AC-10 Aerocube-10 可直立空间结构的接入组装概念 ACME 带移动炮位的增材建造 AFRL 空军研究实验室 AgMan 空间系统敏捷制造 AMF 增材制造设施 AMS Alpha 磁谱仪 ANGELS 本地空间自动导航和制导实验 ARMADAS 自动可重构任务自适应数字装配系统 BONSAI 通过高级集成实现的在轨系统总线复制品 CAVE 协作式自动驾驶汽车环境 CHAPEA 机组人员健康和表现模拟 CNC 计算机数控 DARPA 国防高级研究计划局 DeSeL 可展开结构实验室 Dextre 特殊用途灵巧机械手 EASE 舱外活动结构组装实验 EBW 电子束焊接 EELV 进化型一次性运载火箭 ELSA-d Astroscale 演示的报废服务 ESPA EELV 二级有效载荷适配器 ETS 工程测试卫星 EVA 舱外活动 EXPRESS Xpedite空间站实验处理 FARE 流体采集与补给实验 FASER 现场与空间实验机器人 FDM 熔融沉积建模 FREND 前端机器人实现近期演示 GaLORE 从风化层电解中获取的气态月球氧 GEO 地球静止轨道 GOLD 通用锁存装置 HST 哈勃太空望远镜 HTP 高强度过氧化物 ISA 空间组装 ISAAC 自主自适应看护综合系统 ISFR 现场制造与修复 ISM 空间制造 ISRU 现场资源利用 ISS 国际空间站 Issl 智能空间系统接口 JEM-EF 日本实验模块——暴露设施 JEM-RMS 日本实验模块遥控系统 LANCE 用于施工和挖掘的月球连接节点 LEO 低地球轨道 LH2 液氢 LINCS 本地智能网络协作系统 LOX 液氧
缩写 定义 3D 三维 ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 AC 交流电 ALARA 尽可能低的合理值 AMF 增材制造设施 ARS 急性辐射综合症 BER 碱基切除修复 CME 日冕物质抛射 CNT 碳纳米管 CRS 慢性辐射综合症 DAP 剂量面积乘积 DAPI 4',6-二氨基-2-苯基吲哚 DC 直流电 DEP 介电泳 DMEM 杜氏改良鹰培养基 DNA 脱氧核糖核酸 DSB 双链断裂 EDTA 胰蛋白酶-乙二胺四乙酸 EMU 舱外机动装置 ESA 欧洲航天局 ESD 静电放电 EVA 舱外活动 GCR 银河宇宙辐射 Gy 格雷 HDBPE 高密度硼化聚乙烯 HDPE 高密度聚乙烯 HZE 高电荷 Z 和高能 ICRP 国际委员会放射防护 ICRU 国际辐射单位与测量委员会
C. 执行机构可制定月球表面合作的额外安排,其中可能包括修改本执行安排,以反映与 PR 相关的合作变化或支持 Artemis 任务的新安排。此类修改或新的合作安排将确定执行机构的新职责,其中可能包括支持月球探索和月球表面机组人员机会的额外能力。第 2 节 Artemis 任务描述 Artemis 任务是由美利坚合众国牵头、日本和其他国际伙伴参与的一系列太空探索任务,旨在建立人类和机器人在月球及其周围的第一个长期存在。Artemis 任务旨在验证将第一批人类送上火星所需的深空系统和能力。 Artemis 计划的要素包括 PR、NASA 的太空发射系统 (SLS) 火箭、猎户座飞船、舱外活动 (EVA) 系统、月球地形车 (LTV)、居住设施、物流配送和载人着陆系统 (HLS),以及通信和导航等功能,以及 Gateway(美国、日本、欧洲航天局和加拿大之间的合作计划)。
执行摘要 美国宇航局载人航天计划在航天飞机和国际空间站 (ISS) 计划中积累了多年的经验,可以执行外部飞行器近距离活动,例如载人舱外活动 (EVA)、机器人技术、对接和检查。这些体验在低地球轨道 (LEO) 的每个轨道上每 45 分钟在全日照下进行一次。月球表面,尤其是南极,由于昼夜循环持续一个月(参见下图与阿波罗条件的比较)以及太阳相对于南极表面的角度极低,照明条件较差。外部照明系统的探索需要为永久黑暗和永久强烈阳光做好规划。本 Artemis 照明注意事项概述技术简介旨在为开发适合人类和机器视觉相关 EVA 任务的综合照明架构计划提供指导。照明工程过程可能涉及在功率限制和光源及操作员位置的物理限制内满足这些需求的权衡。将该解决方案作为一个综合设计项目处理,将提供所有最终项目组件(宇航服、月球地形车(LTV)、载人着陆器系统(HLS)和表面)的开发,以提供高效的照明系统,支持机组人员安全和任务目标的执行。
1) 生理变化及应对措施:大约 500 天的长期月球任务给宇航员带来了多方面的生理挑战,包括部分重力暴露、电离辐射以及月球尘埃等环境因素。长时间暴露在低重力环境中会显著降低机械负荷,导致腰椎和股骨颈等负重区域的骨小梁损失高达 25% [1,2]。这种骨质流失与骨骼肌萎缩同时发生,主要影响下肢 [1,2]。这些肌肉骨骼变化会削弱身体机能和稳定性,从而通过减少静脉回流和加剧心脏萎缩来加剧心血管功能减退 [3,4]。虽然最初暴露于部分重力环境会诱发体液转移,从而暂时提高心输出量,但长期暴露会导致循环血容量减少和心室重塑,最终限制有氧能力,并在体力要求高的任务中增加疲劳感 [3,4]。其他结构性变化包括腰椎曲度减小和脊柱僵硬性增加,从而增加椎间盘损伤和背痛的风险,这可能会影响活动能力和舱外活动 (EVA) [1,3]。阻力训练、轴向负重服和下半身负压训练等对策对于减轻这些全身影响和维持功能至关重要 [1,3]。
宇航服设计。迄今为止,宇航服贴合度与操作性能之间的关系尚未量化。这项工作研究了宇航服手套贴合度对灵巧任务和模拟月球着陆器手动控制任务(具有心理工作量成分)的表现的影响。通过这些任务,评估了静态手套贴合度增加与灵巧任务和认知任务表现下降相关的假设。参与者(n = 9)穿着类似于猎户座乘员生存系统的原型宇航服手套,在手套箱真空室(4.3 psid)中完成任务。受试者在尺寸方案中的规定贴合度是使用他们的人体测量学确定的。受试者在加压和不加压状态下戴着比规定贴合度小一号的手套、规定贴合度尺寸和比规定贴合度大一号的手套执行任务。为了评估一般灵活性,受试者完成了钉板任务,这需要在板上的位置之间移动和旋转钉子。灵活性也通过功能性工具任务进行测量,其中受试者将舱外活动 (EVA) 系绳钩连接到按照 NASA 规范设计的固定装置上并断开连接。对于这两项灵活性任务,记录了完成时间。Draper 实时性能指标工作站月球登陆模拟器用于评估飞行性能和心理工作量(通过次要任务响应时间测量)。没有一致的迹象
Artemis 计划包含一系列探索和科学任务。Artemis 不是传统意义上的 NASA“计划”,没有统一的领导和资金。相反,它是跨任务、资金线、理事会和合作伙伴关系的统一目标的广泛表达。Artemis 计划由拥有广泛商业和国际合作伙伴关系的 NASA 牵头,“将在月球上建立可持续的存在,为火星任务做准备”。2 Artemis 计划将包括月球轨道和月球表面的载人作业以及这些区域的无人机器人作业。作为 Artemis 计划的一部分,NASA 牵头的主要计划包括 Gateway、载人着陆系统 (HLS)、猎户座、太空发射系统 (SLS)、商业月球有效载荷服务 (CLPS)、舱外活动 (EVA) 和人类表面机动性 (HSM) 计划以及月球基地。每个计划都涉及商业和国际捐助。国际合作伙伴主导的行动可能包括欧洲大型物流着陆器 (EL3)、加压和非加压探测车、额外的机器人地面任务以及对地面栖息地的贡献。3,4,5,6 NASA 及其合作伙伴还在考虑旨在确保行动可持续性的其他行动,例如现场资源利用 (ISRU) 和支持行动的技术能力,包括电力、通信和着陆基础设施。这些要素共同构成了阿尔忒弥斯计划——这是人类有史以来最雄心勃勃的太空探索计划。
技术进步推动着我们的未来。一项技术的成功实施推动了其可能性。美国国家航空航天局 (NASA) 投资了许多已被证明成功的技术。我们希望从这些成功中学习。为了使一项技术发展、成为现实并融入 NASA 的任务,必须存在一系列以成功为导向的因素,以使该技术取得成果。了解这些因素有助于降低技术融合的复杂性,并弥合技术开发人员和系统集成商之间的差距。获得的知识可以促进技术的设计、开发、测试和融合,使其更加有效和高效。成功的技术融合是复杂的,当先进技术融入复杂系统时,可能会更加艰巨。NASA、行业和学术界希望了解融合过程,并衡量将先进技术融入复杂系统的成功程度。本文重点介绍需要成功融合技术的复杂系统。这些系统包括 NASA 用于舱外活动的宇航服,包括阿波罗舱外机动装置 (EMU)、航天飞机/国际空间站 EMU 和探索 EMU (xEMU) 架构。xEMU 中将介绍几种生命支持技术。我们将讨论这些技术以及评估注入途径的方法。这些生命支持技术注入宇航服架构的途径可以作为技术注入月球和火星表面其他架构的基准。宇航服系统架构作为案例研究可以提供技术知识基础,帮助 NASA 和行业的项目经理和系统经理更有效、更高效地整合先进技术。
DraMS 蜻蜓质谱仪 DSL 深空物流 EAP 电动飞机推进系统 EGS 探索地面系统 EIS 木卫二成像系统 EMI 电磁干扰 EPFD 电动动力系统飞行演示 ESA 欧洲航天局 ESM 欧洲服务舱 ESPRIT-RM 欧洲加油、基础设施和电信系统 加油舱 EUS 探索上面级 EVA 舱外活动 GDC 地球空间动力学星座 GERS 网关外部机器人系统 HALO 居住和物流前哨 HLS 载人着陆系统 I-HAB 国际栖息地 ICPS 临时低温推进级 IMAP 星际测绘和加速探测器 ISRO 印度空间研究组织 ISS 国际空间站 IT 电离层-热层 JPL 喷气推进实验室 JWST 詹姆斯·韦伯太空望远镜 KDP 关键决策点 LBFD 低爆飞行演示器 LCRD 激光通信中继演示 MASPEX 行星探索质谱仪 MAV火星上升飞行器 MDR 任务定义审查 ML2 移动发射器 2 MSR 火星样本返回 NASA 美国国家航空航天局 NEO 近地天体 NEOCam NEO 相机 NISAR NASA ISRO – 合成孔径雷达 NPR NASA 程序要求 OCI 海洋颜色仪 OMB 管理和预算办公室 Orion Orion 多用途载人飞船 ORR 作战准备情况审查
3.3.6.4 有效载荷热调节 ...................................... 25 太空基 OTV ...................................................... 27 3.4.1 空间站运行和支持约束 ...................................... 27 3.4.1.1 机组人员支持 ........................................ 27 3.4.1.2 功耗 ...................................................... 27 3.4.1.3 质量考虑 ................................................ 27 3.4.1.4 地面通信 ................................................ 27 3.4.1.5 舱外活动/自动维护和保养 ........................ 27 3.4.2 OMV 对 OTV 的支持 ........................................ 27 3.4.2.1 发射 ...................................................... 27 3.4.2.2 回收 ...................................................... 27 3.4.2.3 推进剂补给 ................................................ 28 3.4.2.4 推进剂排空 ................................................ 28 3.4.2.5 OMV 接口 ...................................... 28 3.4.2.6 OMV 在轨服务 ...................................... 28 3.4.3 返回 OTV 轨道包络 ...................................... 28 3.4.3.1 STS 包络 ...................................... 28 3.4.3.2 空间站轨道包络 ...................................... 28 OTV 设计 ...................................................... 31 3.5.1 性能裕度 ................................................ 31 3.5.2 设计裕度 ................................................ 32 3.5.3 可靠性 ................................................ 32 3.5.4 冗余 ................................................ 32 3.5.5 人员评级 ................................................ 32 3.5.6 子系统设计标准 ........................................ 32 3.5.6.1 结构 ................................................ 32 3.5.8.1.1 疲劳......................................... 32 3.5.6.1.2 设计安全系数 ...................................... 33 3.5.6.1.3 验证试验 .............................................. 33 3.5.6.1.4 极限安全系数应用 ........................ 33 3.5.6.1.5 组合载荷 ...... ................................. 34 3.5.6.1.6 极限载荷 ...................................... 34 3.5.6.1.7 允许的机械性能 ........................ 35 3.5.6.1.8 气动弹性 ...................................... 35 3.5.6.1.9 地面处理约束 ...................................... 35 3.5.6.1.10 蒙皮壁板屈曲 ...................................... 35 3.5.6.1.11 应力腐蚀 ...................................... 35 3.5.6.1.12 抗损伤 ...................................... 35 3.5.5.1.13 错位和公差 ...................................... 35 3.5.6.1.14 断裂控制.., ...................................... 36 3.5.6.2 气动制动子系统设计标准 ............................. 36 3.5.6.3 推进 ...................................... 36 3.5.6.3.1 主推进系统 ................................ 36 3.5.6.3.1.1 火箭发动机 ................................ 36 3.5.6.3.1.2 主推进系统推进剂储存和输送系统 ........................ 36