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猎户座飞船怎么把人送上月球:逐层拆解NASA新一代载人飞船(完整文稿)

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Jared Owen

本文是视频《猎户座飞船怎么把人送上月球:逐层拆解NASA新一代载人飞船》(作者:Jared Owen)的完整文稿(全文整理版),与精读笔记配套阅读;▶ 中配视频。

猎户座飞船:送人重返月球​

这是猎户座飞船,很现代,能装四名宇航员,负责送宇航员重返月球。团队做这个视频特别用心,终于能给大家看了。来看飞船结构、巨型SLS火箭怎么发射,还有舱内游览。猎户座是让人真正住上月球甚至更远的重要一步。它长得跟阿波罗飞船很像。六七十年代把宇航员送上月球的,就是它。之后的太空计划有个共同点,都只停在近地轨道。这地方就在大气层外面。拉远一看,好像他们从没离开过。当然,太空里我们做了不少厉害事,也学到很多,但该探索更远了。有了猎户座,我们随阿尔忒弥斯计划再次飞离地球轨道。阿尔忒弥斯二号是五十多年来头一回带宇航员绕月。以后的任务才会真正登月。

阿波罗飞船坐三人,猎户座能坐四人,这之前也做到过,更别说能坐八人的航天飞机。

乘员舱:七块拼起来的加压舱​

不过猎户座能撑更久,总共三周,对接空间站还能更久。这么多年了,我们还在用六十年代那种锥形。这个形状能很好地保护宇航员,安全返回地球。来认识一下猎户座。最上面是乘员舱,也叫太空舱。宇航员往返月球都住在这里。任务结束时,也只有这部分会返回地球。下面是服务舱。它负责供电、温控,就是保持舒适温度,还有推进,也就是发动机,还有空气和水这些消耗品。跟其他飞船一样,猎户座也需要大火箭才能上太空。这个火箭叫太空发射系统,简称SLS。它是专门为发射猎户座建的。飞船部件来自欧洲和美国各地。最后在佛罗里达的肯尼迪航天中心总装。

飞船部件都在操作检测大楼组装。等到任务来时,再转到垂直装配大楼。从六十年代起,NASA不少著名火箭都在这栋楼里组装。如今装SLS,流程跟以前差不多。先组装火箭,包括两个固体助推器和中间的核心级。然后是上面级、猎户座,最顶上是发射逃逸系统。整个火箭高九十八米。这是和以前NASA计划的对比。有些航天飞机飞过的发动机,改装后装上了SLS火箭。

注意,NASA正在改进SLS,换新的上面级,以后任务里可能长得不太一样。猎户座能送宇航员去月球,但不能着陆,还缺点东西。阿波罗有登月舱能着陆。猎户座呢?阿尔忒弥斯计划要靠这种月球着陆器。用哪个看任务,着陆器单独发射,在地球或月球旁跟猎户座会合,这叫交会。着陆器负责把宇航员送到月面,再接回来。猎户座则把他们安全送回地球。具体怎么操作,NASA还在琢磨,其实挺复杂。因为猎户座没法独自完成全程,去月球、进低月轨道、再回家。它的油箱不够大。所以着陆器特别重要。

猎户座二零零六年开始,属于早期计划,当时主要靠着陆器进低月轨道。所以它的服务舱设计得小,动力也弱。计划二零一零年取消,猎户座却活了下来,跟着别的计划继续研发,可那些也取消了。到了阿尔忒弥斯计划,这飞船动力就有点不够了。头两次任务没登月,二号只是绕月飞掠,省油,猎户座自己就能搞定。阿尔忒弥斯四号才登月,猎户座这才跟着陆器交会,同时得小心算好燃料,保证最后能回家。

服务舱与欧洲提供的动力​

咱们仔细看看乘员舱。里面有个加压舱体,宇航员就住这儿,由七块组成。这里有窗户,这附近是侧面舱门,用来进出。再转过来是电池组,还有通信天线,顶部是降落伞,任务最后用。还有燃料罐和氦气罐,它们给飞船十二台推进器供燃料。外面由多块板后壳和前舱盖保护。这些结构覆盖着隔热瓦,外面有金属涂层,所以看起来是银色。最上面是对接机构,首次用于阿尔忒弥斯三号。整船由史上最大的载人隔热罩保护。它由烧蚀材料做成,再入时会烧掉。当然,这是任务最后,和服务舱分离之后的事。

之后和其他飞船一样,打开降落伞,平稳落海。阿波罗飞船只能用一次,猎户座可重复用,当然得先换掉隔热罩这些零件。任务前有个转运环节,跟以前的航天项目很像。底下是移动发射平台和爬行运输车。到三十九B发射台要大半天。发射当天,他们坐电梯上去。这叫乘员通行臂,走过去就到猎户座飞船。他们的航天服叫猎户座乘员生存系统,简称OX。这种航天服用于任务最危险的阶段,比如发射和最后的再入。如果在太空出紧急情况,穿这服能存活六天。登月另有专门的AXEMU航天服。

进舱后坐这四个座位,前两个是指令长和驾驶员。上方是主控制台,有三块屏幕和一些实体开关。乘员系好安全带后,乘员舱舱门关闭并仔细锁好。再关上逃逸系统的舱门,通行臂收回,就可以发射了。

助推器烧约两分钟后分离,一分多钟后三块板脱落,露出飞船。然后逃逸系统也不需要了,被抛掉。芯级再烧五分钟,然后上面级带猎户座分离,服务舱太阳翼展开。已进入太空,但还没入轨。约四十分钟后进行入轨点火,进入地球停泊轨道。不到一小时后,上面级送猎户座奔月。随后飞船分离,猎户座独立飞行,到月球大约要四天。任务中,服务舱提供飞船所需的大部分东西。看看吧。外面是四块太阳翼。发的电够两个普通家庭用,还能转动追太阳。

这是乘员舱适配器,连接乘员舱和服务舱,到任务最后才分离。侧面有导航用的星敏感器和通信天线。另一侧是脐带缆。它连接两个舱段,氧气和水就从这儿流进乘员舱。老阿波罗靠慢慢自转控温,免得哪面太热太冷,他们管这叫烧烤滚转。但猎户座不同,它通常让发动机朝向太阳,散热器就能把热量排进太空。现在只看服务舱,掀开几块板。这里不是加压环境,宇航员不进这里,里面没有空气。前面是航电和计算机。

这些大罐装燃料和氧化剂,氦气罐提供压力。服务舱有三十三台发动机。主发动机叫AJ10,又是在复用航天飞机用过的发动机。

这是八台辅助推进器,用于小点火或备份主发动机。最后是二十四台姿控推进器。主要用于转动飞船。飞船大多已飞向目的地,基本电脑控制,需要时宇航员可用里面两个操纵杆手动飞。这是转动操纵杆,控制飞船朝向。往哪个方向推,飞船就转向哪。转动它能让飞船滚转。接下来是平移操纵杆。它能控制飞船上下左右移动。往里推就前进,往外拉就后退。就像玩老式街机,只是更高级。咱们稍微往后拉,看看舱里面。这是宇航员生活的地方。

发射中止系统如何救生​

飞向月球后,就该收拾出生活空间了。他们脱掉宇航服,座椅也能拆下。都收进储物区,要用再拿。里面挺挤的,一住就是一个多星期。这几块面板是生命维持系统,给宇航员供新鲜空气。这里还有应急设备,灭火器、呼吸面罩,上面还有烟雾报警器。这个橙色袋子其实是梯子,落地时用来爬出去。再看舱内地板。这些储物柜装满了船员所需:衣服、洗漱包、餐食、笔记本电脑,还有电子设备。也能带点私人物品,比如全家福。

这里明确标着急救用品。这是饮水机,必要时还能泡开食物。愿意等的话,可以用食物加热器。咱们再到这边看看。这扇门通向废物管理系统,其实就是厕所。里面装了橙色隔音板,因为设备声音挺大。这可是第一个深空厕所。六十年代阿波罗宇航员可没这待遇。厕所上方是飞轮健身器。打开它,脚放这里,再拉住把手。这就是他们在太空锻炼的方式。这能防止肌肉萎缩。睡觉时,宇航员就拿出睡袋。太空失重,得固定睡袋,免得睡着时飘走。地板上两个隔间可当防辐射掩体,宇航员能躲进去。

宇航员在周围堆满货物袋,挡住太阳粒子。远离地球时若遇上大太阳耀斑,就得用它。别的任务有地球磁场保护,不用这个。近地轨道上,大多辐射被挡住了。飞行近四天后,终于到月球。阿尔忒弥斯二号只是飞掠月球,当然照片很壮观。未来任务要进入环月轨道,准备着陆。在这里他们会和月球着陆器对接。记得吗,每次任务都用这两款着陆器之一。

准备就绪后,着陆器载两三人下到月面,猎户座飞船在轨道上等候。从阿尔忒弥斯四号开始登月。将探索月球南极,照不到阳光的地方可能有水。首次登月很简单,补给很少。但每次任务都会扩充,慢慢能在月面移动,待得更久。最终目标是建月球基地,靠月球资源生活。这有助于我们走向火星,甚至更远。一切都始于猎户座飞船。