技术国际航天美阿尔忒弥斯任务核

北京青春痘医院那里好 http://baidianfeng.39.net/a_ht/210313/8743214.html

在地球上,许多在路上行驶的汽车都是由引擎提供动力的,引擎将燃料转化为能量从而产生运动。尽管与汽车相比,火箭科学要复杂一些,但基本原理相同。在即将到来的“阿尔忒弥斯”任务中,“太空发射系统(SLS)”火箭和“猎户座”飞船将配备几种不同类型的引擎(engines)和发动机(motors)。从发射到溅落,这些引擎和发动机将把“阿尔忒弥斯1号”任务第一枚SLS火箭和“猎户座”飞船送入月球之外,比之前所有的载人飞船距离都要远。登月任务将是载人火星探索的基石。

在首次“阿尔忒弥斯”任务中,在SLS火箭和“猎户座”飞船之间总共有55个引擎和发动机,将推动“猎户座”飞船发射并实现绕月飞行,然后返回地球。发动机(motors)通常被定义为一种产生运动的装置,而引擎(engines)被认为是一种利用移动部件产生运动的发动机。在火箭科学中,这些术语通常用来区分不使用移动部件产生推力的固体燃料火箭发动机(motors),和使用移动部件(如泵和阀门)引导液体燃料通过系统的引擎(engines)。固体燃料火箭发动机也可以使用一些矢量控制部件来引导和控制推力。

NASA的太空发射系统(SLS)火箭分阶段提供推进力,将猎户座飞船和重型货物送上月球,以执行阿尔忒弥斯登月任务。在升空时,核心级和双固体火箭助推器发射,将火箭推离发射台,将其送入轨道。一旦进入轨道,上级提供空间推进力,将航天器设置在精确的轨道上。而火箭的核心级每次阿耳忒弥斯任务的设计将保持不变,火箭的上级被选择以满足各种任务要求和目标。对于前三个阿尔忒弥斯任务,包括到年将第一位女性和下一位男性送上月球的任务,SLS将利用带有RL10发动机的临时低温推进级将猎户座送上月球。使用改进的SLSBlock1B火箭配置的后续任务将使用带有更大贮箱和四个RL10发动机的上面级,将载人猎户座和大型货物送上月球。SLS未来的配置将使用总共四个RL10发动机,用于强大的探索上层级,这将使NASA能够将猎户座与硬件或补给或其他大型货运任务一起发送。

SLS火箭的初始结构被称为Block1,将用于前三次“阿尔忒弥斯”任务,高英尺,比自由女神像还高。Block1重万磅,在发射和上升过程中可以产生万磅的推力,由4个RS-25引擎和2个固体燃料火箭发动机(通常称为助推器)提供动力。每个助推器都装有点火发动机,用来点燃固体推进剂。飞行大约两分钟后,助推器将与火箭分离,核心级的RS-25引擎将继续推动“猎户座”进入轨道。接下来,整流罩将被释放,暴露出服务舱,抛弃发动机点火,使发射中止系统与航天器分离。此时不再需要发射中止系统,因为“猎户座”可以使用欧洲航天局(ESA)欧洲服务舱上的引擎完成安全中止。

发射8分钟后,将关闭RS-25引擎,核心级将与“猎户座”和过渡低温推进级(ICPS)分离。RS-25的“小兄弟”RL10引擎,将接管ICPS。RL10引擎将点火不到1分钟,提前定位“猎户座”飞船,随后进行更长的燃烧,将飞船的速度加速到足以脱离地球引力,并设定一个精确的月球轨道。在RL10引擎完成将“猎户座”送入月球的点火之后,ICPS与“猎户座”和服务舱分离,任务期间推动和定位飞船将使用合计33部引擎,直到“猎户座”再入地球大气层为止。服务舱的推进系统可以点火不到1秒,用于飞船机动,或者在某些应急情况下,主发动机可以点火超过10分钟,来执行潜在的中止方案。

就在重返大气层之前,服务舱将与“猎户座”分离。当“猎户座”准备溅落到太平洋时,乘员舱上的12部反应控制系统引擎将确保飞船正确定向,将其隔热防护罩指向下方,以便进入地球大气层,并在下降过程中保持稳定。

虽然大多数人通常认为是汽油为汽车提供动力,但燃料只是推进力燃烧方程的一部分。当燃料与氧气结合产生推动车辆的能量时,燃烧就发生了。在汽车里,大气中的氧气与汽油和点火源结合,使内燃机运转。在火箭科学中,推进剂可能包括燃料和释放氧气的化学氧化剂。当燃料和氧化剂结合时,它们通过化学反应点燃,从而释放出热的、迅速膨胀的气体,使火箭或航天器朝相反的方向移动。

SLS火箭:从地球发射到进入月球轨道

太空发射系统的推进系统。

2台固体火箭助推器,由诺斯罗普·格鲁曼公司制造

位置:SLS火箭核心级推进剂:固体燃料聚丁二烯丙烯腈(PBAN),氧化剂-高氯酸铵燃烧时间:约2分钟功能:两台助推器一起提供超过75%的发射总推力。每个助推器产生的最大推力为万磅,在脱离核心级之前,每秒钟将燃烧6吨固体推进剂。额外信息:每个助推器比17层楼高的自由女神像还要高,重量超过万磅。在助推器的5个部分中,每个部分所使用的固体推进剂的浓度相当于橡皮擦。

2台增压点火发动机,由诺斯罗普·格鲁曼公司制造

位置:每种推进剂上的五个固体燃料推进剂段的顶部推进剂:固体燃料-聚丁二烯丙烯腈(PBAN),氧化剂-高氯酸铵燃烧持续时间:不到1秒钟功能:这些发动机在发射时点燃每个固体燃料火箭助推器中的固体推进剂。

4台RS-25引擎,由航空喷气发动机-洛克达因公司制造

1台RL10引擎,由航空喷气发动机-洛克达因公司制造

位置:ICPS的底部推进剂:液体燃料-液氢,氧化剂-液氧燃烧持续时间:从不到1分钟到大约20分钟范围内功能:在ICPS上的单台RL10引擎进行两次燃烧。第一次燃烧在核心级份力之后提升“猎户座飞船,使飞船能够保持在一个稳定的地球轨道上。第二次燃烧将产生磅的推力,将“猎户座”飞船推离地球轨道,使其进入精确的月球轨道。RL10将在脱离“猎户座”之前推动飞船飞行英里。额外信息:SLS的后续配置将使用总共4台RL10引擎推动强大的探索上面级,这将使NASA能够将“猎户座”连同设备或补给,或其他大型货运任务一起发射。

“猎户座”:绕月并返回地球

猎户座飞船的推进系统

1台发射中止系统(LAS)发动机,由航空喷气发动机-洛克达因公司制造

位置:在发射中止系统塔上,在中止发动机和姿态控制发动机之间推进剂:固体燃料-端羟基聚丁二烯(HTPB),氧化剂-高氯酸铵燃烧持续时间:约1.5秒功能:发动机在正常发射序列中点火,以在不再需要发射中止系统时完成与“猎户座”的脱离,或在中止后允许“猎户座”部署降落伞在海洋中安全溅落。在发射或上升期间不太可能发生的应急情况下,抛弃发动机将提供大约40,磅的推力,在中止期间将LAS与乘员舱分离。额外信息:分离发动机是发射中止系统上唯一在每次任务中点火的发动机。在“阿尔忒弥斯”1号任务中,中止发动机和姿态控制发动机将不起作用。

1台轨道机动系统引擎(OMS-E),由航空喷气发动机-洛克达因公司制造

8台R-4D-11辅助引擎,由航空喷气发动机-洛克达因公司制造

位置:服务舱底部有两组各4台推进剂:液体燃料--单甲肼(MMH)、氧化剂--氮氧化物(MON)燃烧时间:从1分钟到45分钟不等功能:这些固定在服务舱底部的引擎,可以提供轨迹修正和作为主发动机的备份。每一台可以提供大约磅的推力。辅助引擎可以通过脉冲开关在燃烧期间提供方向引导。

24台反作用控制系统引擎,阿丽亚娜集团公司制造

位置:在服务舱的侧面有4组各6台推进剂:液体燃料—一甲肼(MMH)、氧化剂—氮氧化物(MON)燃烧时间:从几毫秒到1小时不等功能:这些发动机位于固定位置,可以根据需要单独点火,使航天器向不同方向移动或旋转到任何位置。每台引擎可以提供大约50磅的推力。

12台MR-G反作用控制系统引擎,由航空喷气发动机-洛克达因公司制造

位置:在“猎户座”的后壳上,有2组各6台推进剂:液体燃料-肼燃烧时间:从不到一1秒到50秒的范围功能:反作用控制系统将在“猎户座”乘员舱与服务舱分离后提供引导,为重返地球大气层和溅落到海洋做准备。该系统为每台发动机提供磅的推力,将确保航天器正确地定位来重返大气层,将其隔热罩指向前方,并在降落伞下降时保持稳定。额外信息:这些是单元燃料引擎,当燃料在没有单独氧化剂的情况下通过催化剂材料时,燃料分解,产生热气和推进力。

其他“猎户座”发动机

1台发射中止系统的中止发动机,由诺斯罗普·格鲁曼公司制造

位置:在发射中止系统塔上,乘员舱和分离发动机之间推进剂:固体燃料-端羟基聚丁二烯(HTPB)、氧化剂-高氯酸铵燃烧持续时间:约3秒功能:在发射台或上升期间发生应急情况时,中止发动机点火,产生约40万磅的推力,可以迅速将乘员舱从危险中推离。

1台发射中止系统的姿态控制发动机,由诺斯罗普·格鲁曼公司制造

位置:在发射中止系统的顶部推进剂:固体燃料-端羧基聚丁二烯(CTPB),氧化剂-高氯酸铵燃烧持续时间:约30秒功能:在发射台上或发射期间的应急情况下,中止发动机将“猎户座”与火箭脱离,LAS姿态控制发动机点火并提供所需的可变推力,以稳定乘员舱,并将其转向任何方向,可以在LAS被抛弃之前重新定位,为降落伞展开和溅落做准备。该发动机可以在任何方向上施加高达7磅的转向力。额外信息:姿态控制发动机由一个固体推进剂气体发生器组成,在3英尺直径的发动机外部有8个等距离的阀门。

虽然不包含在任务期间推动火箭或航天器的整个系统内,但其他几个特别设计的发动机、推进器、点火螺栓将在任务的不同阶段发挥分离硬件的作用,例如分离核心级、助推器、整流罩、服务舱或降落伞罩。整个复杂系统的所有组成部分都将以精确的控制策略计划协同工作,以推动首次阿尔忒弥斯任务。

在阿尔忒弥斯任务中,NASA将实现首次女性和有色人种登陆月球,并在月球上完成长期探索,为人类的火星任务做准备。SLS和NASA的“猎户座”飞船,以及载人着陆系统和绕月轨道上的“深空门廊”空间站,构成了NASA深空探索的基础。

管管编译,转载请联络“我们的太空”。




转载请注明:http://www.aierlanlan.com/tzrz/2955.html