龙载人飞船将创造世界载人飞行最大地球轨道高度

轻舟一 2024-07-25 15:23:11

按照原计划,美东时间2024年7月31日,在佛州肯尼迪航天中心LC-39A工位,搭载“北极星黎明”任务4名太空游客的“龙”载人飞船将由“猎鹰九号”运载火箭实施发射,由于此前“猎鹰九号”火箭发射失利,导致停飞,本次发射被迫推迟,新的发射日期未定。

21世纪高度最高的载人太空飞行

2022年2月14日,太空探索技术公司(SpaceX)联合企业家贾里德·艾萨克曼(Jared Isaacman)推出了“北极星”系列载人飞行计划,由太空探索技术公司提供技术,艾萨克曼出资。该计划包括3次近地轨道载人飞行任务,并将实施出舱活动,“北极星黎明”(Polaris Dawn)是其中的首发任务。

左起:安娜·梅农、斯科特·波蒂特、贾里德·艾萨克曼、莎拉·吉利斯

“北极星黎明”载人飞行任务将使用“坚韧号”(Resilience)龙载人飞船,将搭载4名商业航天员(太空游客),包括指挥官贾里德·艾萨克曼(Jared Isaacman)、驾驶员斯科特·波蒂特(Scott Poteet)、任务专家莎拉·吉利斯(Sarah Gillis)、任务专家和医疗官安娜·梅农(Anna Menon)。

“北极星黎明”任务标识

“北极星黎明”任务乘组航天员将搭乘飞船绕行在椭圆近地轨道上,计划在轨停留五天时间。期间,2名航天员将进行太空行走,支持20多项关于人类健康的科学研究,并在太空中测试“星链”星座激光星间通信。

“北极星”计划出资人贾里德·艾萨克曼(Jared Isaacman)

“猎鹰九号”火箭会将飞船送入近地点190千米、远地点1200千米的椭圆近地轨道(LEO),而后飞船将抬升远地点高度至1400千米,这将是人类在环地轨道抵达的最大高度,也是自1972年“阿波罗17号”(Apollo 17)任务以来载人任务抵达的最大高度。在此轨道上,“龙”飞船将绕行7圈,收集有关辐射提升的环境数据。飞船轨道将穿越部分范艾伦辐射带(Van Allen radiation belt),以进行研究,旨在更好地了解太空飞行和太空辐射对人类健康的影响。

人类首次商业太空行走

在完成近地点190千米、远地点1200千米的椭圆轨道的运行后,飞船将执行降轨操作,将远地点降至700千米,2名航天员将在此实施太空行走,这将是人类首次商业太空行走。由于“龙”载人飞船没有气闸舱,出舱活动期间,飞船需首先执行减压操作,4名航天员都会暴露在太空中,导致4名航天员都必须穿着舱外航天服,并在发射到返回的全过程中穿着。为支持出舱,“龙”飞船的前舱门加装了“天行者”(“skywalker”)辅助装置,配备把手和接口。出舱2人组将在微重力环境下开展舱外航天服机动性、运动性等测试,并收集数据。出舱活动预计会持续约2个小时,包括舱内减压和恢复气压的时间。

“北极星黎明”任务出舱示意图

首个使用“星链”激光星间通信的乘组

任务期间,还将使用“龙”载人飞船和“星链”通信卫星之间的激光链路测试卫星间通信,验证“星链”系统是否可以接替传统地面站或美国航天局TDRS卫星网络实施通信,为未来月球、火星及其它太空任务所需的太空通信系统提供有价值的数据。“北极星黎明”乘组也将成为第一个测试“星链”激光链路星间通信的乘组。

Crew-1“坚韧号”(Resilience)龙载人飞船

舱外航天服研制难度超预期!

2022年,当太空探索技术公司和“北极星”计划宣布“北极星黎明”任务时,他们预计最早将于2022年第四季度发射,但是事实上当时太空探索公司严重低估了将“龙”载人飞船舱内航天服转换为舱外服的工作难度。

"北极星黎明"乘组着新型舱外服位于龙飞船舱内

为了支持舱外活动(extravehicular activity,EVA),太空探索公司基于其现有舱内航天服研制了新型舱外航天服。相较而言,新型舱外服进行了大量的升级改造,设计了新的关节,具备加压之前的柔软性,并具备更大的机动性,改进了热管理系统,配备一个升级的头盔,其上敷设了遮阳外部涂层,配备了最先进的平视显示器(heads-up display,HUD)和摄像头,可以在太空行走期间提供航天服状态信息。新型舱外服采用了新的热管理纺织品(thermal management textiles)以及与“猎鹰”火箭级间段和“龙”飞船货物舱相同的材料。

该舱外航天服没有独立的生命支持系统,而是通过“脐带”连接飞船设备,以获取氧气,维持气压、温度和湿度等生命条件,因此无法保障航天员长时间在舱外作业,活动范围相对受限。由于设计出舱时间较短,新型舱外航天服也没有专门配置液冷温控体系。相较于世界主流舱外航天服,太空探索技术公司当前研制的是简配版舱外服,也是世界最轻薄、最灵活的舱外服。未来,太空探索公司计划最终将舱外/舱内航天服合二为一,以应对更多太空任务场景。

为星际移民储备技术!

“北极星”计划旨在迅速提高载人航天能力,同时继续为地球上重要的星际探索事业筹集资金和提高认识。该计划将展示重要的运营能力,将成为人类进一步探索月球、火星及其它地方的重要基础。

在太空探索技术公司创始人马斯克的太空蓝图中,其长远目标将是在火星建立人类城市,促使人类成为多星球物种,而这一远大理想的实现需要强大的技术支撑,正在研制的“星舰”系统则是关键一环。

“北极星黎明”新型舱外服示意图

同时,载人深空探测需要强大的通信支持,具备大容量特点的激光通信将是重要选择,而“北极星黎明”则将率先在载人任务中测试“龙”载人飞船和“星链”卫星之间的激光链路星间通信。此外,在月球上建立基地和在火星上建立城市将需要数百万套舱外航天服。随着人类进入地外星球,对于未来长期载人探测任务中可扩展设计航天服而言,“北极星黎明”任务航天服的开发和太空行走的执行将是重要一步。

对于人类而言,“北极星”计划是一项开拓进取的载人飞行计划。在“北极星黎明”任务之后,第2次飞行任务将以“北极星黎明”为基础,继续使用“龙”载人飞船,将继续扩展未来载人航天任务、太空通信和科学研究。此后,第3次任务将是“星舰”系统的首次载人飞行。

作者:木兰星舟

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