尽管贝索斯已经阐述了他利用月球着陆器“蓝月”建立太空殖民地的长期愿景,但随着新组织和商业企业家进入太空领域,太空领域正在发生一场静悄悄的革命。传统上,太空领域一直由机构参与者占据,包括政府运营的国家航天局,它们与私营部门公司合作抓住新机遇。历史上第一次,公民乘坐的飞行器不是由任何政府机构而是由一家私营企业建造和拥有的,其愿景是实现可负担的太空定居。这对于公共政策、行业和整个社会都有巨大的影响。近年来,各国在太空计划方面取得了重大进展;尽管新冠疫情推迟或阻碍了大部分任务。
尽管 30 多年来,烟火装置一直是航空航天计划中许多关键机械功能成功的关键,但地面和飞行中的故障仍然时有发生。后续调查显示,几乎没有或根本没有定量信息可用于测量系统变量对性能的影响或确定功能裕度。以下三个示例进一步说明了这些观点。1976 年,在 Vikinq 着陆器计划中,用于在火星表面成功部署天线的拔销器设计在 1986 年的第二次应用中失败,并被放弃。在 20 多年的飞行成功之后,航天器分离接头在 1984 年的地面测试中失败;同样的接头,设计用于完全容纳爆炸物,在 1994 年从航天飞机货舱释放有效载荷时破裂。
摘要 生命没有简化的定义,因此生物的外观、行为和移动方式是识别外星生命的最明确方法。太阳系其他地方的生命可能是微生物,但从未有能够对原核生命进行成像的显微镜在着陆器任务中飞向可居住星球。尽管如此,已经开发出适合行星探索的高分辨率显微镜。传统光学显微镜、干涉显微镜、光场显微镜、扫描探针显微镜和电子显微镜都是检测火星和木星和土星卫星上现存微生物的可能技术。本文首先对寻找原核生命所涉及的挑战进行了一般性讨论,然后回顾了已经飞行的仪器、已选择飞行但未飞行或尚未飞行的仪器,以及尚未选择飞行的用于生命探测的有巨大前景的开发技术。
我们如何到达月球?美国宇航局强大的 SLS(太空发射系统)火箭将把四名宇航员送上猎户座飞船,从地球飞到月球轨道,飞行距离为 25 万英里。在首次登陆任务阿尔忒弥斯三号上,猎户座飞船将直接与商业着陆系统对接,该系统将把两名宇航员送上月球表面进行探险,然后送回猎户座飞船。对于阿尔忒弥斯四号及以后的任务,猎户座飞船将把机组人员送往门户月球空间站,他们将在那里登上着陆器,并在完成表面探险后返回。门户将成为深空科学的平台和月球表面任务的中转站。当任务的月球部分完成后,机组人员将乘坐猎户座飞船返回地球。早期的阿尔忒弥斯载人任务包括
对于月球表面的开发,日本国内外都在开发月球轨道站 (Gateway)、月球着陆器和月球探测车。此外,还正在研究旨在在月球表面生活的建筑和发电技术。特别是,为载人操作而设计的系统需要配备防护结构,以防可能来袭的微流星体和轨道碎片 (MMOD) 造成人员伤亡 (1)。载人航天器的典型 MMOD 防护结构是惠普尔防护罩,由称为“保险杠”的板和后壁组成,保险杠通过隔离物 (2) 连接到后壁的外表面,如图 1 (a) 所示。目前运行的国际空间站(ISS)日本实验舱(JEM)和H-II转移飞行器(HTV)均采用了三菱重工株式会社开发的MMOD防护结构,没有因微流星体或空间碎片撞击而出现功能损坏(图1(b))。
这项工作将作为第二年中心创新基金奖项目继续进行,旨在提高视觉保真度并在模拟中包含其他功能。与 Samuel Lawrence (XI) 团队、天体材料和研究探索科学 (ARES) 小组合作,为场地制作提供意见,并提供来自月球勘测轨道器 (LRO) 的最新权威数字高程地图。这与基于 SPICE 的插件相结合,该插件可以在模拟中设置日期/时间特定的星历表,并能够交换着陆器、探测车、工具和设备等地面资产,将有助于在任何拟议的感兴趣地点创建尽可能准确的环境。ARGOS 中的人机工程测试运行将用于改进混合现实界面与模型平台的性能并定义培训程序。
识别外星生命是太空研究中最令人兴奋和最具挑战性的努力之一。可以从生物元素,同位素和分子中推断出灭绝或现存生命的存在,但是需要准确和敏感的仪器来检测这些物种。在这张白皮书中,我们表明基于激光的质谱仪是原位鉴定原子,同位素和分子生物签名的有前途的仪器。给出了开发用于空间探索的激光射击/电离质谱(LIM)和激光解吸/电离质谱(LD-MS)仪器的概述。他们的用途是在火星场景和欧罗巴场景的背景下讨论的。我们表明,基于激光的质谱仪具有多功能和技术范围内的仪器,具有许多有益的特征可检测生命。fu-future行星着陆器和漫游者任务在其科学有效载荷中利用基于激光的质谱工具。
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。
计划在美国科罗拉多斯普林斯(今天,Ispace,Inc。 (ISPACE)揭幕了其下一代Lunar Lander,第2系列,该公司计划首次用于其第三次月球任务(Mission 3)以及随后的未来任务。站立约11.5英尺高,宽14英尺(大约高3.5 m x 4.2 m的宽度),包括其腿部,其尺寸和客户有效载荷设计能力都比Ispace的第一代Lander Model,Series 1,该公司正在为其第一和第二任务开发。针对2024年上半年的发射日期,系列2将是最大,功能最强大的兰德ISPACE开发的。该计划是在美国设计,制造和推出的。去年六月,着陆器已经成功通过了初步设计评论(PDR),这是车辆工程的关键开发阶段。向前迈进,它计划与通用原子电磁系统集团(GA-EMS)和Draper合作开发,并组成了一个具有数十年遗产和成功探索成功的团队。系列2旨在向月球轨道和月球表面提供有效载荷。Lander具有有效载荷设计能力,可将高达500kg II运送到月球表面。对于专门用于月球轨道的有效载荷的任务,可以替代容量以将多达2,000kg III运送到轨道。它具有模块化有效载荷设计,具有多个有效载荷湾,可为更广泛的政府,商业和科学客户提供灵活性和优化。值得注意的是,登陆器的目标是成为能够在月球之夜幸存下来的第一个商业月球着陆器之一,并旨在有能力降落在月球的近侧或远处,包括极地地区。此外,着陆器的指导,导航和控制(GNC)还包括能够确保下降过程中非凡准确性的精确着陆技术,包括表面相对速率和避免危险,从而实现高精度障碍物避免和确定着陆点目标。Draper提供了GNC技术,该技术将被公认为是进入,血统和着陆(EDL)功能的全球领导者,具有数十年的经验可以追溯到阿波罗计划。系列2旨在为各种任务提供高度可靠的解决方案,包括NASA商业月球有效载荷服务(CLPS)计划的潜在未来任务。其推进系统将使用5个压力供电的主发动机和12个反应控制推进器,旨在在每个任务中保持适当的方向,并具有发动机输出功能,以确保有效载荷交付,即使发生发动机损失,降低了风险并增加任务成功的可能性。ISPACE创始人兼首席执行官Takeshi Hakamada参加了在科罗拉多斯普林斯举行的第36空间空间研讨会上举行的揭幕。 ISPACE美国首席执行官Kyle Acierno;以及ISPACE US LANDER计划总监Kursten O'Neill,他领导了第二系列Lander的工程。在我们的Ispace US的第一位雇用库尔斯滕(Kursten)在SpaceX七年后加入了Ispace,在那里她管理了火箭制造商的猎鹰车队的新产品介绍。评论
至 PRIME-1:授予 Intuitive Machines 公司,他们的第二个任务 (IM-2) 计划使用他们的 Nova-C 着陆器降落在南极地区。极地资源冰矿开采实验-1 (PRIME-1) 是月球上的一次现场资源利用演示。PRIME-1 包括用于探索新地形的风化层和冰钻 (TRIDENT) 和用于观测月球操作的质谱仪 (MSOLO),用于测量 1 米深度以下物质的挥发性含量。此次交付还将包括一个 LRA、一个用于测试无线网络的小型月球前哨探测车和一个 µ - 跳跃器演示,它将在进入(和离开)永久阴影区域 (PSR) 的途中跳跃到多个位置。跳跃器将拍摄图像并使用月球辐射计 (LRAD) 热红外测量表面亮温、毫米到厘米级的表面粗糙度和热惯性。