揭秘高性能猎户座飞船

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設計理念“萬金油”
  大量航天实践表明,就当今技术水平而言,载人飞船比已退役的美国大型航天飞机更可靠、更便宜。所以,美国现在正积极研制新型载人飞船。这些新型载人飞船不仅保留了目前载人飞船可靠性高、成本低等优点,还具有用途广泛、运输能力强和可重复使用等新特点。
  建造载人飞船的计划在在小布什当政期间就已提出,奥巴马当选美国总统以后,计划将飞船主要用于载人深空探测,也可作为国际空间站天地往返运输系统的备份。
  因此而诞生的猎户座拥有卓越的设计:一是用途广,有的既可飞往空间站,也能飞往月球、小行星或火星,而目前使用的载人飞船都是单一用途的;二是可以重复使用,目前的载人飞船都是一次性使用的,而猎户座飞船可重复使用10次左右,因此能大大降低成本;三是运载能力增加,猎户座每次可以运送4~7人,而目前的载人飞船每次最多可运3人;四是采用两舱构型,这样能降低成本,提高可靠性。
  研發技術第一流
  猎户座由服务舱、乘员舱、发射中止系统(LAS,也叫异常中断系统,或逃逸塔)以及飞船适配器组成,重约23吨,直径约5米。其加压舱容积约为19.5立方米,可居住容积8.9立方米。除了增大了直径以外,猎户座增大内部可用空间的措施之一是使用了更少的仪表盘(10个左右)。
  相比阿波罗飞船,猎户座的指令舱虽然与之相似,但明显更大、更壮,其舱内空间比阿波罗指令舱大1倍。在技术性能上,它也比阿波罗有大幅度提高,分系统和元件采用许多创新技术。猎户座采用太阳能电池翼供电,所以功率大,行动时间长,而阿波罗飞船只能由燃料电池短期供电。
  猎户座拥有世界上最大的防热罩,它采用先进耐高温复合材料,由数十万个蜂窝结构组成,可以有效阻绝飞船以26马赫速度接近地球大气层时,飞船表面高达1763℃的高温。每次返回地面后隔热罩还可以替换。
  由于猎户座是一种多用途飞船,其飞行范围要达到超出月球至更远,所以飞船内的航天员将面临更强的宇宙辐射,因此猎户座飞船上的辐射屏蔽系统也是一大关键性的分系统。
  该飞船上的中央计算机为飞船的大脑,是同类飞船中最先进的,每秒处理的指令数量可达到4.8亿条,这是国际空间站的25倍,航天飞机的400倍, 阿波罗飞船的4000倍。该中央计算机还能抵抗极端的高温和寒冷环境,以及严重的辐射甚至是振动环境,其重启的时间只需15秒。
  安全性较航天飞机提高了10倍,是猎户座的又一特征,这大大增强航天员生存的机会。主要是因为发射时猎户座与火箭串联在一起,并具备逃逸装置—发射中止系统。发射中止系统是宇宙飞船进入发射程序后的一道关键性安全设计,当猎户座进入发射持续后,如果需要紧急中止发射,那么就要启动以毫秒为单位的发射中止系统,在紧急情况下可以激活乘员舱并启动逃生程序,通过小型火箭让乘员舱脱离火箭。
  高軌嘗試不犯愁
  2014年12月4日,美国用德尔他-4H发射首个无人试验型猎户座—探索飞行实验-1,以测试其系统。在探索飞行试验中,猎户座进入了高约5793.64千米的地球轨道(比国际空间站运行轨道高15倍,目的是模拟猎户座飞船从月球轨道进入返回轨道后的速度),绕地球飞行两圈,4.5小时后以大于32180千米/时的高速再入大气层,在经受2000℃的高温考验后,最终溅落在太平洋。这次飞行试验使美国国家航空航天局能够评估猎户座的性能和集成性,为未来的深空探测任务做准备。
  工程师们记录猎户座宇宙飞船的各项表现,从发射、飞行、重返大气层以及最后的安全着陆,整个过程的数据都是极为宝贵的。通过该次试验能获得关键飞行性能数据并验证飞船的初期集成能力。
  如果说高性能的猎户座飞船可能也会面临困难,那么最大的困难可能源于美国政府能不能一如既往地支持如此“败金”的它,这关乎着人类探索太空的进程。
揭秘高性能猎户座飞船
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