美国宇航局、商业行业和国际合作伙伴正在拓展人类向太空的探索范围,并为月球门户、阿尔忒弥斯和最终的载人火星任务设定了里程碑。任何长期载人航天任务的一个关键要素是环境控制和生命支持系统 (ECLSS),它由多个子系统组成,包括维持可呼吸大气的空气再生子系统。为了匹配深空探索的计划里程碑,全球都在努力开发下一代 ECLSS。因此,在单个 ECLSS 单元的研究和开发方面取得了许多突破。本文回顾了空气再生领域的传统和新技术,包括美国、日本和欧洲在航天器栖息地中捕获二氧化碳 (CO 2 ) 和生成氧气 (O 2 ) 的技术。提到已发布的故障模式以促进对未来潜在生命支持系统的可修复性和可维护性的讨论。
附录 - 其他有用信息 NASA 任务理事会 航空研究任务理事会 NASA 的航空创新者多年来取得的成果直接惠及当今的航空运输系统、航空业以及每天依赖这些飞行进步的乘客和企业。因此,每架美国商用飞机和美国空中交通管制塔都使用 NASA 开发的技术来提高效率和保证安全。 https://www.nasa.gov/directorates/armd/ 探索系统发展任务理事会 探索系统发展任务理事会负责管理月球轨道、月球表面和火星探索的载人探索系统开发。阿尔忒弥斯任务将开启月球科学发现和经济机会的新时代,同时验证操作和系统并为载人火星任务做准备。该理事会的项目包括太空发射系统火箭、猎户座飞船、地面支持系统、载人着陆系统、宇航服和 Gateway。 https://www.nasa.gov/exploration-systems-development-mission-directorate/ 科学任务理事会 科学任务理事会是一个组织,在这里,一个科学学科的发现可以直接通向其他研究领域。这种流动非常有价值,在科学界很少见。从系外行星研究到更好地了解地球气候,再到了解太阳对地球和太阳系的影响,该理事会的工作是跨学科和协作的。 https://science.nasa.gov/ 空间作业任务理事会 空间作业任务理事会保持人类在太空的持续存在,造福地球人类。该理事会下属的项目是 NASA 太空探索工作的核心,通过通信、发射服务、研究能力和机组人员支持,支持阿尔忒弥斯、商业空间、科学和其他机构任务。 https://www.nasa.gov/directorates/space-operations/ 空间技术任务理事会 技术推动探索和太空经济。NASA 的空间技术任务理事会旨在改变未来的任务,同时确保美国在航空航天领域的领导地位。该理事会开发、演示和转让有利于 NASA、商业和其他政府任务的新太空技术。https://www.nasa.gov/space-technology-mission-directorate/
加拿大的基础设施赤字限制了我们在不断变化的世界中互动,竞争和繁荣发展的能力。不足的道路,过境,学校和其他公民机构威胁着该国的经济能力以及那种与公平和持久民主的核心社区。本介绍性章节讨论了自第二次世界大战以来加拿大基础设施政策的演变,概述了基础设施在经济生产力和创新中的关键作用,并探讨了公民基础设施如何促进不同收入和种族的互动。在审查了基础设施计划的国际最佳实践之后,我们建议对未来的研究和行动的议程,鼓励所有政府所有命令的远程,证据的投资,以建立未来的加拿大。
本研究总结了 Artemis 计划的经济和国家竞争力优势,以补充其科学发现、技术开发、太空探索和全球领导地位的内在价值。它简要介绍了 NASA 历史商业太空计划的成功背景,以及 Artemis 计划如何成为 COTS 和 Commercial Crew 的延伸。它还研究了 Artemis 计划如何通过推动创新和新能力、降低进入太空的成本、改善市场竞争力和扩大潜在客户群来使美国经济受益。最后,它评估了 Artemis 计划在帮助美国公司在全球市场上竞争方面的作用以及政府在资助早期技术开发方面的作用。本研究主要关注该计划的商业要素对经济和国家竞争力的影响,并表明它们代表了 COTS/CCrew 计划的演变。附录中引用了有关所有 Moon to Mars 计划(包括 ISS、SLS、Orion、Gateway、HLS、CLPS 等)的重大影响的其他观点。
时间表 就在 2019 年初,NASA 还在计划 2028 年实现阿波罗之后人类首次登月。2019 年 3 月,副总统彭斯宣布将登月时间提前到 2024 年。2024 年目标的支持者认为,这给人一种紧迫感、专注力和动力,而且美国太空计划正在与俄罗斯和中国竞争。反对者则认为,2024 年这个日期是出于政治目标,而不是技术或科学考虑。国会审议的问题包括 2024 年登月可能带来哪些地缘政治或其他好处;提供实现 2024 年登月所需的资金可能会如何影响 NASA 其他项目的资金可用性;时间表压力可能会如何影响安全决策;以及为满足 2024 年期限而做出的设计选择可能会如何影响 NASA 后续载人探索任务的系统可重用性。
美国宇航局的空间技术任务理事会 (STMD) 2022 财年预算为 11 亿美元,管理着约 2,500 个项目,负责监督一系列空间技术投资组合,这些投资组合支持该机构寻求维持和扩大人类在太空的活动、探索太阳系、寻找过去和现在生命的证据、扩大商业太空经济并确保美国在太空技术领域的全球领导地位。STMD 通过传统的采购方法、行业伙伴关系、有奖竞赛、空间技术研究补助金和空间法案协议与学术界、工业界、其他政府机构和国际合作伙伴合作。该理事会使用战略框架来指导其技术投资决策,自 2020 年以来,STMD 越来越专注于支持美国宇航局的阿尔忒弥斯和月球到火星计划,其预算的近三分之一(3.37 亿美元)由国会分配给与这些工作相关的项目。
规划需求,其中太空任务通常是独立设计的。例如,在阿波罗任务中,我们采用长期携带策略,一次性携带每次登月任务所需的所有物品;在国际空间站补给任务中,我们采用补给策略,每次按需运送有效载荷。太空基础设施的发展,如阿尔忒弥斯任务中指定的原位资源利用 (ISRU)、电力系统和月球基础表面栖息地 [ 11 ],推动了在太空任务设计中考虑任务相互依赖性的需求。这些基础设施需要在任务的早期阶段部署,因此会产生高昂的任务成本;我们预计,通过利用基础设施更好地支持探索(例如从 ISRU 生成资源),可以在任务的后期支付高昂的初始部署成本。不同任务目标和长期视野的多样化基础设施使物流规划变得更具挑战性。
摘要 国家航天机构和私人实体计划在本世纪下半叶之前在月球和火星上建立前哨。 要实现这一目标,就必须准备好新的技术范式,以便在任务架构中实施。 在这里,我们提出合成生物学就是这样一种使能技术,它将与不断发展的生物经济协同作用,解决人类在地球内外面临的广泛挑战,因为他们将在后阿尔忒弥斯时代在月球上站稳脚跟,并继续探索和最终在火星上定居。 我们建议分阶段将合成生物学整合到太空任务中,并确定关键的双重用途突破,以扩大合成生物学对太空任务和陆地生物经济的影响。 最后,我们强调了国家航天机构和私营部门在未来几年采取的行动,这些行动对于利用合成生物学的潜力在地球外建立可持续的人类存在至关重要。
我们的全球伙伴关系还延伸到太空,美国和日本在探索太阳系和重返月球方面处于领先地位。我们欢迎今天签署关于加压月球车探索月球表面的实施安排。根据协议,日本将提供并维护一辆加压月球车,而美国则计划在未来的阿尔特弥斯任务中为日本宇航员分配两次登月机会。两位领导人宣布了一个共同目标,即在满足关键基准的情况下,日本宇航员将成为在未来的阿尔忒弥斯 (Artemis) 任务中首位登陆月球的非美国公民。为实现这一目标,美国和日本计划深化在宇航员培训方面的合作,同时管理此类富有挑战性和启发性的月球任务带来的风险。我们还宣布在高超音速滑翔飞行器(HGV)和其他导弹的低地球轨道(LEO)搜索和跟踪星座方面开展双边合作,包括与美国工业界的潜在合作。美日联合领导人声明 面向未来的全球合作伙伴 开拓太空新领域 我们的全球伙伴关系延伸到太空,美国和日本正在引领探索太阳系和重返月球的道路。今天,我们欢迎签署月球表面探索实施协议,根据该协议,日本计划提供并维持加压月球车的运行,而美国计划在未来的阿尔特弥斯任务中为日本分配两次宇航员登月机会。 两国领导人宣布了一个共同目标,即假设实现重要基准,日本国民将成为未来阿尔特弥斯任务中第一位登陆月球的非美国宇航员。美国和日本计划深化宇航员培训方面的合作,以促进这一目标的实现,同时管理这些具有挑战性和鼓舞人心的月球表面任务的风险。 我们还宣布在低地球轨道探测和跟踪星座方面进行双边合作,用于高超音速滑翔飞行器等导弹,包括与美国工业界的潜在合作。
美国国家航空航天局探索系统发展任务理事会副局长 James Free 先生 口头陈述 ............................................................................................................. 20 书面陈述 ............................................................................................................................. 22 美国政府问责局合同和国家安全采购主任 William Russell 先生 口头陈述 ............................................................................................. 26 书面陈述 ............................................................................................................. 28 航空航天安全咨询小组主席 Patricia Sanders 博士 口头陈述 ............................................................................................................. 48 书面陈述 ............................................................................................................. 50 美国国家航空航天局监察长 Paul K. Martin 阁下 口头陈述 ............................................................................................. 59 书面陈述 ............................................................................................................. 61 美国航空航天学会执行理事 Daniel Dumbacher 先生 口头陈述 ............................................................................................................. 72 书面陈述 ............................................................................................................. 74 讨论 ............................................................................................................................. 82