摘要 猎户座多用途载人飞船是 NASA 人类探索地球以外轨道架构的重要组成部分。洛克希德马丁公司获得了猎户座直至探索任务 2 (EM-2) 的设计、开发、测试和生产合同。此外,洛克希德马丁公司正与 NASA 合作,致力于定义地月试验场任务架构,并探索将火星任务定义为地平线目标,为人类探索太阳系的计划提供意见。2016 年,洛克希德马丁公司提出了一项提案,希望最早在 2028 年发射时实现载人探索火星空间。该提案被称为“火星大本营”,涉及在火星轨道上建立载人航天器,宇航员可以从该航天器前往火卫二和火卫一,还可以对火星表面进行遥控机器人探索,包括取样返回。该概念提出了一种新颖、实用且经济实惠的途径,使人类能够在未来十年探索火星系统。本文将详细介绍火星大本营概念的进一步发展,包括用水生产推进剂、地月试验场任务的更多细节以及火星着陆器概念。轨道大本营可以通过太阳能电解从水中产生氧气和氢气。水可以直接从地球系统提供,也可以通过月球、火星或其他系统的现场资源生产提供。将讨论深空门户火星大本营能力的演示,包括系统、技术和科学任务的可能性。着陆器被设想为一个完全可重复使用的升力体,使用超音速反向推进下降并降落在表面。使用着陆器的初始载人任务将在初始任务之后进行,被概括为相对较短的以科学为重点的探索任务。将探索火星表面的多个区域,目的是从各种感兴趣的地点收集科学数据,并更全面地描述未来永久定居点的可能地点。完成地面任务后,着陆器将作为单级轨道运载火箭返回火星大本营进行加油。有了这些额外的发展,火星大本营概念可以看作是一个核心系统,它将人类带入一个可行、可持续的长期火星探索计划。
拟议的水星着陆器的质量和功率限制非常严格 — 科学有效载荷约 7 公斤,探测器及其科学有效载荷的能量仅为 400 瓦时 [1]。对于探测器,预计科学有效载荷不到 1 公斤,最大功率为 5 瓦,因此任何仪器都必须非常经济地使用这些资源。水星的环境条件非常极端,白天的表面温度高达 +470 ◦ C,夜晚的表面温度最高可达 − 180 ◦ C。白天着陆点在使用太阳能电池时几乎不会对着陆器的能量预算造成任何限制(太阳辐射比地球高 4 到 10 倍,见表 1.2)——但高表面温度使得几乎不可能制造能够轻松抵抗这些温度的仪器,尤其是电子设备。因此,首选的着陆点是在夜间。这样就可以利用仪器电子设备散发的热量来控制温度,但缺点是不能使用太阳能电池,必须自带电源。此外,将使用气囊着陆,导致冲击载荷高达 200 G(≈ 2’000 m/s 2)。
PROSPECT 是欧洲航天局开发的综合有效载荷包,它将支持月球表面和地下样本的提取和分析以及从其他环境传感器获取数据。PROSPECT 的关键要素是 ProSEED 钻机和 ProSPA 分析实验室。ProSEED 将支持从深达 1 米的地下获取低温样本并将其传送到 ProSPA 仪器。ProSPA 将接收样本并将其密封在微型烤箱中,加热样本,对释放的挥发性物质进行物理和化学处理,并使用两种类型的光谱仪通过质谱法分析获得的成分。背景信息将由摄像机提供,摄像机将生成钻机工作区域和所获取样本的多光谱图像,并通过钻杆中集成的温度传感器和介电常数传感器提供。该套件旨在最大限度地减少样本在采集和分析之间的挥发性损失。有效载荷包设计最初是为俄罗斯 Luna-27 任务的飞行而开发的,后来经过调整,以适应更通用的着陆器,并将在 NASA 商业月球有效载荷服务 (CLPS) 计划内开发的月球极地着陆器任务中使用。PROSPECT 的目标是在可能含有挥发性物质沉积物的月球区域进行科学研究和探索,同时也支持在月球环境中演示原位资源利用 (ISRU) 技术。PROSPECT 操作旨在实现高度自动化,但在关键阶段依赖于操作员监控。在这里,我们报告了 PROSPECT 飞行设计,该设计将根据欧洲空间技术工程标准进行建造、测试和鉴定,然后交付给着陆器供应商进行测试。
太空互联网技术演示的网络配置。KDSA – 韩国深空天线、DSN – 深空网络、MOC – 任务运营中心、DCC – DTN 通信中心、LCM – 着陆器通信模块、RCM – 探测车通信模块(插图信息由 ETRI 提供)。
Richards:显示屏中我们最喜欢的元素之一是时间轴中心的阴影框。 它具有5个基座,其中包含按时间顺序通过建筑物进行的所有火星任务。 流浪者(和着陆器)是3D打印的,并相互扩展。 该案例还具有3D打印的人,每个人都旁边的比例尺,以了解航天器的大小。 围绕5个基座是下面的沙盒测试中的实际压碎石榴石材料,以便观众可以仔细观察他们通常无法看到的东西。Richards:显示屏中我们最喜欢的元素之一是时间轴中心的阴影框。它具有5个基座,其中包含按时间顺序通过建筑物进行的所有火星任务。流浪者(和着陆器)是3D打印的,并相互扩展。该案例还具有3D打印的人,每个人都旁边的比例尺,以了解航天器的大小。围绕5个基座是下面的沙盒测试中的实际压碎石榴石材料,以便观众可以仔细观察他们通常无法看到的东西。
2 Srisavangavadhana公主医学院,Chulabhorn Royal Academy,906 Kamphaeng Phet Phet 6 Rd。 太空探索已经成为科学家的焦点。 在所有行星中,火星是最接近我们星球的人,它具有发现生命迹象的痕迹。 地球具有关键的环境条件,是地球本身或太阳的关键环境条件。 如今,出于特定目的,有几个飞船发送到火星。 当前任务之一是样本收集任务,该任务收集了火星样品并将其发送回地球。 NASA发起了目前的这项任务的一名漫游者,其主要目的是在地球上收集样本至少为期两年。 样品检索着陆器将在大约六个月内进行操作,以收到流动站收集的样品并将其发送回地球。 每个航天器还基于其任务目标和时期需要不同种类的功率来源和热管理系统。 根据我们的观点研究和讨论了选择每个功率和热控制源的概述和考虑点。 关键字:火星样品收集任务,毅力任务,样本检索着陆器,热控制系统,太空探索。2 Srisavangavadhana公主医学院,Chulabhorn Royal Academy,906 Kamphaeng Phet Phet 6 Rd。太空探索已经成为科学家的焦点。在所有行星中,火星是最接近我们星球的人,它具有发现生命迹象的痕迹。地球具有关键的环境条件,是地球本身或太阳的关键环境条件。如今,出于特定目的,有几个飞船发送到火星。当前任务之一是样本收集任务,该任务收集了火星样品并将其发送回地球。NASA发起了目前的这项任务的一名漫游者,其主要目的是在地球上收集样本至少为期两年。样品检索着陆器将在大约六个月内进行操作,以收到流动站收集的样品并将其发送回地球。每个航天器还基于其任务目标和时期需要不同种类的功率来源和热管理系统。根据我们的观点研究和讨论了选择每个功率和热控制源的概述和考虑点。关键字:火星样品收集任务,毅力任务,样本检索着陆器,热控制系统,太空探索。
摘要 多用途载人飞船猎户座是美国宇航局载人探索地球以外轨道架构的重要组成部分。洛克希德马丁公司获得了猎户座直至探索任务 2 (EM-2) 的设计、开发、测试和生产合同。此外,洛克希德马丁公司正与美国宇航局合作,致力于定义地月试验场任务架构,并探索将火星任务定义为地平线目标,为人类探索太阳系的计划提供意见。2016 年,洛克希德马丁公司提出了一项提案,希望最早在 2028 年发射时实现载人探索火星空间。该提案被称为“火星大本营”,涉及在火星轨道上建立载人航天器,宇航员可以从该航天器前往火卫二和火卫一,还可以对火星表面进行遥控机器人探索,包括取样返回。该概念提出了一种新颖、实用且经济实惠的途径,使人类能够在未来十年探索火星系统。本文将详细介绍火星大本营概念的进一步发展,包括用水生产推进剂、地月试验场任务的更多细节以及火星着陆器概念。轨道大本营可以通过太阳能电解从水中产生氧气和氢气。水可以直接从地球系统提供,也可以通过月球、火星或其他系统的现场资源生产提供。将讨论深空门户火星大本营能力的演示,包括系统、技术和科学任务的可能性。着陆器被设想为一个完全可重复使用的升力体,使用超音速反向推进下降并降落在表面。使用着陆器的初始载人任务将在初始任务之后进行,被概括为相对较短的以科学为重点的探索任务。将探索火星表面的多个区域,目的是从各种感兴趣的地点收集科学数据,并更全面地描述未来永久定居点的可能地点。完成地面任务后,着陆器将作为单级轨道运载火箭返回火星大本营进行加油。有了这些额外的发展,火星大本营概念可以看作是一个核心系统,它将人类带入一个可行、可持续的长期火星探索计划。
机智号可能是众多火星飞行器中的第一架。旋翼机增加了前往感兴趣地点的航程和速度。这使得以前被认为在火星上不可行的任务概念成为可能,例如在高海拔、陡峭地形、洞穴/熔岩管地区进行科学调查以及对低层大气进行勘测。美国宇航局艾姆斯研究中心和美国宇航局喷气推进实验室 (JPL) 最近所做的研究表明,旋翼机可以独立或作为探测车和着陆器的助手进行重要的科学研究。机智号一般大小的小型旋翼机可以整合到已经计划发射的任务中。此外,更大的旋翼机可以支持独立的新任务概念,但仍能够调整大小和配置以从遗产进入、下降和着陆 (EDL) 系统部署。其中一个感兴趣的任务概念是确定有机物是否与含粘土或富含二氧化硅的土壤有关。对于这样的任务,着陆器或探测车的小型旋翼机“机器人助手”可以帮助确定莫斯谷等地区的古代沉积物中是否含有生物特征。机智号已证明旋翼机可以相对快速且廉价地开发,并增加可在任何特定任务中执行的科学类型和数量。最近的研究表明,通过使用针对火星运行条件优化的新一代旋翼桨叶,机智号一般大小的旋翼机的性能特征可以显著增强 - 增加其航程、速度和有效载荷能力。旋翼机有可能成为未来所有着陆器和探测车任务的标准附件。本文介绍了一种先进的火星直升机设计,该设计充分利用了机智号火星直升机技术演示器 (MHTD) 的设计传统。