在阿尔忒弥斯三号任务期间收集的信息,结合未来月球附近无人演示任务的数据,将帮助NASA在2028年载人登月开始之前提高宇航员安全性并降低风险。
两款商业着陆器将加入阿尔忒弥斯三号任务
NASA已与SpaceX和Blue Origin合作开发载人着陆系统,这些系统能够将宇航员从月球轨道运送至月球表面,并将其送回轨道。
针对阿尔忒弥斯三号任务,两家公司将发射计划用于后续载人任务的着陆器测试版本,即所谓的“测试件”。商业火箭将把这两个着陆器原型送入太空。阿尔忒弥斯三号的宇航员将搭乘由NASA SLS(太空发射系统)火箭发射的猎户座飞船,单独前往近地轨道。
为载人登月任务准备硬件
NASA一直与两家载人着陆系统供应商密切合作,以确定阿尔忒弥斯三号的目标和技术能力。随着任务临近,SpaceX和Blue Origin正在根据现有硬件状况及各航天器的演示能力完善其计划。
SpaceX预计将飞行第三版,这是最新的星舰设计,也是未来星舰载人着陆系统(HLS)的基础。Blue Origin计划测试为其载人着陆系统设计的乘员舱。两家公司将利用此次任务收集经验,为后续月球无人及载人飞行提供指导。
“每位载人着陆系统供应商针对阿尔忒弥斯三号任务都采取了不同的方法,”位于阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔太空飞行中心载人着陆系统项目经理Steve Creech表示,“最终,SpaceX和Blue Origin提出了一系列极具挑战性的目标和目的,旨在补充即将进行的月球无人演示任务,使我们在载人登月之前对航天器和运载火箭建立认知和信心。着陆器原型设计将为未来的开发工作提供参考,并将在未来一年内继续完善。”
Blue Origin将测试载人乘员舱
Blue Origin的“蓝月”测试着陆器将基于该公司当前的Mark 2载人着陆器架构。它将包含主要的航电系统、飞行软件和控制系统,以确保此次演示切合未来的载人月球作业。
最多两名身着橙色猎户座乘员生存系统航天服的阿尔忒弥斯三号宇航员将打开舱门并进入Blue Origin测试着陆器。最终的载人版本将需要许多相同的系统和子系统,包括环境控制与生命支持系统(ECLSS)、乘员舱和航电系统。
Blue Origin航天器还将携带一个装有仪器的月球表面航天服质量模拟器。与无人阿尔忒弥斯一号任务期间搭乘猎户座飞船的身穿航天服的“Moonikin”人体模型类似,这个低逼真度模拟器将发回有关“蓝月”舱内环境状况的实时信息。
星舰将与猎户座进行头对头对接
SpaceX的测试件将以目前正在建造和测试的星舰第三版为基础。对接系统将安装在这艘171英尺(52米)高航天器的头部。
该配置将允许NASA和SpaceX研究猎户座与星舰测试着陆器作为一个连接的整体航天器的表现。团队还在筛选与通信和航天器控制相关的测试项目。阿尔忒弥斯三号的宇航员将留在猎户座飞船内部,不会进入星舰原型机。
三枚强力火箭将接连发射
NASA、SpaceX和Blue Origin计划在相对较短的时间内发射三枚世界上最强大的火箭。这一紧凑的日程将考验发射团队、地面处理系统、设施、控制中心、通信网络以及美国境内多个主要地点之间的数据共享能力。
猎户座将完成两次独立的交会与对接程序,分别与一个着陆器原型进行对接。测试完成后,阿尔忒弥斯三号的宇航员将搭乘猎户座返回地球并安全溅落。
“阿尔忒弥斯三号将是一场精心编排的‘舞蹈’,涉及跨越多个发射台的高难度发射序列,以及对地面和飞行团队同样高要求的任务操作,这使其成为NASA迄今为止最复杂、最雄心勃勃的任务之一,”阿尔忒弥斯项目经理Jeremy Parsons表示,“此次演示任务将为我们下一次巨大飞跃铺平道路。NASA在系统工程与集成,以及近地轨道发射和任务运营方面的专业知识,将确保任务圆满完成。”
演练未来的双发射任务
在后续的载人登月任务中,NASA及其商业合作伙伴之一将采用“双发射方案”。月球着陆器将先被送入轨道,并在那里等待搭乘SLS发射的猎户座飞船抵达的宇航员。
在阿尔忒弥斯三号任务期间连续将三枚火箭送入太空,将为NASA及其合作伙伴提供难得的机会,演练未来任务架构所需的发射准备工作及运作时序。
Blue Origin的测试着陆器预计将率先发射。它将能够在轨道上停留长达30天,使团队有时间在SLS和猎户座从佛罗里达州NASA肯尼迪航天中心的39B发射台升空之前,对航天器进行检查和测试。
Blue Origin航天器将沿预定轨迹进入指定的“停泊”轨道,并在那里对其系统进行检查。
在Blue Origin完成交会与对接测试,且阿尔忒弥斯三号乘组搭乘SLS发射升空后,SpaceX将其星舰测试件送入轨道。随后,星舰将与猎户座进行交会,开展第二阶段的测试。
猎户座将在整个任务期间保持在圆轨道上运行。由于航天器是在地球轨道运行而非前往月球,因此三枚火箭都将拥有更多潜在的发射窗口。每枚火箭也能够通过单次发射达到所需高度。
猎户座将充当追踪航天器
在每次对接与分离过程中,着陆器原型将作为目标航天器,而猎户座则充当追踪航天器。NASA计划在未来的载人登月任务中沿用这一安排。
在阿尔忒弥斯三号任务开始前,NASA将验证两个着陆器测试件是否已准备就绪,以及载人猎户座飞船接近它们是否安全。审查工作将检验硬件和软件是否满足性能要求,以及是否实施了适当的危险控制措施。
这些检查旨在确保阿尔忒弥斯三号宇航员在两次对接测试期间留在猎户座内部时的安全。
对接系统已在地面完成测试
SpaceX和Blue Origin已对其各自着陆器设计的对接系统进行了地面测试。SpaceX于2023年完成了其对接能力的认证。Blue Origin今年早些时候对其增压对接系统进行了研发性地面测试。
这两款着陆器将以截然不同的方式与猎户座连接。猎户座将对接到“蓝月”测试着陆器靠近其乘员舱的一侧。而在随后的SpaceX测试中,猎户座与体型大得多的星舰将进行头对头连接。
测试不同航天器的协同工作能力
此次任务将测试猎户座与商业着陆器原型能否利用其软件在预定时间抵达同一精确位置。
猎户座与“蓝月”对接后,猎户座的软件将控制组合体航天器。在任务涉及星舰的阶段,SpaceX测试件将控制连接后的飞行器。
NASA及其商业合作伙伴将利用这两个对接阶段,研究航天器硬件和软件的协同工作性能。他们还将考察猎户座与着陆器每种组合构型在太空中的运动和行为表现。
通过阿尔忒弥斯计划,NASA计划派遣宇航员探索月球以实现科学发现和经济效益,同时积累首次载人火星任务所需的经验与技术,造福全人类。