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在宇航员返回月球表面之前,NASA将首先执行该机构历史上最雄心勃勃、最复杂的测试任务之一。
Artemis III将于2027年发射,将派遣NASA宇航员兰迪·布雷斯尼克、弗兰克·鲁比奥、安德烈·道格拉斯和欧洲航天局(ESA)宇航员卢卡·帕尔米塔诺乘坐猎户座飞船进入近地轨道,进行一系列由业内合作伙伴Blue Origin和SpaceX开发的载人着陆系统测试版本或试用件的演示。在计划为期14天的任务中,机组人员和飞行控制员将练习会合、对接、居住和操作程序,这些操作将在2028年阿尔忒弥斯宇航员开始在月球南极附近着陆时至关重要。该任务旨在降低风险、验证硬件并在NASA尝试载人登月前积累操作经验。
NASA阿尔忒弥斯项目经理杰里米·帕森斯说:“这次地球轨道任务的每一个环节都是为了降低风险,然后我们再次将宇航员送上月球。”“我们将用三枚不同的火箭发射三艘航天器,测试它们如何协同工作——这是NASA从未尝试过的。我们在这里学到的每一个教训,都让我们更接近2028年登月。”
[!quote]+ 第一站:蓝色起源的登月器测试文章
早期的阿尔忒弥斯任务仅使用NASA的SLS(空间发射系统)火箭和猎户座飞船。Artemis III将涉及三艘不同的航天器,分别搭载三枚不同的重型运载火箭在相对较短的时间内发射。
任务开始时,蓝色起源号发射了其蓝月Mark 2的测试型着陆器,进入一个约273英里(237海里)高的圆形低地球轨道。航天器可在轨道上停留最长30天,提供时间安排的灵活性。Artemis III被设计为一场精心编排的战役,NASA计划在蓝月测试文章发射及确认飞行器健康、准备联合行动几天后,从佛罗里达肯尼迪航天中心发射SLS火箭。
发射后,猎户座将首次进入一个椭圆形地球轨道,轨道长度为18 x 1122英里(16 x 975海里)。它将利用服务舱执行一系列机动,在约345英里(300海里)处进入圆形轨道以实现热稳定,然后逐步与等待的蓝月着陆器测试对象会合。由于每艘航天器在针对其任务需求优化的轨道区间略有不同,Artemis III在整个飞行过程中需要精心编排的轨道机动和会合操作序列。
飞行的前两天,机组人员将检查猎户座的系统,准备近距离操作,并逐步调整位置,准备任务的第一个主要目标:与蓝月测试飞船会合并对接。
此次行动是NASA首次有机会评估猎户座与商业登月器在太空中的协同工作。工程师将评估航天器上的软件、导航系统、通信系统和操作程序在真实条件下的表现,而飞行控制员则积累协调多个团队和组织活动的经验。
对接后,宇航员将在蓝月测试舱内进行大约两天的评估。机组成员将打开舱门进入飞船,以便他们亲自评估舱内环境、控制系统和生命支持系统。团队将验证航天器维持适宜大气和压力的能力。
蓝月测试文章包含了许多未来登月任务计划中的航空电子设备、软件、飞行控制系统、机组舱技术和生命支持功能。在轨测试这些系统将首次有机会评估着陆器飞行系统作为一体化飞行器在太空中的性能。
等猎户座脱离对接时,NASA将完成对载人商业登月器的首次评估,收集有关航天器系统、乘员操作以及地面无法实现的航天器互操作性数据。
[!quote]+ 星舰对接演示
完成蓝色起源着陆器的操作后,猎户座将脱离对接并重新定位,以支持任务的下一阶段:第二次会合行动。
SpaceX将从佛罗里达发射一篇星舰第三版测试文章。由于星舰设计寿命远短于蓝色起源的着陆器,发射时间安排在任务后期,使NASA能够高效安排两次对接演示。星舰将进入较低轨道,高度为206海里,优化通信覆盖范围,并在前端装有额外的对接系统。
猎户座将在预计持续长达两小时的测试中与航天器会合并对接。本次测试期间,船员不得进入星舰。此次演示旨在验证猎户座与星舰作为太空对接系统的相互作用。NASA和SpaceX计划评估航天器的可控性、通信、集成软件性能以及与对接和脱离操作相关的动态。
对接本身也是一种独特的测试,采用了不同的对接几何形状。猎户座将连接到蓝月号船员舱旁的一个端口,随后将其前方对接系统与星舰机头对齐。在一次任务中测试这两种方法,使NASA有机会评估不同的操作概念,同时收集宝贵的工程数据。
这两个对接活动将共同展示猎户座如何在同一次任务中与两种截然不同的商业着陆器架构进行接口。
[!quote]+为未来探索测试猎户座
即使对接活动完成,阿尔忒弥斯III仍将继续生成支持未来任务的数据。
星舰演示完成后,猎户座及其机组将在轨道上多达五天时间,然后开始返航准备。NASA计划利用这段时间完成支持未来阿尔忒弥斯任务的多项测试目标,包括对猎户座乘员生存系统服的额外评估、对接传感器测试、声学和热测量、人因评估以及一系列科学技术演示。
NASA领导的多项研究将基于阿耳忒弥斯II期间的研究,收集更多数据,为未来的深空任务提供信息。机组还将进行概念验证研究,探讨宇航员在无法直接与任务控制中心沟通时如何进行健康相关评估,这对未来月球表面探险及其他远离地球的任务至关重要。
NASA还计划在任务期间进行细胞生物学实验,研究人员利用这次飞行测试将月球样本带回地球的概念。团队将评估未来样本的运输、接收及在着陆后如何转移到管理设施,同时对猎户座环境进行评估,以更好地理解未来月球任务中潜在的污染因素。
任务还将包括地球和太阳观测,帮助宇航员在利用航天器独特的轨道视角的同时,继续发展关键的观测技能。植物种子也将搭载猎户座,为任务后科学研究和教育交流提供机会。
任务规划者也在飞行时间表中增加了灵活性,根据实时操作进展,提供更多完成测试目标的机会。
准备就绪后,猎户座将开始相位返回,机组人员将配置舱室以适应再入大气层和溅落,溅落将在加利福尼亚海岸附近的太平洋进行。猎户座及其机组将由NASA人员和美国海军回收。
[!quote]+ 为登月任务进行练习
在阿尔忒弥斯III期间进行的每一项活动都支持一个更大的目标:在宇航员返回月球表面前降低风险。
该任务将使NASA积累与多个商业合作伙伴协作的经验,同时管理涉及三艘不同航天器的复杂交会和对接操作。工程师们将深入了解航天器互操作性、任务控制协调、通信架构、乘员操作及硬件性能。
当阿尔忒弥斯III号以猎户座在地球溅落结束时,NASA将展示出未来登月机组人员往返月球时将依赖的技术和操作概念。
最重要的是,阿尔忒弥斯III将提供将未来登月计划转化为经过验证的飞行程序所需的操作经验。整个任务中学到的经验教训将有助于完善未来的探索计划,加强与产业的合作关系,并确保宇航员为人类在月球上的下一次巨大飞跃做好准备。
作为创新与探索黄金时代的一部分,NASA将派遣阿尔忒弥斯号宇航员执行越来越难度更高的任务,前往月球南极附近,探索比以往更多的月球区域。除了通过月球任务带来经济效益和推动科学发现外,NASA还将在月球表面建立持久的人类存在,并在此基础上为首次载人火星任务奠定基础。
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