猎户座飞船

时间:2024-06-20 03:35:20编辑:coo君

猎户座飞船的配置性能

航天飞机等飞行器重返地球大气层时的速度为8千米/秒,而载人探测飞船的月球巡航速度更快,重返大气层时的速度高达11千米/秒。 除了外形以外,载人探测飞船的载人舱与阿波罗号飞船还有其他几处共同点,尽管它是美国新一代的载人飞船,但不少外界人士认为,它深受早期阿波罗飞船的设计思路影响,甚至有人说,它就是2.0版的阿波罗飞船。据时代周刊报道,猎户座飞船中与阿波罗飞船相比,既有相同点,也有不同之处:1、载人探测飞船的载人舱直径更大(为5米,而阿波罗号飞船为1.2米),能搭载更多人和货物。2、载人探测飞船尾部的隔热层为烧蚀材料,将在飞行中汽化。阿波罗号飞船使用单张多层的尾部隔热板,隔热板的材料为铝和环氧树脂,能够吸收飞船重返大气层时产生的热量并融化。(这种隔热板和指令舱的其他部分一样都只能使用一次。)航天飞机使用陶瓷隔热瓦、隔热毯和增强碳树脂来吸收热量。但是,事实证明这种设计实现起来要比理论上难得多。载人探测飞船的隔热层最多可修复并重复使用10次,从而延长了飞船的设计寿命。3、载人探测飞船上的气囊确保飞船既可以在陆地回收,也可以在海上回收。而阿波罗号飞船每次都是在海面着陆并回收的。载人探测飞船位于发射助推器的上方,这样可以避免被掉落的碎片(比如泡沫塑料或冰块)击中。5、 空间更大,能携带4到6位宇航员,而阿波罗飞船最多只能承载3名宇航员。6、 装备有太阳能电池板,这将大大减少使用燃料电池和普通电池。7、 既能像阿波罗飞船一样降落于水中,也能依靠降落伞在干燥的沙漠地区着陆。8. 由高科技合成材料制成,重量显著降低,而具有强大处理能力的电脑令它的“大脑”更发达。

猎户座飞船的历史沿革

2004年1月14日,时任美国总统的乔治·沃克·布什对外宣布了太空探索远景计划,其中包括了当时被称为“载人探索飞行器”的猎户座飞船,次要目标是在2008年开始开发并测试新一代的航天飞船——载人探索飞行器,然后在2014年之前实施其首次载人航天任务。载人探索飞行器将可以替代(届时业已)退役的航天飞机,将宇航员及科学家运送至空间站中,但其主要目标是将宇航员运送到地球轨道之外的其它地方。制造猎户座飞船的部分原因是哥伦比亚号航天飞机灾难和之后的哥伦比亚号事故调查委员会的调查报告,以及白宫对美国航天载人航天任务现存问题的反思。它完全替代了还在概念阶段的轨道空间飞机(Orbital Space Plane,OPS),后者是之前X-33试验机计划失败后被提出来作为航天飞机的顶替方案。在美国国家航空航天局前局长肖恩·奥基夫卸任后,该局的采购计划和策略发生了如上所述的重大变化。2004年7月,迈克尔·格里芬被任命为航天局局长之前,他以组长之一的身份参与了一个行星学会的研究“将人类送至更远的太阳系空间” ,该研究为星座计划提供了一个可负担且可实现的实施策略,因此可以从中探知未来猎户座相关计划的可能发展方向。由于格里芬是该研究的其中一个组长,因此可以推断他认同该研究的结论。而在他当上局长后也以实际行动支持达成该计划的目标。载人探索飞行器的原始策略后来出现了若干修改,这在美国国家航空航天局探索系统架构研究中进行了相关说明。根据执行概述,该研究制定了一个“分阶段将人类探索范围延伸至低地球轨道空间以外的方法”,并具体建议分为如下三个阶段:阶段一:“将重心放在开发新一代载人探索飞行器(CEV),完成国际空间站,以及退役过时的航天飞机之上。其中,在完成了国际空间站美国舱核心之后(大约需要6到7次的飞行任务),以及满足其它合作成员对完成国际空间站的需求所必须提供的最少附加分型任务之后,航天飞机将会尽快退役。航天飞机退役将会导致美国低轨道载人航天能力的缺失,而于此同时,退役所节省出来的资金,将用来加快新一代飞行器的开发计划,以尽可能减少甚至消除这一空缺时间。”阶段二:“必须开发更多附加组件,包括提高运载系统的功率以适应需要飞行数月的行星际载人航天探索扩展任务;以及居住舱、实验舱、燃料模块和推进模块,以适应将人类用送至月球、火星、拉格朗日点和某些近地小行星附近的目标。”阶段三:“载人行星着陆器的开发将在本阶段完成,以允许实施人类登陆月球,进而于2010年登陆火星的任务。”2005年9月19日,相关的研究结果在新闻发布会上公布。该研究建议2014年开始进行猎户座的载人飞行任务,并认同采用月球轨道集合的方法登陆月球。其中,低地球轨道版本的猎户座飞船,则可以将4到6人运至国际空间站,而登月版本则可以承载4人,登陆火星的版本可以承载6人。与此同时,还会发展一型类似于俄国进步号飞船的无人货运飞船版本。2006年7月下旬,美国航天局的第二次设计评审,导致了飞船设计的重大变化。起初,美国国家航空航天局想使用液体甲烷(LCH4)作为猎户座飞船(SM)的燃料,但是因为氧气/甲烷动力的火箭技术还不成熟,并且需要在2012年发射猎户座飞船,其在2006年七月下旬批准换成了自燃式推进器。该替换使得美国国家航空航天局能在2011年前对猎户座飞船和战神I号火箭进行安全评估,并且能够填补将于2010年退役的航天飞机和第一次猎户座飞船的载人飞行之间潜在的空缺。2006年9月,美国国家航空航天局选定洛克希德·马丁为猎户座的合约商,后者同时也是当前擎天神五号运载火箭外挂燃料箱的合约商。2007年4月20日,美国国家航空航天局和波音公司签订了猎户座飞船合同的一项修改。更新后的合同延长了猎户座飞船计划2年设计时间,加入了2次猎户座飞船发射中断系统的飞行测试,并且删除了能对国际空间运送密封货物的原始设计。2007年5月《太空日报和防御报道》中的一片文章指出,被称为结构“606”的猎户座飞船登月舱的最新设计修订本中,服务模块会有一个外部的面板,其会在战神一号运载火箭火箭的第二次点火阶段后不久就脱落。相比之前的结构“605”,这项设计会节省1000磅的重量。2007年8月5日,一份报告称安全气囊着陆系统从下一轮猎户座飞船的设计(代号607)中移除了,其考虑到节省总重量,改成在任务结束时使用阿波罗形式的返回舱。2009年9月8日,奥巴马政府委托载人航天计划委员会发布了有关多个美国政府载人航天计划的长期规划检讨简报。其中需要实现的多个目标包括:对国际空间站的支持,低地球轨道以外空间(包括月球)的任务进展,以及商业空间工业的利用情况等。这些目标必须在有限的预算内实现。这份检讨简报中需要考虑的参数包括“人员及任务的安全性、生命周期成本、开发时间、对国内空间产业根基的冲击、促进创新鼓励竞争的潜力、从当前载人航天飞行系统过渡到未来系统所产生的影响和冲击”。此外还会考虑到研究及开发量的估算,以及“为支持各种载人航天飞行活动所需要的辅助机器人活动”,并探讨2016年之后延长国际空间站运作时间的各种选项。2010年按计划,美国宇航局航天飞机将全部退役,新一代载人航天系统“猎户座”飞船将于2015年服役。“猎户座”飞船将担负美国人重返月球和载人探索火星的重任。登月任务的开发计划航天飞机退役后立即开始提速。其中的月球表面登陆模块(登月舱)以及重型起飞推进器会同时并行开发,并且在2018年即进入可以执行任务的状态,并最终于2020年在月球表面着陆。

猎户座飞船的技术模块

猎户座飞船的载人模块计划由洛克希德·马丁公司建造,可以容纳四至五名机组人员。与之对比,阿波罗飞船的载人模块只能接载三名人员,但航天飞机则可载七名人员。猎户座飞船“载人及服务模块”(CSM)的结构包括两个主要的部分:一个圆锥形的载人舱,以及一个圆柱形的服务舱。后者除了提供飞船的推进动力之外,还提供额外的供给。这两者都是在1967年至1975年执行任务的阿波罗号飞船命令及服务模块的基础上进行设计的,除此以外,还参考了航天飞机计划中所衍生出来的新型技术。探索系统任务部综合办主任尼尔·伍德沃德认为“使用现有技术和解决方案能降低风险”。虽然猎户座飞船采用了与六十年代开发的阿波罗飞船相近的设计理念,其载人模块将会使用数项较为完善的技术,包括:“玻璃驾驶舱”数字化控制系统衍生于波音787飞机中的驾驶舱,类似俄罗斯进步号飞船和欧洲自动运载飞船的自动对接系统,该系统允许在紧急情况下由宇航员全权控制。此前的其他美国飞船,如双子座、阿波罗飞船,以及航天飞机等,在进行对接时都需要手动操作。改进过的废弃物管理设备,包括一个微型野营式马桶,以及一个在航天飞机和国际空间站中已投入使用过的不分性别的“便溺管”。其中航天飞机的“便溺管”系统是基于天空实验室上的系统开发的,而国际空间站的系统则是基于联盟号、礼炮和和平号国际空间站的同类系统。因此,在该飞船中将彻底取消遭人恨的“阿波罗袋子”。之所以称为“阿波罗袋子”,是因为阿波罗飞船上的宇航员必须使用这种“设备”。该“设备”其实就是一个开口处有粘性的塑料袋,排便时需要将其粘贴在屁股上,然后再进行排便;一个氮气/氧气混合空气环境,保持海平面的大气压(101.3kPa),或者稍低(55.2至70.3kPa);一个比之前任何载人飞船更加先进的计算机系统。该模块的另一个特性是可以部分重复使用。美国国家航空航天局计划让每一个该模块可以执行最多10次飞行任务,以便能形成包含载人及无人驾驶的猎户座飞船船队。无论是载人模块还是服务舱,都将会使用铝合金来建造。这种材料已被应用于航天飞机的外部燃料箱、德尔塔-4运载火箭以及宇宙神-5运载火箭的建造上。整个模块的隔热方式,和飞船中其它非关键部位如货舱门是一样的,都是用诺梅克斯材料制成的隔热毡进行包裹。可重复利用降落伞是基于阿波罗号及航天飞机固体助推器的降落伞进行设计的,并同样使用了诺梅克斯布料来制作。猎户座的载人模块只能够通过在水上降落来实现回收,这也是载人飞行任务时唯一可行的在地球上降落的方式。为了使猎户座飞船能够与国际空间站或者其它星际飞船对接,对接系统采用了新的低冲击对接系统*设计。该设计是航天飞机上所使用的通用对接环的简化版本,有趣的是航天飞机上的这一系统其实是源自于1975年俄罗斯为阿波罗-联盟测试计划而设计的对接系统。飞船及对接接合器均设置了水星号和阿波罗号上所使用的发射逃逸系统*,以及源自阿波罗飞船上的玻璃纤维推进器保护罩。升空过程中的前2%时间内出现问题,这些装置将保证载人模块能安全逃逸。猎户座载人模块的形状与阿波罗号指挥舱类似,是一个顶角为57.5°的圆台体。其投影直径为5.02米,长度为3.3米,重8.5吨。它的总体积将会阿波罗号的2.5倍,内部空间容积约为5.9立方米,可承载4至6名宇航员。经过长期的研究,美国国家航空航天局决定选用低密度碳化烧蚀材料(Avcoat)作为重返大气层时的热盾材料。低密度碳化烧蚀材料是由玻璃纤维及酚醛树脂构成的蜂窝结构,其中填充以石英纤维。该材料曾在阿波罗计划中使用,并在航天飞机早期飞行任务中用在了特定的部位。 逃逸系统猎户座发射失败逃逸系统试验品在美国国家航天局兰利研究中心装配完成。发射终止试验阿连特技术系统公司(ATK)在2008年11月20日成功的进行了第一次发射终止试验。该逃逸系统的引擎能提供2,200千牛的推力,以便在发射场上,或者发射后高度在91公里之前发生紧急情况时进行逃逸动作。这个逃逸测试是该引擎在上述范围内出现的逆向气流范围之内进行的第一次测试。这一次逃逸点火试验对引擎和其他组件进行了一系列的测试,该测试是为了在2009年春天进行下一个主要的、具有里程碑性质的试验做准备。后者是一次全尺寸的实物模型试验。探路先锋2009年3月2日,一个先行制作好的逃逸模块的试验品,从兰利研究中心运往新墨西哥州的白沙导弹靶场进行测试。这一个探路先锋除了含有一个真实的逃逸模块之外,还包括了猎户座的实物大小模型。在导弹八成将会制作一个14米高的火箭,以进行第一次发射台终止逃逸试验。

猎户座的设计与结构

猎户座飞船“载人及服务模块”(CSM)的结构包括两个主要的部分:一个圆锥形的载人舱,以及一个圆柱形的服务舱。后者除了提供飞船的推进动力之外,还提供额外的供给。这两者都是在1967年至1975年执行任务的阿波罗号飞船命令及服务模块的基础上进行设计的,除此以外,还参考了航天飞机计划中所衍生出来的新型技术。探索系统任务部综合办主任尼尔·伍德沃德认为“使用现有技术和解决方案能降低风险”。

猎户座的命名

“载人探索飞行器”(Crew Exploration Vehicle,CEV)原本是美国国家航空航天局所预定的名字,并打算在2006年8月31日公布。可惜在2006年8月22日之前,国际太空站上的美国宇航员杰夫·威廉斯对地球无线电通话时无意中说溜了嘴,提到了美国国家航空航天局刚刚选定的最后名称猎户座,消息很快传播开来。因此,美国国家航空航天局只得在2006年8月22日正式公布猎户座这个名字。该名称来自于猎户座,而猎户座是天空中最明亮的星座之一,也是大家十分熟悉而且极易辨认的星座。而该代号也曾用在约翰·杨和查尔斯·杜克所乘坐过的阿波罗16号的登月舱,该登月舱在1972年4月的时候降落在月球的表面。

猎户座的由来

猎户座的神话希腊神话中,海神波塞冬有个儿子名叫奥赖温。奥赖温生来就像他的父亲一样,长得魁梧强 壮。可他并不喜欢生活在海里,而总是来到山野间,攀岩、捕猎。不过,他毕竟是海神的儿子,所以即使是在海面上也能行走如飞。 整日陪伴他的是一条名叫西立乌斯的猎犬,它和主人一样勇猛,打猎时总是冲在最前面,遇到猛兽也总是挡在奥赖温身前。 日子久了,奥赖温经常在打猎时碰到月神也是狩猎女神阿尔忒弥斯。两人很快就被对方的高雅潇洒和出神入化的猎技深深吸引住了,后来,他们经常一起在山间漫步,登绝壁,攀险峰,无话不谈。 这一切,却使太阳神阿波罗很生气,他怕妹妹阿尔忒弥斯象自己和达芙涅一样。他知道阿尔忒弥斯是个性格倔强的女孩,劝说根本不会打动她。阿波罗一狠心,想出了一条毒计。 一天,阿尔忒弥斯和奥赖温去海边玩耍,奥赖温向阿尔忒弥斯求婚,阿尔忒弥斯答应了,可是阿波罗放的毒蝎和奥赖温在水中大战,阿波罗让阿尔忒弥斯用箭射死毒蝎,不要射到奥赖温,这样就让他们俩结婚,如果射到了奥赖温那就......阿尔忒弥斯十分有信心,真的射到了毒蝎,但是奥赖温却被毒蝎的毒毒死了。 这幕惨剧使宙斯也唏嘘不已。他收殓了奥赖温的尸首,把他升到天上化作猎户座。生前不能常相守,死后,他总算和自己的心上人——月神阿尔忒弥斯永远在一起了。西立乌斯也以自己的忠诚赢得了宙斯的同情,被提升到天界,继续陪伴在主人身旁,这就是大犬座。为了不使西立乌斯寂寞,宙斯还特意给它找了个伙伴——小犬座。宙斯知道奥赖温生前最喜欢打猎,就在他身边放了一只小小的猎物——天兔座。


猎户座飞船的主要目标

猎户座飞船将替代航天飞机的计划,并要求现有航天飞机在2010年前退役。美国国家航空航天局将进行最后一次航天飞机发射之后,用该飞船来执行载人航天任务。其首次任务被定于在2015年执行,之后将用于访问国际空间站。如果商业轨道运输服务出现问题无法使用,则该飞船将会替代执行国际空间站的后勤运输任务。此后,猎户座飞船将会作为载人月球及火星计划中的一个关键装备。按照计划,猎户座飞船将会在肯尼迪航天中心的39号发射复合体进行发射。该发射复合体的39A发射台目前被用于发射航天飞机,而39B则正在进行适应发射战神火箭的改造。发射时飞船将与火箭串联在一起,即飞行器在火箭的顶部,而不像航天飞机那样与火箭并联,所以能远离燃烧的发动机和坠落的碎片造成的危险,完全避开泡沫材料脱落的威胁。NASA希望“猎户座”载人探测飞船成为未来太空探索活动中的多面手。据NASA预计,该载人探测飞船将在2014年之前将宇航员送入国际空间站,在2020年之前将宇航员送抵月球,而此后的目标便是火星。载人探测飞船的主要目标是重返月球。在阿波罗号飞船的设计阶段,关于如何将人类送上月球曾有两种提议:·地球轨道集合(EOR)——在地球轨道上组装大型探月火箭的部件,然后将其发射到月球。·月球轨道集合(LOR)——两个小型宇宙飞船(指令/服务舱和登月舱)在月球轨道上会合。科学家们最终一致认为,在月球轨道集合可以减小更多重力,实现约翰·F·肯尼迪总统提出的10年内将人类送上月球的目标。载人探测飞船重返月球的飞行计划融合了EOR和LOR这两种方案的精髓。载人探测飞船登月行动将建立月球基地,以探索月球并在月球南极寻找水源——水不仅是在月球生存的必需品,而且可以用来制造火箭燃料。此外,在登月行动中,宇航员还将测试各种设备和技术,为将来的火星行动做准备。因为月球距地球只有三天的航程,所以从那里执行火星登陆行动将更安全、更经济。月球行动中的救援工作与火星相比也更容易。载人探测飞船将成为其他外太空载人航天器的设计典范。NASA希望利用载人探测飞船将宇航员再次送抵月球,并实现人类登陆火星和其他太阳系行星的梦想。

猎户座飞船的外观配置

猎户座飞船的外貌与阿波罗飞船相似,乘员舱生产调试中飞船并没有机翼和尾翼,不再像航天飞机那样通过滑翔方式返回地球,而是像飞船那样通过降落伞降落,因而不需要复杂的气动外形和防热系统,可提高返回时的安全性。猎户座的外壳类型和阿波罗号的相似,而隔热盾则与海盗号类似,这和航天飞机这种带有机翼的升力体结构完全不同。

美国新一代载人登月航天器有什么型号?

根据最新的航天计划,美国将在未来时间里投资上千亿美元,研制新一代载人探测航天器,不仅要取代现有航天飞机的全部功能,能够将航天员送到近地轨道,完成国际空间站的组装工作,而且还要将航天员送上月球轨道并安全返回,今后还要将航天员送到火星上。为此,美国航空航天局开展了“空间探索新构想初始概念”项目预研,认为新一代载人探测航天器最合理的设计是采用太空舱式飞船结构,而非机翼式结构。整体设计应采用传统火箭,可以保证更安全。采用模块化功能设计,航天器根据需要既可以载人,也可以载货,并遵循人货分离的基本原则,分别把人员和货物送入轨道,而不是像航天飞机那样,将入与货物一起送人太空。美国航空航天局已决定,未来新一代载人探测航天器将有两种型号:一种用于国际空间站运输,运载能力为25吨;另一种用于月球探索计划,运载能力为35吨。经过改进后航天器可进一步提升运载能力,用于未来火星探测任务。新的载人探测航天器和“阿波罗号”飞船很相似,但载人空间大了1倍,质量约12吨,能将4名航天员送往月球,每年最多可飞行6次;此外,也可作为国际空间站送接航天员或运送物资的货船。运载火箭将沿用现有航天飞机的主发动机和固体燃料助推器,但布局改为上下两级串联结构,一级采用固体火箭助推器,二级为低温火箭。新的登月之旅中,推进力强大的运载火箭将把登月着陆器和载货舱送上太空,之后另一枚较小的火箭再把载人航天器送上太空,分别进入地球轨道后,载人飞行器将与登月着陆器和载货舱对接成为一体,然后由第二级火箭将它们一同送往月球。进入月球轨道后,登月着陆器将与航天器脱离并降落到月球表面,航天器则仍留在月球轨道上。与“阿波罗”登月行动不同的是,4名航天员可以全部乘坐着陆器降落到月球上,而不必有人留守在航天器上。航天员在进行大约7天的月球勘探之后,再次乘登月着陆器的返回舱从月球表面发射升空,回到月球轨道,与等候在那里的航天器对接。宇航员进入飞行器中,然后抛弃着陆器返回舱,飞回地球。在进入地球大气层后,航天器释放降落伞,启动制动火箭系统和气囊进行软着陆。

美国第一艘载人航天飞船是什么号??

“水星号”飞船(Mercury spacecraft)美国第一个载人飞船系列。从1961年5月-1963年5月美国共发射6艘“水星”号飞船,目的是试验飞船各种工程系统的性能,考察失重环境对人体的影响、人在失重环境中的工作能力以及对发射和返回过程中遇到超重的忍耐力等。
简介

飞船由圆台形座舱和圆柱形伞舱组成,在发射时,水星号飞船的顶端还有一个高约5米的救生塔。座舱内可乘坐一名航天员,设计的最长飞行时间为2天。在座舱外面大钝头处覆盖一层很厚的防热材料。飞船返回前点燃制动火箭,然后抛弃制动火箭组合件,再入大气层,下降到低空时打开降落伞,航天员与飞船一起溅落在海上,由直升机和打捞船只回收。1961年5月5日水星号飞船进行了首次亚轨道载人飞行,运行中航天员曾试验使用手控装置保持飞行路线,进行滚动和偏航飞行,拍摄了地球陆地构造、气象云图和天体等照片。 美国第一个载人飞船系列。从1961年5月~1963年5月共发射6艘。前两次是绕地球不到一圈的亚轨道飞行,后4次是载人轨道飞行。主要目的是试验飞船各种工程系统的性能,考察失重环境对人体的影响、人在失重环境中的工作能力以及对发射和返回过程中遇到超重的忍耐力等。
“水星”飞船是美国的第一代载人飞船,总共进行了25次飞行试验,其中6次是载人飞行试验。“水星”飞船计划始于1958年10月,结束于1963年5月,历时4年8个月。“水星”计划共耗资3.926亿美元,其中飞船为1.353亿美元,占总费用的34.5%;运载火箭为0.829亿美元,占总费用的21.1%;地面跟踪网为0.719%亿美元,占18.34%;运行和回收操作费用为0.493亿美元,占12.6%;其他设施为0.532亿美元,占13.46%。 “水星”计划的主要目的是实现载人空间飞行的突破,把载一名航天员的飞船送入地球轨道,飞行几圈后安全返回地面,并考察失重环境对人体的影响、人在失重环境中的工作能力。重点是解决飞船的再入气动力学、热动力学和人为差错对以往从未遇到过的高加速度和零重力的影响等问题。 “水星”飞船总长约2.9 m,底部最大直径1.86 m,重约1.3~1.8 t,由圆台形座舱和圆柱形伞舱组成。座舱内只能坐一名航天员,设计最长飞行时间为2天,飞行时间最长的一次为34小时20分,绕地22周(1963年5月15日~16日“水星-9”飞船飞行)。“水星”计划的6次载人飞行共历时54小时25分钟。 “水星”飞船的姿态控制系统以自控为主,另有两种手控方式作为备份。航天员仅在必要时使用手控装置控制飞船的飞行姿态,在飞船操纵方面仅起到辅助作用,基本上是一名供地面研究人员了解人对空间飞行环境适应能力的受试验者。但在飞行中也表现出了人的主观能动性。


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