我们正在进入太空探索的新时代,其特点是国际合作、地缘政治竞争和商业活动增加。随着国际空间站 (ISS) 于 2030 年左右退役的倒计时开始,美国发现自己正处于一个关键时刻,其驱动因素是需要通过替代平台维持人类在低地球轨道 (LEO) 的存在。在低地球轨道上存在使美国能够开展宇航员任务、科学研究和开发雄心勃勃的深空项目技术,例如阿尔忒弥斯计划和月球门户,这些项目在 NASA 的月球到火星战略中发挥着至关重要的作用。为了在国际空间站后的过渡期间保持人类在低地球轨道的持续存在,NASA 正在提供资金支持商业低地球轨道目的地 (CLD) 的开发和运营,这些目的地将成为三个主要最终用途的新平台:载人航天、微重力研究和太空旅游。NASA 的 CLD 计划目前支持三个商业空间站的开发,由美国公司 Voyager Space、Axiom Space 和 Blue Origin 牵头。
通过 Artemis 计划,NASA 打算让人类重返月球,并建立可持续的月球存在,为人类探索火星奠定基础。Artemis I 号无人驾驶试飞于 2022 年 12 月完成,这是 NASA 的一项重大成就,它提供了重要的数据和经验教训,这些经验教训来自硬件、软件、流程和团队的测试,将为 NASA 未来的 Artemis 任务做好准备。Artemis II 号载人试飞旨在让人类 50 多年来首次重返月球轨道,并将其四名机组人员送入比人类曾经去过的更远的太空。与 Artemis I 号一样,Artemis II 号任务将使用太空发射系统 (SLS),这是一种两级重型火箭,它将从肯尼迪航天中心的移动发射器 1 (ML-1) 将猎户座多用途载人飞船 (Orion) 太空舱发射到太空。到 2025 年 9 月(阿尔忒弥斯二号计划的发射日期),NASA 将在 SLS、猎户座和探索地面系统 (EGS) 项目上投入超过 550 亿美元。
阿拉伯联合酋长国正朝着成为全球科技领先者的目标迈进。太空探索和相关技术是他们为实现这一目标所采取的途径之一。阿联酋正在与美国在这一领域建立强有力的伙伴关系,依靠美国的技术、创新和专业知识,在阿联酋建立和培育太空生态系统。2024 年 9 月 18 日,阿联酋总统兼阿布扎比酋长谢赫·穆罕默德·本·扎耶德·阿勒纳哈扬殿下对华盛顿特区进行了历史性访问,并与总统乔·拜登和副总统卡马拉·哈里斯举行了会晤。这些会议包括讨论美阿在太空和载人航天探索方面的合作。作为《阿尔忒弥斯协定》的创始签署国,美国和阿联酋仍然致力于和平探索外层空间,并继续在载人航天和深空任务方面保持战略伙伴关系。美国和阿联酋继续在美国和阿联酋青少年中推广 STEM 教育,并为专注于支持未来太空任务技术的初创企业和创新者提供激励和支持。
以及《阿尔忒弥斯协定》。ii. 尊重宇宙是一个珍贵的、相互联系的生态系统,维护宇宙的神圣性。我们的行动将以对宇宙的内在价值及其可能蕴含的多样生命的深深敬意为指导。iii. 在太空探索行业中开拓创新,推进可持续实践,每项努力都建立在生态和谐和长期可行性原则之上。通过创新技术、负责任的资源管理和再生实践,我们将确保我们的宇宙探险留下最小的足迹。iv. 通过创建奖励可持续实践和推动可持续太空市场的市场,创造可持续增长的激励机制。通过将经济利益与负责任的发展相结合,我们将催化一个蓬勃发展且具有环保意识的太空产业。v. 通过建立国际伙伴关系和知识共享举措,超越国界,利用不同国家和部门的集体智慧和资源,开展合作努力和实现平等准入。vi.通过拥抱科学探究、技术创新和人类创造力的精神来培育宇宙创新,以突破我们对宇宙的理解。通过培育创新和灵感的文化,我们将释放宇宙前沿的巨大潜力。
现在,各种参与者都对太空资源产生了兴趣,他们有着更广泛的目标。世界各地的航天机构和商业航天部门正在针对地月空间、月球、火星和小行星开展结合 ISRU 技术的新研究和项目。在我们召开这次会议之际,人们正在从火星大气中提取氧气,预计今年将向月球发射表面勘探设备。一些国家已经制定了商业太空资源探索和利用的立法。《阿尔忒弥斯协定》目前包括 25 个国家,这些国家已同意开采和利用太空资源,以支持安全和可持续的太空探索,同时国际层面正在积极推行更广泛的法律框架。大多数大型航空航天公司和过去几年出现的数十家初创公司都将自己定位在太空资源价值链的各个环节,凸显了人们对这一领域日益增长的兴趣和机遇。由于目前的计划重点关注月球,将其作为机器人和人类新一轮探索的目的地,并为登陆火星铺平道路,因此现在非常清楚,利用太空资源将使进一步探索和商业化太空成为可能。
“在我为 NASA 工作 22 年和在该行业工作 35 多年期间,我有无数机会见证并参与该机构所做的出色工作。当我在今年早些时候担任 NASA 总工程师时,我花时间回顾了我有幸遇到的无数人,以及我有幸参与并见证其成功完成的许多项目和任务。在这段不可思议的旅程中,我担任了 NESC 总工程师和 NASA 技术研究员,亲眼目睹了这个组织如何帮助改变 NASA 的安全文化、促进开放式沟通并创造一个“一个 NASA”的心态。我开始欣赏每个中心的广泛和深厚技能,它们齐心协力解决航天的诸多挑战。这就是为什么 20 年后,NESC 仍然发展强劲,处理请求,并为项目提供独特的观点和解决方案来解决他们的技术问题。他们最近与商业乘员计划、Artemis I 飞行后评估、机器人任务支持以及努力帮助我们的月球到火星探索活动对 NASA 在新阿尔忒弥斯时代取得的成功至关重要。当我监督该机构的工程工作组合时,我将依靠 NESC 提供的洞察力和技术优势,更重要的是,他们深入研究问题、发现太空旅行中如此基本的潜在风险并帮助我们走上减轻风险的道路的能力。”
在地球以外的行星上设计永久的人类居住地是几十年前提出的想法,在阿波罗任务中第一批人类登陆月球后,这一想法变得更加重要。当今蓬勃发展的技术进步加上雄心勃勃的任务,例如火星洞察号任务和月球阿尔忒弥斯计划,使太空殖民的愿景比以往任何时候都更加现实,因为它不断获得动力。目前有相当多的出版物涉及多个学科,涉及月球和火星环境的探索、这些行星的土壤特性以及第一个可居住模块的设计。本文的范围是精心挑选出与以下科学领域相关的最重要的出版物:(a) 岩土工程方面,包括月球和火星风化层样品和模拟物的机械特性和化学成分,以及作为潜在基础形式的锚固和刚性垫元素;(b) 不同类型的月震和流星体撞击引起的地面运动; (c) 外星 (ET) 结构的不同概念和类型(通用、充气、可部署、3D 打印),以及拟议的外星栖息地的总体视图。除了本文正文中提供的详细信息外,我们还努力将大部分信息总结并汇编成代表性表格,并按时间顺序呈现,以展示人类对外星结构的思维演变。
航天器轨迹设计将飞行器的物理能力与动态环境知识相协调,以到达太空中的首选目的地。识别可用的传输几何形状和硬件规格对于产生可行的解决方案是必不可少的。一个挑战是了解控制飞行器在太空中任何特定区域移动的底层动态结构。扩展多体系统的基本知识有助于构建理想的路线。本研究的目标是表征地球-月球-太阳系统中存在的低能结构的一般行为。其动机与美国宇航局阿尔忒弥斯计划的发展有关,该计划的公共和私营部门现在都对月球任务表现出越来越浓厚的兴趣。1 对于到月球区域的传输时间不受限制的任务,低能量传输提供了推进剂效率高的路径。在地球-月球-太阳系统中,一种低能量传输被称为弹道月球传输 (BLT)。弹道月球转移利用太阳的摄动,在月球轨道之外飞行数月。美国宇航局的地月自主定位系统技术操作和导航实验 (CAPSTONE) 任务于 2022 年 6 月发射,将使用 BLT 在今年晚些时候到达月球附近。2 近期的多个任务也将利用 BLT 到达月球轨道,包括韩国探路者月球轨道器任务 (KPLO)3 和 JAXA 的平衡月地点 6U 航天器 (EQU-ULEUS)。4
无论是对于以月球为中心的阿尔忒弥斯任务还是未来的火星运输任务,减少物流质量、体积和机组人员用于物流管理的时间的技术都非常重要。美国宇航局先进探索系统的物流减少项目正在开发可使各种探索任务受益的技术。物流减少技术包括改进紧凑型厕所以高效收集废物和稳定垃圾压实,这将在消耗品转化为废物时保持卫生的可居住体积。Gateway 和 Artemis 任务都将由定期的载人期和相当长的休眠期组成。火星运输飞行器的组装也包括定期的载人任务阶段和更长时间的无人任务阶段。射频识别 (RFID) 自主跟踪和定位将减轻机组人员的库存管理职责,这在时间紧迫的机组人员期间尤为重要,并确保在访问元素之间转移正确的物品,尤其是那些注定要处理的物品。库存跟踪与机器人操纵货物的能力相结合,可以在机组人员到达之前或离开之后配置探索栖息地,从而可以更好地专注于科学和其他任务目标。机器人货物操纵可扩展到更广泛的栖息地维护应用。本文介绍了正在开发的技术的状态,将它们与探索任务技术差距和增强功能进行了映射,并解释了它们将在何处得到验证。7
最近出版了法律。7月11日的12/2022,该法律批准了《电力法》(新的电力法)并撤销法律编号。10月1日(电力法)21/97。 新的电力法旨在将电力部门的法律框架调整为当前的社会,技术和财务动态,并将该部门调整为可持续发展目标(SDG)以实现2030年的议程,以确保能够获得高质量,高效,可行和清洁的能源的普遍性,从而使能源能够充分利用该国的能源,从而弥补了善良的范围,尤其是填补了良好的能量,尤其是弥补了良好的能源,又弥补了良好的能量,又有了改善,并弥补了良好的能量,又弥补了良好的能量,又可以使能源能够恢复过良好的能量。温室气体的来源和随之而来的排放。 新的电力法向该行业介绍了一些新的补充,其中所做的更改可以强调:10月1日(电力法)21/97。新的电力法旨在将电力部门的法律框架调整为当前的社会,技术和财务动态,并将该部门调整为可持续发展目标(SDG)以实现2030年的议程,以确保能够获得高质量,高效,可行和清洁的能源的普遍性,从而使能源能够充分利用该国的能源,从而弥补了善良的范围,尤其是填补了良好的能量,尤其是弥补了良好的能源,又弥补了良好的能量,又有了改善,并弥补了良好的能量,又弥补了良好的能量,又可以使能源能够恢复过良好的能量。温室气体的来源和随之而来的排放。新的电力法向该行业介绍了一些新的补充,其中所做的更改可以强调: