年,全球年度发射率将达到 211 次成功轨道发射的历史新高,主要推动力是美国和中国,两国分别创下了 103 次和 66 次发射的历史最高发射率。考虑到美国的领先地位更加明显,即 2023 年美国占全球有效发射能力的 81%——是世界其他国家总和的四倍。美国推出更大的运载火箭,特别是 SpaceX 的星际飞船和蓝色起源的纽格伦,以及这些运载火箭采用的更高程度的可重复使用性,将进一步提高美国的领先地位。这些颠覆性的变化将使美国具有独特的能力,能够以更低的成本发射更大的有效载荷,从而使新一代卫星的设计不受尺寸、重量和功率的限制。
1. 简介 20 世纪 50 和 60 年代,美国研制了载人运载火箭,将美国国家航空航天局的宇航员送上月球,从而实现了肯尼迪总统在 20 世纪 60 年代末让美国人登上月球的承诺。在过去 50 年里,美国主导的载人航天事业尽管出现了创新的制造方法,但运载火箭核心结构的设计和制造几乎没有什么改变。现有的金属运载火箭结构制造技术,如推进剂箱、级间和适配器,包括与阿波罗时代同义的多件焊接和/或铆接施工方法。生产通常涉及使用厚板起始原料,将其加工成包含皮桁、正交或等网格加强筋的单体结构。当前的制造和设计选项往往会对系统架构产生负面影响。