国际空间站的长期合作伙伴渴望与 NASA 一起进入月球轨道。加拿大航天局 (CSA) 已承诺为 Gateway 提供先进的机器人技术,而欧洲航天局 (ESA) 计划提供国际居住舱 (IHab) 和 ESPRIT 模块,后者将提供额外的通信功能、用于部署科学有效载荷和立方体卫星的科学气闸舱以及 Gateway 的燃料补给。日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 计划提供居住舱组件和后勤补给。俄罗斯航天局 (Roscosmos) 也表示有兴趣在 Gateway 上进行合作。
在载人火星任务的背景下,描述了裂变碎片火箭发动机概念的电离辐射特性。这种推进系统利用悬浮在气凝胶基质中的微米级裂变燃料颗粒,可以在高功率密度(> kW/kg)下实现非常高的比冲量(> 10 6 s)。裂变芯位于电磁铁孔内,并位于外部中子减速剂材料内。低密度气凝胶可以对燃料颗粒进行辐射冷却,同时最大限度地减少与裂变碎片的碰撞损失,与以前的概念相比,可以更有效地利用裂变燃料产生推力。本文介绍了来自外部(例如银河宇宙射线)和内部(反应堆)源的宇航员机组人员的稳态电离辐射当量剂量的估计值。航天器设计包括一个离心概念,其中过境居住舱围绕航天器的重心旋转,为机组人员提供人工重力,并与核心分离。我们发现,裂变碎片推进系统与离心相结合可以缩短过境时间,降低等效辐射剂量,并降低长期暴露于微重力环境的风险。这种高比重脉冲推进系统将使其他载人快速过境、高 delta-V 行星际任务成为可能,其有效载荷质量分数远高于替代推进结构(化学和太阳能电力)。
传统的太空居住舱设计方法使环境控制和生命支持系统 (ECLSS) 效率低下。这些居住空间的设计和尺寸通常完全是任意的,与 ECLSS 元件的最佳形式、配置、位置和大小有关。机架或隔间式居住空间的有限可用性迫使 ECLSS 分布在多个模块之间以次优方式分散,或集中在单个机架中。迫使这种复杂的设备挤进预先确定大小的机架体积中,使得 ECLSS 设备的系统设计和操作变得更加困难。它增加了故障率。这种“撞合身,涂装匹配”的理念必然会导致关键生命支持元件的设计、分布、工程和安装出现严重功能障碍。潜在的“不要定尺寸/不合身”原则导致清洁、维护和维修 ECLSS 设备时出现严重困难。本文认为,ECLSS 的设计优先于所有其他系统和子系统。
简介:NASA 已确定迫切需要设计、制造和测试原位资源利用 (ISRU) 组件,以便在月球和/或火星上利用风化层资源生产纯净水、氧气和氢气。长期停留在月球或火星表面需要随时可用的纯净水源。水净化后,可用作氧气来源(既可作为居住舱人员的可呼吸空气,又可作为推进剂氧化剂),也可用作氢气作为推进剂燃料。将任何这些资源大量运输到月球或火星表面都很困难且成本高昂,因此必须使用原位资源来生成推进剂和生命支持消耗品。NASA 已明确确定需要开发和测试关键组件,以便从月球两极永久或近永久阴影区 (PSR) 的冰中提取和净化水。月球水可用于生产氢氧推进剂,用于月球运输工具(上升器和着陆器)、可重复使用的地月运输工具,以及最终用于人类火星及更远地区的任务。预计每次任务需要生产 14 至 50 公吨 H 2 /O 2 推进剂。此前从未有人对原位月球水进行过净化和电解。它带来了独特的挑战,与月球水和月球极地环境中存在的危险、有毒和易燃气体有关;以及发射到月球表面的系统通常存在的限制(质量、体积、功率、自主性、稳健性、可靠性和寿命)。这项技术的开发对于人类实现在月球上的可持续存在至关重要。利用该技术支持此类努力还将认证硬件是否可用于火星,在火星上,脱离地球对于机组人员的生存来说更为关键。
灵活月球探索架构 (FLARE) 的概念是将四名机组人员送上月球表面,在月球表面停留至少七天,然后安全返回地球。只要组件车辆投入运行,FLARE 就可以实施。FLARE 是作为 NASA 载人着陆系统 (HLS) 参考架构的替代方案而开发的,该架构来自 2019 年创建的设计分析周期 (DAC) #2。DAC2 指南要求在近直线晕轨道 (NRHO) 中使用 Gateway 车辆。相反,FLARE 选择低月球冻结极地轨道 (LLFPO) 进行组件的月球会合,并选择 Gateway 车辆。LLFPO 提供每 2 小时飞越南极一次的稳定轨道,确保可以轻松进入月球表面进行表面中止,并且推进剂需求比 NRHO 低得多。最小 FLARE 概念使用一次太空发射系统 (SLS) 发射、一个猎户座火箭、一个欧洲服务舱 (ESM) 和一个载人着陆器(通过商用飞行器发射)。FLARE 增加了 SpaceTug,它以成熟成功的 ULA“通用”半人马座上面级运载火箭为基础,经过修改后可打造出地月转移飞行器。在 FLARE 基线任务中,SpaceTug 提供将猎户座 + ESM 从 LLFPO 返回地球所需的推进力。SpaceTug 还提供推进力,将单独的载人着陆器组件——下降组件 (DE) 和上升组件 (AE)——从低地球轨道 (LEO) 运送到 LLFPO。然后,SLS Block 1 发射猎户座 + ESM,并与 LLFPO 中配对的 DE + AE 组件完成会合。FLARE 提供基线任务以外的可选阶段。 SpaceTug 可以将计划中的 Gateway 组件(包括动力和推进元件 (PPE) 和居住和后勤前哨 (HALO))运送到 LLFPO。FLARE 提供了一种将前体设备运送到月球表面以增强和延长载人任务的选项。借助这些组件(包括充气居住舱和气闸舱、个人机组人员机动车、现场资源利用 (ISRU) 演示以及科学和技术实验),机组人员可以在月球表面探索和进行科学研究长达 14 天。
第 101 条 商业载人航天飞行活动。运输部 (DOT) 负责监管美国境内和美国境外实体进行的商业发射和再入活动。其监管方式符合公众健康和安全、财产安全以及美国的国家安全和外交政策利益。为了更好地确保载人航天飞行在整个任务生命周期(包括太空作业)的安全,应修改美国法典第 51 篇第 V 节(第 509 章),授权运输部授权在外层空间运行载人航天飞行器。此类授权将为运输部提供一条更清晰、更直接的途径,授权和监督机组人员、航天飞行参与者和政府宇航员的安全,从飞行前他们暴露于飞行器危险开始,直到着陆后他们不再暴露于飞行器危险为止。这将确保载人航天飞行活动在其整个生命周期内得到一致的监管,从而确保从发射到再入大气层的公共安全和乘员安全。具体而言,该提案将修订 51 USC 50902,将“载人航天飞行器”定义为载人航天器,包括运载火箭或再入飞行器、居住舱或其他物体,用于在亚轨道或外层空间(包括天体)运行。美国公民需要持有执照才能在外层空间操作载人航天飞行器。(51 USC 50904)。交通部将授权载人航天飞行器的运行,但必须符合公共健康和安全、财产安全、空间可持续性、美国的国际义务以及国家安全、外交政策和美国的其他国家利益。(51 USC 50905)。该提案在交通部的现有权限中增加了“空间可持续性”和“其他国家利益”。纳入“太空可持续性”将允许交通部将碎片减缓纳入其中,并要求在其法规中采取措施保护外层空间的可持续利用,包括轨道碎片的减缓和补救以及对太空运行环境的影响的考虑。纳入“其他国家利益”将允许交通部确保在许可中考虑到除国家安全和外交政策利益之外的美国利益,特别是与美国民用太空计划相关的利益(美国国家航空航天局 (NASA)、美国国家海洋和大气管理局和美国地质调查局的利益)。这将包括行星保护和月球遗址保护、科学卫星保护以及与 NASA 的 Artemis 计划的冲突消除。太空可持续性和其他国家利益的增加也将适用于发射和再入许可