长期的载人太空探索任务需要环境控制和封闭式生命支持系统 (LSS),该系统能够生产和回收资源,从而满足人类在恶劣的太空环境中生存的所有基本代谢需求,无论是在旅行期间还是在轨道/行星站。随着任务距离地球越来越远,这将变得越来越必要,从而限制了从地球补给资源的技术和经济可行性。需要将生物元素进一步融入最先进的(主要是非生物的)LSS,从而形成生物再生 LSS (BLSS),以实现额外的资源回收、食品生产和废物处理解决方案,并使前往月球和火星的任务更加自给自足。有一整套功能对于维持人类在低地球轨道 (LEO) 的存在以及在月球或火星上成功定居至关重要,例如环境控制、空气再生、废物管理、供水、食品生产、舱室/栖息地增压、辐射防护、能源供应以及交通、通信和娱乐手段。在本文中,我们重点关注空气、水和食品生产以及废物管理,并讨论辐射防护和娱乐的一些方面。我们简要讨论了现有知识,强调了尚未解决的差距,并提出了短期、中期和长期内可能进行的未来实验,以实现载人航天探索的目标,同时也可能给地球带来好处。
近年来,对月球的探索已成为私营和政府机构非常感兴趣的话题。ispace 的目标是通过利用月球资源和扩大我们在太空的存在,成为私营企业获得月球新商机的推动者。极地冰探测器 (PIE) 是一项原位资源利用 (ISRU) 探索任务,旨在寻找和描述月球极地地区的潜在水冰沉积物。在本项目的范围内,将讨论月球车热控制系统的开发。PIE 利用 ispace 开发并经过飞行认证的 Team HAKUTO 的 SORATO 月球车。本文探讨了三个关键领域的发现:月球极地永久阴影区 (PSR) 的运行、月球车系统的热控制设计和月球环境建模。对月球极地地区的热建模特别关注表面特性的识别、月球风化层特征和环境通量的建模。研究了运行任务约束,例如冷却速率和加热器功率要求。热设计理念旨在通过将探测车与地面分离、减少热损失和管理传导路径来最大限度地利用被动控制手段。研究了较大的温度波动引起的机械问题。对于操作范围较窄的元件,如电池、电机和外部安装元件,考虑了主动控制手段。概述了探测车热设计挑战和使 PSR 运行的初步发现。
摘要 - 未来的太空探索任务将在很大程度上依靠自主计划和执行(APE)技术来证明航天器的可靠性并降低运营成本。,这将需要对地面操作进行完整的修改,即,从当前指定预先计划的序列的实践来指定高级目标,后来将根据航天器的状态和可感知的环境来详细阐述,后来由板上APE详细说明。特别是,在下行链路期间确定任务结果是一项艰巨的任务。在本文中,我们使用下行链接的通道数据,EVR和至关重要的空间工艺模型重建了航天器在船上执行的操作(即,执行);我们还定量地比较了从“实际”运行与基于地面预测模拟的情况进行比较。要进行此定量比较,我们设计了基于两个相似性分数的N维动态时间扭曲(DTW)技术:(a)与执行任务相关的一项,其成本函数基于基于间隔的基于间隔的广义交叉点,而不是联合; (b)其他与飞船状态有关的其他成本函数基于归一化曼哈顿距离的关系。通过Neptune-Triton系统中多个Flyby的模拟案例研究,我们证明了我们的技术成功量化了ASSCECT的实际实际和预先分析之间的相似性,并评估其“家庭中”与“未家庭”的行为。为了降低相关的误报/负面因素,我们还设计了一个多目标评估指标,这是对任务和时间轴相关的相似性分数的加权总结。
美国国家航空航天局艾姆斯研究中心与 RIGETTI COMPUTING 之间签订的无偿空间法案协议,旨在评估基于门的量子计算处理器,以应对复杂的计算挑战 第 1 条 权力和当事人 根据《国家航空航天法案》(51 USC § 20113(e)),本协议由位于 Moffett Field, CA 94035 的国家航空航天局艾姆斯研究中心(以下简称“NASA”或“NASA ARC”)和位于 775 Heinz Avenue, Berkeley, CA 94710-2732 的 Rigetti Computing(以下简称“合作伙伴”或“Rigetti”)签订。 NASA 和合作伙伴可以单独称为“一方”,统称为“双方”。第 2 条。目的 NASA 和 Rigetti 打算进一步合作,了解和应用 Rigetti 的基于门的量子计算处理器来解决复杂的计算挑战。Rigetti 继续开发基于超导门的量子处理器。此次后续合作的目的是通过概念验证方法进一步检查和评估发现处理器价值的要素。NASA 将探索旨在解决与 NASA 的探索技术、航空和太空探索任务相关的某些复杂计算挑战的量子算法,测试此类问题的小版本,以深入了解未来的可扩展方法。Rigetti 将收到有关其新量子处理器的更多反馈,以及其处理器在 NASA 正在研究的一般问题和解决方案中的进一步应用。第 3 条。责任
Dante 是一个能够爬上陡坡的系绳步行机器人。1992 年,它由卡内基梅隆大学发明,并被部署到南极洲,用于探索活火山埃里伯斯山。Dante 项目的机器人科学目标是展示真实的探索任务、崎岖地形上的移动、环境生存以及在严酷的南极气候下的自我维持运行。火山科学的目标是研究埃里伯斯山内火山口内独特的对流岩浆湖。这次探险展示了移动机器人技术的先进水平和机器人探险者的未来潜力。本文详细介绍了我们的目标,描述了 Dante 机器人,概述了探险过程中发生的事情,并讨论了哪些成功了,哪些失败了。我们要感谢那些为 Dante 和埃里伯斯山探险做出贡献的人。该装置由 K 2 T Inc. 的 Eric Hoffman、Matt Arnold、Tad Dockstader 和 Dimitrios Apostolopoulous 设计和组装。电子设备由 Bryon Smith、Dan Christian 和 Scott Boehmke 制造。Paul Keller、Jay West、Chris Fedor、Bill Ross、Dan Christian 和 Henning Pangels 实施软件,以便 Dante 能够感知、计划、交流和行走。Leslie Thorpe 缝制了防风雨罩。RedZone Robotics Inc. 的 Chuck Whittaker、Rob McWilliams 和 Jim Osborn 管理该项目。Jim Martin、Gary Baun、Brian Albrecht、Jim Frazier、Bob Smith 和卡内基梅隆大学的其他人
随着太空技术的快速发展,外星探索逐渐倾向于进一步延伸和更透彻的行星探索。作为人类建立永久行星基础的尝试的第一步,通过原位资源利用(ISRU)建立农历基地(ISRU)将大大减少对地球供应的依赖。月球资源,包括矿产资源,水/冰资源,挥发物和太阳能,将有助于建立长期生命支持和科学探索任务的月球基地,尽管我们必须考虑高真空度,低重力,极端温度条件等的挑战。本文对过去正在发展的ISRU的过程进行了全面的综述,以及几种ISRU技术的最新进展,包括原位水获取,原位氧气生产,原位建筑和原位的现场能源利用以及原位生命的生命支持和月球上的植物种植。尽管能够为月球基础建筑和科学探索提供一些物质和能源供应,但ISRU技术仍需要持续验证并升级以满足进一步的Lunar Exploration任务的更高要求。最终,提出了未来十年对月球ISRU技术的三步制定计划,其中包括提供技术解决方案,提供有效载荷的技术验证并进行现场实验,以建立一个永久的伦纳族站和进行长期的长期月球表面科学活动。ISRU技术的概述,我们的建议将为中国未来的月球勘探任务提供潜在的指导。
Robyn Gatens主任,国际空间站NASA总部Robyn Gatens女士是NASA总部的人类勘探和运营宣教局国际空间站(ISS)的董事。她还是环境控制和生命支持(ECLSS)和机组人员健康和绩效系统的机构高级专家。作为国际空间主管,盖滕斯(Gatens)担任机构级别的空间站计划的战略,政策,整合和利益相关者参与,包括使用该站进行研究和技术示范,包括为NASA的Artemis任务提供支持,以及通过实现成功,长期的长期私人私人领域的低地球轨道(LEO)的活动来确保美国在低地球轨道(LEO)中的持续存在。在她在美国国家航空航天局(NASA)的35年中,加滕斯(Gatens)领导了人类太空飞行任务的生活支持和居住系统的发展和管理。她还领导了代理机构的战略和预算计划,以将未来深空探索任务所需的这些居住系统技术成熟,并使用ISS作为示范测试台。她于1985年在阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心开始了NASA职业生涯。她在马歇尔(Marshall)担任过各种领导职务,包括猎户座航天器机组人员支持和热系统的经理,然后于2012年转移到NASA总部。gatens是NASA杰出领导力和出色成就奖章的获得者,并拥有佐治亚理工学院的化学工程学士学位。
引言 太阳系中的小天体代表着当今太空探索的前沿。 各种任务例如罗塞塔号 [ 1 ]、隼鸟 1 号 [ 2 ] 和隼鸟 2 号 [ 3 ] 以及奥西里斯-雷克斯 [ 4 ] 都已向这些目标发射,而其他任务也计划在未来执行 [ 5, 6 ]。 当到达小天体附近时,深空立方体卫星具有多样化和补充大型航天器任务的优势 [ 7 ]。 事实上,一旦主航天器到达目标,它们就可以被用作机会性有效载荷,部署在现场。 NASA 和 ESA 之间的 AIDA (小行星撞击和偏转评估) 合作就是一个例子,旨在研究和描述与 Didymos 小行星系统的撞击 [ 8 ]。作为此次合作的一部分,NASA 发射了 DART(双小行星重定向测试)动能撞击器航天器 [9],LICIACube 将于 2022 年秋季对其与次级小行星 Didymos 的撞击进行观测和表征 [10]。作为此次合作的一部分,ESA 将于 2024 年 10 月发射 Hera 任务 [6],同时发射两颗深空立方体卫星,分别是 Juventas [11] 和 Milani [12-14],以研究和表征该系统。2027 年 1 月 Hera 抵达后不久,在 20 到 30 公里的距离之间将进行早期表征阶段,旨在确定天体的形状和重力场。随后将在约 10-20 公里的距离处进行详细表征阶段。在此阶段,两颗立方体卫星将从 Hera 母舰上释放,增强任务的科学回报。 Juventas 将配备单基地低频雷达和加速度计,而 Milani 将携带 ASPECT [ 15 ] 可见光和近红外成像光谱仪以及 VISTA 热重仪 [16],以表征小行星周围的尘埃环境。自主光学导航 (OpNav) 是现在和未来探索任务的一项使能技术。这种技术利用图像处理 (IP) 方法提取一组光学可观测量,用于生成具有相关不确定性的状态估计。这种估计通常通过滤波获得,滤波将来自动力学的信息与观察模型相结合,以实现比单独应用 IP 高得多的精度。由于可以使用低成本和低质量的传感器在机载以低成本生成图像,因此 OpNav 的机载应用越来越受到关注。这对于立方体卫星任务尤其重要,因为立方体卫星任务通常在质量和功率方面受到严格限制。在接近小型飞机的情况下,可以利用 OpNav 通过允许自主操作和解锁执行关键操作的能力来降低运营成本。通过将 OpNav 功能与制导和控制算法相链接,在不久的将来,可以预见自主 GNC 系统将出现在自主探索任务中,届时将减少或完全消除人类在环。在这项工作中,我们首次介绍了 Milani 任务基于 OpNav 的 GNC 系统的主要特征,以及任务状态的最新概述。本文的其余部分组织如下。第二部分提供了 Milani 任务的一般概述。第三部分详细介绍了 Milani 的 GNC 系统。从第三部分 A 中的 IP 开始,然后是第三部分 B 中的导航和第三部分 C 中的制导和控制。最后介绍 Milani 的 GNC,简要概述了该系统的初步设计
加拿大月球探索加速器计划 (LEAP) 探测车任务 (LRM):探索、收集、克服和启发。CE. Morisset 1、M. Picard 1 和 F. Moroso 1,1 加拿大航天局,6767 Route de l'Aéroport,St. Hubert,QC,J3Y 8Y9,加拿大(caroline-emmanuelle.morisset@asc-csa.gc.ca、martin.picard@asc- csa.gc.ca、franco.moroso@asc-csa.gc.ca)。简介:2019 年,加拿大政府宣布了一项新的月球探索加速器计划 (LEAP),将在五年内投资 1.5 亿美元。其目的是通过在月球轨道、月球表面或更远的深空提供技术开发、科学和任务机会,扩大加拿大的太空部门,特别是中小型企业,并为未来的探索任务做好准备。月球车任务(LRM)是 LEAP 的一部分,旨在开发与月球机动系统和月球表面科学研究相关的空间技术。LRM 的主要重点将主要是用作加拿大工业和学术界未来月球车任务能力的前馈演示,此外还将进行机会性科学研究和促进公众参与。任务摘要:该任务将包括在未来 5 年内将一个 30 公斤级的月球车(包括有效载荷)着陆在月球南极,以展示关键技术并完成有意义的月球科学研究。将容纳至少两个科学有效载荷:一个加拿大的,一个美国的。科学目标将与一个或所有 LEAP 科学主题保持一致:(1)了解你的环境; (2) 资源勘探;(3) 宇航员的安全和健康。该探测器将通过商业月球有效载荷服务 (CLPS) 计划与美国国家航空航天局合作运送到月球表面。
计划将微型的小行星远程地球物理观察者(M-Argo)定为第一个独立的立方体任务,以与近地的小行星进行对集合并表征存在现场资源的小行星。除了执行科学任务外,M-Argo是当前正在开发的ESA技术计划中正在开发的小型深空技术的巨大演示者。M-Argo任务概念最初是由ESA并发设计设施(CDF)团队在2017年构想的。阶段A项目由Gomspace Luxembourg领导,并由ESA GSTP合同在2019 - 2020年由Politecnico di Milano提供支持。这项工作给出了与M-Argo的任务分析和设计有关的最初结果。,我们显示了开发的原始程序,以评估可及的NEO目标和随后的下调过程。内部间接求解器,低头轨迹优化器(LT2.0),已与逼真的推进器模型结合使用,具有可变输入功率,推力和特定的冲动。求解器与分析衍生物一起实现了准确的开关检测技术。已经解决了数百个时间和燃油最佳问题,旨在从次要的小行星中适当地从小星球中心数据库中过滤。分析表明,在3年的转移持续时间内从Sun-Earth L2出发时,M-Argo可能会发现约150个次要物体。中,已选择了41个目标,并提取了5个最有前途的对象的简短列表。我们的初步结果表明任务可行性。总的来说,M-Argo有可能实现全新的低成本,深空探索任务。