以猎户座飞船为核心——洛克希德·马丁公司的深空关口站和火星运输设想/ 晨驷

Envisages of Lockheed Martin’s Deep Space Gateway and Mars Transportation

Space Exploration - - CONTENTS - □晨驷

就在美国航宇局(NASA)和波音高调推出深空关口站的同时,洛马公司也找了一个不错的场合,向全世界宇航界高层详细介绍了自己的深空关口站、深空运输系统乃至火星着陆飞船计划。这个场合在——北京!这场发布会,也成为2017年全球航天探索大会第二天上午议程的主题。

三艘“猎户座”飞船正在制造

洛马公司在北京发布大型航天工程细节,这在美国的航天政策环境下是一件非常不容易的事情。前来介绍的,是洛马公司“猎户座”飞船项目生产战略负责人罗伯·钱伯斯和先进探索计划架构师丹妮莉·里奇。这两人在洛马公司是载人航天工程的一线负责人之一。虽然他们并没有接受采访,但现场放映的幻灯和视频内容丰富,不少内容在国内是首次见到。

两人首先介绍了即将实施的“猎户座”飞船第一次正式任务EM-1。这艘将在 2019年发射的飞船将环绕月球飞行,然后像“阿波罗”飞船一样降落到海上回收。和此前人类的各种飞船相比,“猎户座”要大得多。如果仅仅用于低轨道飞行,它可以携带36升氧气、79.3立方分米的食物、3.54 吨推进剂、40升饮用水、8个氧气再生器。如果用于超越地球轨道的飞行,它可以携带180 升氧气、0.42立方米的食物、8.6吨推进剂、210升水和42个氧气再生器。从PPT上,我们发现,洛马厂房里至少有3艘“猎户座”正在制造。其中完工度最高的一艘已经在安装防热瓦,或许这就是EM-1任务飞船。

而在介绍EM-2飞船时,两人也展示了一张有趣的照片。EM-2将是 第一艘执行载人任务的“猎户座”飞船,身穿橙色模拟航天服的测试人员带着复杂的头盔,在用操纵杆模拟操作飞船。他的面前,是两台大型液晶显示器。另有一段视频显示了机器人加工“猎户座”飞船结构的过程。

以“猎户座”为核心的深空关口站

在 NASA的未来空间探索计划中,“猎户座”飞船处在核心地位,它将是NASA用来飞向月球、火星、小行星带的通用主力飞船。所有其他美国企业制造的载人航天器都要与它兼容互操作。洛马自然不会放过这样的先天优势。

洛马的深空关口站从结构上来说,是以居住舱为核心的,但是从指挥控制的角度来看,实际上还是以“猎户座”飞船为核心。这个深空关口站由“猎户座”飞船、居住舱、居住支持舱、出舱活动舱、存储与后勤服务舱、机械臂几个大的部分组成。关口站的指令和导航中心设在“猎户座”飞船内,深空导航敏感器也设置在这里。它还是生命保障系统的中枢和关口站的救生艇。

居住舱内的设施可以供4名航天员工作30~60天,能让乘坐“猎户座”飞船前来的航天员们住得宽敞一些。

居住支持舱负责发电、推进,也具备一定的通信能力,同时还要负责制氧,降低“猎户座”飞船的生命保障系统工作负荷。在这个舱的外侧,有两片巨大的太阳电池。

出舱活动舱也就是我们常说的气闸舱。它对接在居住舱的上方。但是从效果图上看,它的上方似乎还可以对接其他舱段。

存储与后勤服务舱兼作仓库、冷库和垃圾收纳站。如果航天员不嫌弃,也可以在这里睡觉或者冥想。这个舱本身没有动力,它用SLS火箭发射后,要用“猎户座”拖带到关口站上。

机械臂的作用和国际空间站的一样,不过看上去没有国际空间站的机械臂那么复杂。

为了保证飞行安全,洛马深空关口站的计算机采用了四重备份,其中两重在猎户座飞船里,两重在居住舱里。站内还设置了三重备份的高速以太网、异态备份飞行软件。还有一个功能会让所有人都很满意:站内有Wifi,航天员不但可以在“猎户座”飞船里用固定的大型显示器干活,还可以在站内任何地方用平板电脑接入网络。两种终端的操作界面是一样的,无论控制设备还是调用电子文档,都可以躺着完成,老板还不会批评!

在供电方面,“猎户座”飞船本身的太阳电池寿命末期发电能力就可

以达到 11.1千瓦,加上居住支持舱的一对电池,供电显然是充裕的。

超级庞大的深空运输飞船

如果说洛马的深空关口站体积还不算太大,那么他们推出的深空运输飞船就是个真正的大块头了。钱伯斯并没有明确给出这种飞船的体积和质量,但是他也把这种飞船组合体叫做 “火星基地套件”。其中有两艘“猎户座”飞船作为指挥控制中心。两套巨大的货船组合运送水和其他液体货物。每套货船组合的端部是大型低温燃料推进舱,与“猎户座”飞船连接在一起。“猎户座”的另一端是居住舱。在居住舱的外侧,环绕着6个长圆形储罐和6个球形储罐,两对白色的热辐射板从储罐缝隙里伸出,伸展在宇宙空间里。 在居住舱的另一端,是实验和起居舱,外面是厚重的防辐射层。

在热辐射板的垂直方向,是两片八边形的巨大太阳电池阵。它们产生的电力不仅仅用于飞船的运行和航天员生活,还可以驱动一套电推力器。靠它飞向火星,可以把宝贵的化学燃料节省下来用在火星表面。

这套电推力器和这两套货船组合都用一个中心节点舱连接在一起。节 点舱的侧面还可以安装一个多面体形状的瞭望台,和国际空间站上的那个瞭望台形状相同,但是想来要有更好的抗辐射措施。

在电推力器的对侧,有一个被称为“远足舱”的小舱段,其实是一个供航天员出舱活动的气闸舱。但是它的实际使用方法,可没有穿上航天服爬出去这么简单!

火星渡船?

当巨大的深空运输飞船抵达火星轨道之后,该怎么降落下去呢?洛马为我们提供了一个脑洞大开的设计。钱伯斯展示了一种看上去像航天飞机又像火箭的奇怪飞行器。它有四片对称的肥厚尾翼和类似于航天飞机的驾驶舱。但是,如果仅仅把它当作火星上用的航天飞机,那可就错了。这种飞行器的高度比低温燃料推进舱+“猎户座”飞船组合还高。在它的内部,有三分之二的高度被氢氧罐所占据,另外三分之一用来运人,最顶部是两人位的指挥舱;下面是两人位的卧铺,也可以当作货舱用;再下面是通向火星的气闸舱和实验室。这部分舱段的体积比“猎户座”小得多,待在里面也不会舒服。但是从火星轨道到火星地表的飞行时间不算长,或许可以忍忍。为了描述方便,我们就把它叫做火星渡船。

按照钱伯斯的讲解,当深空运输飞船抵达火星轨道后,低温燃料推进舱+“猎户座”飞船组合就从居住舱分离,绕过90度,把“猎户座”的前段对接在“远足舱”上。然后火星渡船抵达,把头部的舱盖打开,露出对接口,与居住舱对接。航天员从这里进入火星渡船,还要把自己携带的行李、货物运进去。与此同时,深空运输飞船携带的各种液体货物用管道输送到火星渡船里。

这些工作完成后,火星渡船像航天飞机一样进入火星大气层、气动减速。然后掉转船身,用发动机向下喷射,逐步减速,垂直降落在火星上。

我们可以发现,传统航天企业的科学家们一旦放开想象力,脑洞比艾隆·马斯克一点都不小。但是需要注意的是,洛马公司并没有给出火星基地的设计。或许在他们看来,自己只负责把人员和货物送到火星。他们到了火星以后该做些什么,还是等NASA动脑子吧。★

火星基地艺术想象图

未来的指令舱

“猎户座”飞船即将实施的第一次正式任务EM-1的飞行轨迹

EM-1任务飞船艺术想象图

左上:EM-1飞船部件左下:机器人加工“猎户座”飞船结构右上:EM-2飞船测试右下:飞行科学家正在工作

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