猎户座飞船将以近25000英里时速进入大气层 接下来会发生什么?

猎户座飞船将以近25000英里时速进入大气层接下来会发生什么?太空迷们可以收看NASA官网的直播,报道从北京时间上午8点(美国东部时间上午11点)开始,我们会见证一些极端的物理现象,这将是历史性的ArtemisI任务的最后一段,该任务于11月16日从佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射。首先数字就会是令人难以置信的,猎户座太空舱将以近25000英里/小时(或约11公里/秒)的速度撞击地球大气层,并在此过程中经历接近5000华氏度的温度。伊恩-博伊德是安和H.J.斯米德航空航天工程科学系的教授,他的职业生涯一直在研究高超音速技术,或旅行速度远远超过音速的飞行器。他还领导着一个耗资1500万美元的美国国家航空航天局研究所,该研究所名为"进入系统模拟高级计算中心"(ACCESS)。这项工作研究保护航天器的新方法,因为它们经历了进入地球、火星和其他地方大气层的极端情况。他谈到了猎户座本周末可能会面临的条件,以及为什么不断增长的太空旅游业可能需要新型的航天器隔热罩。美国宇航局正在使用一种称为"跳入"的演习来减缓猎户座太空舱的速度。那是什么意思?航天器再入大气层的另一种方式是直接进入--直接进入地球的大气层并下降。在跳入式中,航天器首先以较浅的角度进入大气层,然后跳回太空再回来。这有点像打水漂,这是一种减速的方式,而不会马上进入大气开始摩擦生热,不仅如此,这还为太空舱的着陆地点提供了更大的灵活性。猎户座在这次任务中没有携带任何人类成员。但它在未来会这样做。美国宇航局将如何保证他们免受这种高温的影响?与飞机不同,高超音速飞行器,包括太空舱有一个所谓的热保护系统。通常它是由一系列不同的材料覆盖在飞行器的外部,以确保热量被阻隔。阿特米斯使用我们称之为"烧蚀"的热保护系统。根据设计,这种名叫Avcoat的材料在受热后会解体,并以一种可控的、被充分理解的方式实现逐个原子的分离。当它瓦解时,这些原子将能量和热量从飞行器上带走。这一策略与美国宇航局在阿波罗时代所做的相当相似。美国宇航局将航天器送往火星,将一辆漫游车降落在火星表面,舀起一些火星泥土和岩石并一路飞回,这种太空舱将以每秒约14公里的速度进入地球大气层。而猎户座飞船将以大约每秒11公里的速度再入,听起来不像是一个大的跳跃,但事实证明,由于物理原理不同。我们将需要不同的材料和不同类型的热屏蔽。目前正在研究的一些方法是所谓的编织材料。你首先将碳纤维、石英丝编织在一起,然后将特制的树脂材料注入纤维之间的空隙。这听起来简单,但实际上是技术含量非常高的。纤维本身仍然会烧蚀。但是,当注入纤维之间的化学物质加热时,它们会分解并变成气体。这些气体从隔热罩内部流向外部,产生额外的冷却效果。一个成功的太空经济的关键挑战之一将是更有效的飞行器和更有效的热屏蔽。而这将要求我们更好地了解所有这些物理和化学过程,如此一来,我们可以从我们的隔热罩上减去一层又一层,因为我们确信我们不需要它。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334965.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1334965.htm

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NASA猎户座飞船将尝试载人航天器的首次跳跃式再入大气层 类似于打水漂

NASA猎户座飞船将尝试载人航天器的首次跳跃式再入大气层类似于打水漂在这次跳入过程中,猎户座将进入地球大气层的上层,利用大气层和太空舱的升力,先跳出大气层,然后在降落伞辅助下重新进入大气层进行最后的下降并溅落,这有点像在河流或湖泊的水面上打水漂。猎户座导航和控制子系统经理克里斯-马德森说:"跳跃过程将帮助猎户座降落在离美国海岸更近的地方,那里的回收人员将等待将航天器带回陆地。当我们从阿特米斯二号开始用猎户座载人飞行时,着陆的准确性将有助于确保我们能够迅速接回船员,并减少我们需要驻扎在太平洋上协助回收的资源数量。"在阿波罗计划期间,航天器直接进入地球的大气层,然后可以在这个位置之外飞行1725英里(1500海里/2880公里),然后再降落。这种有限的范围要求美国海军舰艇驻扎在多个偏远的海洋地点。通过使用跳跃式进入,猎户座可以在进入点之外飞行5524英里(4800海里/8890公里),使航天器能够更精确地着陆。跳过进入点最终使航天器能够准确和一致地降落在同一着陆点,无论它何时何地从月球回来。通过跳回大气层来扩大范围,在那里对太空舱几乎没有阻力。由于几乎没有阻力,飞船可以扩大飞行范围,利用太空舱升力可以确定能跳多高,从而计算出可以跳多远。尽管跳跃式再入的概念从阿波罗时代就已经存在,但由于阿波罗缺乏必要的导航技术、计算能力和准确性,所以没有使用。这张图显示了猎户座航天器通过跳板进入可以扩展的范围,与阿波罗航天器通过直接进入所能飞行的范围相比。资料来源:美国国家航空航天局跳跃式进入也将使宇航员在从月球任务进入地球时经历较低的重力。与其说是单一的高加速度事件,不如说是两次较低的加速度事件,每次约为4g。跳跃式进入将减少宇航员的加速负荷,使他们有一个更安全、更平稳的旅程。分割跳跃带来的加速度降低也分割了加热过程,这对于一个在返回时将承受大约5000华氏度(2800摄氏度),比太阳表面热一半的航天器来说不是小事。航天器在重返大气层时经历的热量将在两次活动中分担,导致两次活动中的热率较低,并最终使宇航员的飞行更加安全。在阿特米斯任务期间,猎户座将在距离加利福尼亚州圣地亚哥海岸约50英里(43海里/80公里)的地方降落,那里的救援队距离很近,可以快速回收航天器。这种快速接人的操作也将使宇航员更加安全,它也将比阿波罗计划更具成本效益,因为它不需要海军在目标海域广泛部署船只。作为美国宇航局阿特米斯计划的一个重要组成部分,猎户座飞船将在阿特米斯一号期间参加美国宇航局对其深空探索系统的首次综合测试。太空发射系统火箭将发射一个没有乘员的猎户座,执行超越月球4万英里的任务,然后返回地球。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334887.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1334887.htm

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阿特米斯一号任务第25天:猎户座飞船进入旅程的最后阶段

阿特米斯一号任务第25天:猎户座飞船进入旅程的最后阶段工程师们进行了最后一次阿特米斯一号的空间开发飞行测试目标,以确定羽流或废气对太阳电池阵列翼的温度影响。一旦太阳电池阵列帆板处于正确的测试位置,飞行控制人员就可以同时使用相反的反应控制系统推进器,以平衡扭矩并测试各种发射模式。工程师们将在猎户座溅落水面后关闭航天器电源之前,执行另外几个飞行测试目标。在阿特米斯一号任务的第25个飞行日,猎户座从安装在其一个太阳能电池板上的相机中拍摄了这张地球照片。航天器现在离地球比离月球更近,并将于12月11日(星期日)溅落。资料来源:美国国家航空航天局第五次返回轨道校正机动发生在12月10日星期六下午2点32分。在燃烧过程中,辅助引擎启动了8秒钟,将航天器加速了3.4英里/小时(每秒5英尺),以确保猎户座处于溅落轨道上。第六次也是最后一次轨迹校正燃烧将在猎户座进入地球大气层前约5小时进行。在阿特米斯一号任务的第25个飞行日,猎户座通过安装在其一个太阳能电池板上的相机拍摄了这张月球照片。资料来源:美国国家航空航天局在猎户座返回地球时,美国宇航局的跟踪和数据中继卫星(TDRS)将为最后的返回轨道修正燃烧、航天器分离、通过地球大气层重返大气层和溅射降落提供通信便利。在服务舱与乘员舱分离前不久,通信将从NASA的深空网络切换到近空网络,以完成剩余的任务。位于地球上空约22000英里的地球同步轨道上的TDRS被用来从较低高度的航天器向地面天线传递数据。在重返大气层期间,猎户座遇到大气层时产生的强烈热量会将太空舱周围的空气变成了等离子体,并短暂地中断与航天器的通信。在3月的中途回收测试-8期间,美国宇航局肯尼迪航天中心探索地面系统的着陆和回收团队在太平洋的约翰-P-默瑟号上对阿特米斯一号的回收程序进行了第一次完整的任务剖面测试。资料来源:NASA/KennyAllen回收部队已抵达巴哈海岸附近,他们将在那里待命,迎接航天器以25000英里/小时(40000公里/小时)的速度重返大气层后的回归。船上的人员正在进行准备工作和模拟,以确保由佛罗里达州肯尼迪航天中心的探索地面系统公司领导的机构间着陆和恢复小组准备好支持行动。该团队由来自美国国防部的人员和资产组成,包括海军两栖专家和太空部队气象专家,以及来自佛罗里达州肯尼迪航天中心、休斯顿约翰逊航天中心和洛克希德-马丁公司太空业务部的工程师和技术人员。各小组将回收猎户座飞船,并尝试回收在着陆过程中抛弃的硬件,包括前舱盖和三个主降落伞。一个由约翰逊公司工程师组成的四人小组将在美国海军回收船上使用"大脚怪"软件来识别从太空舱中释放出来的硬件的足迹。大脚怪团队的主要目标是帮助飞船尽可能地接近猎户座,以便快速回收。次要目标是尽可能多地回收更多的元素,以便日后分析。就在北京时间12月10日下午2点之后,猎户座距离地球113453英里(182585公里),距离月球239432英里(385328公里),以每小时3375英里(每小时5432公里)的速度巡航。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334953.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1334953.htm

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阿特米斯1号任务小组已经确定猎户座太空舱的溅落地点

阿特米斯1号任务小组已经确定猎户座太空舱的溅落地点任务管理小组与进入飞行主管和NASA回收主管举行了会议,因为计划中的猎户座在12月11日(星期日)溅落的时间现在倒数约72小时。他们评估了天气,并决定在瓜达卢佩岛附近的太平洋上的一个着陆点,即主要着陆区的南部。预演简报如下:12月8日,美国宇航局专家将预览猎户座飞船即将进入、下降和溅落的过程,这将结束阿特米斯一号任务。在太空飞行25.5天后,猎户座预计将于美国东部时间12月11日星期日下午12:40在圣地亚哥海岸附近的太平洋中溅落。来自美国宇航局佛罗里达州肯尼迪航天中心的探测地面系统回收小组与美国海军合作,将回收该航天器。对这一事件的现场报道从美国东部时间上午11点(16:00UTC)开始。昨晚晚些时候,飞行控制人员利用飞船四个太阳能电池板上的摄像机对猎户座的乘员舱和服务舱进行了最后的检查。在乘员舱检查期间,飞行控制员查看了由1300块热保护系统瓦片组成的后壳,这些瓦片将保护航天器免受太空的寒冷和再入大气层的极端高温。就在重返大气层之前,乘员舱和服务舱将分离,只有乘员舱将返回地球,而服务舱在重返太平洋上空时在地球大气层中烧毁。阿特米斯一号的轨道设计是为了确保任何剩余的部件不会对陆地、人员或航道造成危害。在飞行第22天,从猎户座的角度看,月球似乎变小了,因为阿特米斯一号航天器继续与我们的月球邻居拉开距离,在这张图片中,距离超过12.5万英里。资料来源:美国国家航空航天局与服务舱分离后,乘员舱将准备执行跳跃再入技术,使航天器能够准确和持续地在选定的着陆点溅落。猎户座将进入地球大气层的上层,利用该大气层以及太空舱的升力跳回大气层,然后在降落伞下重新进入,进行最后的下降,并溅落在海绵。这种技术将使未来的阿特米斯任务能够安全返回,无论他们何时何地从月球返回。地球大气层最初将使航天器减速到325英里/小时(525公里/小时),然后降落伞将在大约10分钟内使猎户座在地球大气层中下降,达到溅;落速度。降落伞在大约5英里的高度开始展开,三个小降落伞会将前舱盖拉走。一旦前舱盖分离,两个降落伞将减缓并稳定乘员舱,以便展开主降落伞。在9500英尺(2900米)的高度和130英里/小时(210公里/小时)的航天器速度下,三个引导伞将提升并展开主降落伞。这些直径116英尺(35米)的尼龙宽布或"丝绸"降落伞将使猎户座乘员舱的速度降至每小时20英里(32公里)或更低。猎户座继续其返回地球的旅程,地球在这里显示为一个新月,仍有234000英里远。阿特米斯一号航天器计划于12月11日(星期日)溅落在太平洋上。降落伞系统包括11个伞,由36000平方英尺(3300平方米)的天幕材料制成。舱盖用超过13英里的凯夫拉尔线连接到航天器的顶部,这些线用类似迫击炮和烟火推进器及螺栓切割器串联展开。猎户座于美国东部时间11月16日凌晨1:47(UTC时间6:47)从美国宇航局肯尼迪航天中心历史悠久的39B发射场搭载太空发射系统(SLS)火箭发射。阿特米斯一号任务是NASA深空探测系统的第一次综合测试,其元素包括猎户座飞船、SLS火箭和肯尼迪航天中心的探测地面系统。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334855.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1334855.htm

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为猎户座登月飞船设计的隔热罩出现脱落穿孔现象

为猎户座登月飞船设计的隔热罩出现脱落穿孔现象美国国家航空航天局猎户座隔热箱的最新图片显示严重损坏和空洞2022年11月的"阿耳特弥斯1号"任务是一次测试飞行,目的是测试猎户座号在升空、登月、返回地球以及在大气层中的性能。飞船完成了大部分测试目标,管理人员在返回过程中密切关注了飞船的隔热罩。这是因为隔热板无法在地球上进行测试,其性能只有在飞船重返大气层过程中承受极端温度后才能得到验证。猎户座返回后,NASA在新闻发布会上表示,它对隔热罩的损伤感到惊讶。隔热罩使用一种名为AVOCAT的聚合物树脂,这种树脂被切割成小块,然后组装在飞船底部。NASA的猎户座项目经理霍华德-胡(HowardHu)在发布会上透露,一些隔热板并没有按计划消融,而是"脱落"了。美国国家航空航天局(NASA)的最新图片显示,在执行完"阿耳特弥斯1号"任务后,"猎户座"重新进入地球大气层后,它的隔热罩大块脱落。现在,NASAOIG报告中分享的猎户座隔热罩的最新图像显示了损坏的严重程度。从图片上看,飞船的隔热罩在承受了再次进入月球的巨大压力后,已经变成了焦黑色。虽然这只是名义上的,因为其他飞船(如SpaceX的"龙"飞船)的隔热罩也同样烧焦,但猎户座的图像还显示隔热罩上至少出现了四个空洞。根据OIG的说法,NASA工程师已经确定,出现空洞的原因是隔热板的上层"从飞船上断裂成碎片,形成一串碎片,而不是按照设计融化"。这层隔热层预计会在返回大气层时均匀烧毁,OIG警告说,空洞的存在"造成了一种风险,即在未来的任务中,隔热层可能无法充分保护太空舱的系统和乘员免受返回大气层时极端高温的影响"。报告还补充说,空洞的大小和碎片的轨迹也可能会损坏飞船的降落伞,导致灾难性的任务失败。报告称,工程师们目前还在评估是否可以改变猎户座的轨迹或防护罩的设计,以便在未来避开空洞,虽然他们已经能够"重现电荷损失",但其他飞行条件还没有在地球上模拟过。美国国家航空航天局负责人类探索系统开发的副局长凯瑟琳-科纳(CatherineKoerner)也对监督检查组的报告发表了看法。她说:美国国家航空航天局致力于不断加强我们的流程和程序,以确保安全并解决潜在的风险和缺陷。然而,上述建议的重复性无助于确保NASA的计划是否得到经济、有效和高效的组织、管理和实施。阿特米斯1号任务计划于明年由阿特米斯2号接替。阿耳特弥斯2号计划是自阿波罗计划以来人类首次绕月飞行,这些热屏蔽偏差对任务时间表的影响尚不清楚。2020年6月,在佛罗里达州肯尼迪航天中心,美国宇航局阿耳特弥斯2号任务的隔热罩。图片:美国国家航空航天局...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429458.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1429458.htm

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历经15年和1000次测试 猎户座飞船的隔热罩是否已准备好承受高温?

历经15年和1000次测试猎户座飞船的隔热罩是否已准备好承受高温?杰里米-范德卡姆是位于加州硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心的猎户座飞船热保护系统(TPS)的副系统经理。他领导的团队开发了隔热罩和热瓦,这一装置将保护猎户座免受航天器在回家途中遇到的极高温度。"猎户座将在两倍于熔岩的温度下炽热地穿过地球的大气层,"范德卡姆说。"但一切都表明热保护系统将发挥巨大的作用,成功返航将有助于确认热防护罩已准备好保护返回地球的宇航员。"责任重大,但是,对范德坎来说,这一刻并不紧张,他只是对大日子终于到来感到兴奋。猎户座的隔热罩使用烧蚀材料Avcoat制成的的瓷砖,在重返地球大气层时保护其工作人员。一个烧蚀器以一种可控的方式燃烧,将热量从航天器上转移出去。猎户座的隔热罩在返回时将经历大约5000华氏度的温度--大约是太阳温度的一半。资料来源:NASA/IsaacWatson在越过月球,距离地球近27万英里后,太空舱将以每小时25000英里的速度飞行。当它穿过地球的大气层时,与空气的摩擦将在几分钟内将这一速度降至每小时300英里。其结果是产生大量的热量。阿波罗乘员舱的隔热罩依靠一种叫做Avcoat的材料来战胜热量。它是一种烧蚀装置,意味着它在再入大气层时以一种可控的方式燃烧,将热量从航天器上转移出去。新的Avcoat瓦片系统仅有一到三英寸厚,被用来覆盖猎户座防热罩的外表面。这将使隔热罩正面的华氏5000度和背面的仅200度之间产生极大的差异。第二种烧蚀材料也被用在猎户座的某些位置。由埃姆斯发明的三维多功能烧蚀热保护系统(3DMAT)是由树脂与石英丝编织而成。它比Avcoat更强,并被包括在内以加强航天器上的连接点。VanderKam对该系统的信心部分来自于对热保护材料的广泛测试。在埃姆斯的电弧喷射设施中,令人难以置信的高温、快速移动的气体模拟了进入大气层的条件,TPS团队进行了1000多次测试。2021年4月19日,猎户座飞船的隔热罩材料样品在位于加州硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心的激光增强电弧喷射设施中接受测试。在该系列测试中,首次在结合了航天器从月球返回后进入地球大气层时将经历的两种加热形式(辐射和对流)的环境中评估了隔热罩。在这个片段中,只有对流加热正在被应用。测试结果帮助认证了阿特米斯任务的热防护罩。资料来源:美国国家航空航天局/阿姆斯研究中心数据丰富的返回猎户座在12月11日星期日的再入将对TPS团队的工作进行最终的测试。范德卡姆将在圣地亚哥海岸外的一艘美国海军舰艇上等待,飞船溅落在太平洋上后,他将参与回收工作。阿特米斯一号的一个主要目标是对猎户座的隔热罩进行认证,以便在有宇航员的飞行中使用。这一决定所需的一些数据将来自嵌入Avcoat材料的传感器。埃姆斯公司制造的仪器将测量隔热罩所经历的温度,而压力和辐射传感器则由美国宇航局位于弗吉尼亚州汉普顿的兰利研究中心和位于休斯顿的约翰逊航天中心提供。在阿特米斯一号任务之后,艾姆斯团队还将收获烧焦的阿夫卡特瓦片的样本,以分析材料的烧蚀情况。范德-卡姆希望从猎户座的飞行数据中学到很多东西,这也将有助于确认他们的计算机模拟的准确性。这些模拟部分是由埃姆斯的同事创建的,以预测太空舱的发射和再入条件。2018年11月1日,美国海军潜水员参加了与美国国家航空航天局的练习,从太平洋的开放水域回收猎户座太空舱的测试版本。猎户座被拖入附近的"约翰-P-默沙东"号舰的井台。在这个视图中,有两个大的、橙色的模拟直立袋,但当猎户座真正落海时将会有五个。资料来源:美国宇航局/托尼-格雷所有这些信息加在一起,可以用来确认未来阿特米斯任务的隔热罩设计,并在近期内宣布阿特米斯II号"船员认证",以携带人类前往月球。在未来的阿特米斯任务中,美国宇航局将让第一位女性和第一位有色人种登陆月球--范德-卡姆为支持这一目标而自豪。他说:"这对人类来说是一个伟大的里程碑,我认为这很重要,它提醒我们所有人要渴望更多的团结。"展望水花落下,范德卡姆很兴奋地听着猎户座在仍以超过音速的速度飞行时应该发出的音爆声:这是太空舱再入时一切顺利的第一条线索。然后,降落伞将展开,他将看着航天器滑行到海洋表面,这要感谢他的团队的工作。他说:"与同一批人一起经历了这么多年,这真的很酷。"和我的团队一起达到这样的成就,真是令人惊讶,到时候我一定会很激动!"当然,他肯定不会孤独。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334961.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1334961.htm

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天舟五号货运飞船已受控再入大气层

天舟五号货运飞船已受控再入大气层中国载人航天工程办公室表示,完成既定任务的天舟五号货运飞船,已受控再入大气层,货运飞船绝大部分部件在再入大气层过程中烧蚀销毁,少量残骸落入南太平洋预定安全海域。天舟五号货运飞船去年11月发射入轨,载有神舟十五号3名航天员6个月的在轨驻留消耗品及推进剂等物资。货运飞船在轨飞行期间,曾经撤离太空站组合体,独立飞行33天后,再次与太空站组合体交会对接,继续开展相关太空技术试验。2023-09-1210:13:58

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