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美国宇航局的新“巨型火箭”用于关键测试

发布时间:2020/11/13
  美国国家航空航天局一直在研发一种“巨型火箭”,将人类送往月球,最终送往火星。预计巨型发射器核心部分的最新关键测试将在未来几周内进行。有时与标志性的土星五号相比,太空发射系统(SLS)能否帮助捕捉新一代月球探测的兴奋?
  在与路易斯安那州接壤的密西西比州南部,工程师们一直在努力开发出卓越的硬件。
  一个巨大的橙色圆柱体悬挂在Stennis航天中心(位于美国圣路易斯湾市外的美国国家航空航天局测试设施)地面上的一个同样坚固的钢结构上,称为B-2测试台。
  从顶部到底部长65m(212英尺),比自由女神像更长。圆柱体代表着太空飞船的核心,其力量比1960年代以来世界所能见到的任何东西都要强大。
  它被称为太空发射系统(SLS),由液体燃料核心级(在其基础上具有四个强大的RS-25发动机)和两个绑在侧面的固体燃料助推器组成。
  完全组装好的飞行器提供了必要的巨大推力,将宇航员从地球上炸开并朝月球投掷。根据美国国家航空航天局(Nasa)的阿尔the弥斯(Artemis)计划,下一个男人和第一个女人将在2024年被派往月球表面。这将是自1972年阿波罗17号以来地球上唯一的自然卫星上的首次载人降落。
  美国宇航局月球火箭芯离开测试
  它可能使用为航天飞机开发的技术,但在许多方面,SLS是土星五号的现代继承人,土星五号是完成所有阿波罗飞行任务的巨型火箭。
  经过十年的发展,SLS现已进入关键阶段。长达一年的核心阶段测试计划即将结束。它被称为“绿色奔跑”,旨在消除火箭在定于2021年11月进行的首次飞行之前出现的所有问题。
  今年1月12日,第一艘SLS核心阶段从新奥尔良工厂组装的驳船上运到Stennis。然后用起重机将其举起并垂直安装在B-2测试台上。
  斯坦尼斯太空中心SLS Green Run测试指挥员Ryan McKibben告诉BBC新闻:“当您实际看到带有真正航空电子设备的真实交易时,真正的储罐-容纳500,000加仑的液态氢储罐和超过200,000加仑-这是一辆了不起的车。”
  SLS
  绿色运行分为八个部分-或测试用例。自今年年初以来,来自美国国家航空航天局和波音公司(波音公司)的工程师一直在进行这些单独的测试。其中包括为航空电子设备(飞行电子设备)加电,评估不同系统和组件的性能以及模拟问题。
  Ryan McKibben说:“我们能够按时完成它,这是非常幸运的:加电,进行泄漏检查,甚至为某些系统加压。”
  “其中一个测试用例,五个测试用例,我们最终对引擎进行了平衡-那就是我们以液压方式移动它们,以便您可以在飞行中进行航向校正。这很有趣。”

  在明年的第一个任务(称为Artemis-1)期间,SLS将在月球周围的环形轨道上发射未拉紧的猎户座舱。这将使美国宇航局在允许宇航员继续飞行之前对太空舱进行评估。
  核心阶段
  其余两个核心阶段测试至关重要。第七名,被称为湿衣服彩排(WDR),涉及在核心级储罐中满载火箭燃料的液态氢(LH2)和液态氧(LOX),从而使燃料燃烧。这些一起被称为推进剂。
  一条水道蜿蜒穿过Stennis航天中心的地面,并将其连接到附近的珠江。这样,重型设备和硬件就可以在不同的美国国家航空航天局站点之间运输。在湿衣服排练期间,总共六艘载有LH2和LOX的驳船将停靠在B-2测试台附近。
  冷(低温)推进剂将从这些驳船通过管道输送到核心级储罐。使用氢气(一种非常轻的气体)相对容易,但是氧气很重,必须泵送。
  加载将花费大约六个半小时。储罐装满后,它们将不断加满,因为推进剂的温度低于零以下几百度,并且会随着时间的流逝而沸腾。
  工程师将收集数据并将其与数学模型进行比较,以检查整个系统的行为是否符合预期。
  Stennis团队将在WDR期间模拟发射倒计时,将事情推高至T减(剩余时间)33秒标记。
  波音公司副总裁兼SLS计划经理约翰·香农(John Shannon)上个月对记者说:“我们将花费大约两周的时间来查看数据,以确保所有系统的运行均符合预期。”
  “我们将出去检查车辆,确保没有意外。”
  第八次也是最后一次测试(称为引擎“ hotfire”)将从33秒开始。在核心舞台固定到展台的情况下,热火将首次将其四台强大的RS-25发动机一起发射。
  麦基本说:“这是一个持续的过程,这是我们的目标。” “同时点灯不止一次是令人兴奋的……我们在该地点已经将近40年没有这样做了。”
  除了将生成的工程数据之外,该测试还将证明SLS的强大功能。
  这些发动机与现在退役的航天飞机轨道飞行器一样,将产生高达160万磅的推力。这与六架全功率的747客机大致相同。
  尽管将推进剂送入RS-25发动机时处于低于冰点的高度100度,但出现的排气温度为3,315C(6,000F)-足以使铁沸腾。
  媒体标题如何使用水冷却火箭废气
  Ryan McKibben说:“我们将水倒入一个盛有大量水的水桶中。水使水不会直接在测试台中燃烧。”
  数十万加仑的水被引导到火焰桶中以冷却废气。此外,将使用数万加仑的水在发动机周围形成水“帘”,以抑制发动机在燃烧8.5分钟时产生的噪音。
  这样做是为了保护核心平台在锚固到支架时免受振动。
  麦基本说:“我们绝对很兴奋,因为您不必经常尝试新的航天器。”
  工程师最近一直在对预阀问题进行故障排除,预阀可为RS-25发动机提供液态氢燃料。但是麦基本先生说,这是“我们有能力胜任的事情”。
  测试在很大程度上进行得很顺利,但是由于Covid-19,有五个星期的停止。此外,由于飓风季节特别活跃,由于热带天气,该地点的工作也不得不关闭六次。
  SLS离开启动板
  原定于11月初至11月中旬举行,现在预计将在接下来的六到三周内进行湿衣服排练和热火表演。
  团队意识到要在1月的时间表上完成将核心阶段交付给佛罗里达州肯尼迪航天中心的工作,在那里它将进行最后的处理和准备在2021年11月发射。
  麦基本说,他相信团队仍然可以满足这个时间表,但是他补充说,这取决于核心角色在WDR期间的表现。
  对于那些希望美国国家航空航天局将其更多活动移交给商业公司的人来说,SLS一直是一个避雷针,而那些认为政府火箭是专门为载人而设计的,并基于成熟的技术,是深空导弹的最佳选择。太空探索。
  到今年年底,SLS的成本将超过170亿美元,但如果不进行重大修改,现有的商业火箭都无法一次性将“猎户座”,宇航员和重物运送到月球。
  土星五号
  目前尚无明确迹象表明拜登政府可能会采取人类航天计划的方向。
  阿耳emi弥斯的努力得到了两党的支持。但是一些国会山议员可能不一定像迈克·彭斯(Mike Pence)去年宣布的时间表那样,在2024年前将人类降落在月球上。
  毫无疑问,月球计划重新夺回了阿波罗时代的某些激情。麦基本先生说,他对土星五号工程师在1960年代所做的事情感到敬畏。B-2测试台是为测试土星第一阶段的五台发动机而制造的,这对他来说并没有丢失。
  McKibben先生带着笔记本电脑移动起来,向我展示了他所拥有的汽车:1969年的海军道奇Dart(尼尔和巴兹在宁静之海降落的那一年)。
  他告诉我:“这是一个曾经测试过土星V的老测试员。”
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