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空间探索车辆实物模型用来模拟小行星登陆场景


模拟窗口显示飞船抵达小行星时宇航员将看到巨大的“空间岩石”

  美国国家航空航天局计划将在2025年派遣宇航员登陆小行星,虽然探索目标还未最终确定,但该机构的探索和技术研究部已经展开为期十天的小行星登陆任务模拟计划,并于8月29日结束。来自美国国家航空航天局的科学家和飞行工程师在休斯顿约翰逊空间中心评估新的空间探索技术应用,以及如何让宇航员在小行星表面开展探索任务。科学家希望测试各种小行星登陆模拟技术,其中包括了使用虚拟技术重建小行星微重力环境。

  早在两年前,美国总统奥巴马在佛罗里达州的肯尼迪航天中心发表演讲时为美国国家航空航天局2025年小行星登陆任务提出了任务目的,而在本周早些时候,重申了对小行星登陆任务这一可媲美阿波罗登月的空间计划。奥巴马认为我们已经在国际空间站上开展了相关的空间研究,而小行星登陆计划将作为载人登陆火星的潜在的前奏任务。

  之所以用潜在任务来形容小行星登陆计划在载人空间探索方面的作用,是因为该计划可能使得空间科学和工程面临挑战,而美国国家航空航天局已经在该计划早期规划中遭到阻力。迈克尔·格恩哈特宇航员(Michael Gernhardt)认为前往小行星并在其上登陆是空间探索的一大步,因为执行该任务将面临巨大的挑战。除此之外,小行星登陆计划的预算以及运载火箭的设计都仍然未确定,科学家们还未找到一颗合适的小行星作为探索目标。按照原先的设想,从地球飞抵小行星将花三个月(90天左右)的时间,现在尚未确认适合这个时间限制的目标小行星。

  根据约翰逊航天中心的行星学家约翰·格吕纳(John Gruener)介绍:“真正的问题看似是近地小行星方面的不配合,我们还没找到一颗小行星具有足够低的轨道倾角以及适合的任务关闭时间。”科学家认为具备入选小行星登陆计划的目标星应该是位于黄道盘面上的近地小行星,其轨道速度较慢,以至于我们发射的探测器不需要将主要精力投入到如何追赶小行星上。在理想的情况下,我们可以发射一颗红外望远镜进入金星附近的饶日轨道,这样背向阳光有利于发现和跟踪候选的近地小行星。

  一旦找打潜在的探索目标,科学家将派遣一个机器人探测器前期近距离飞掠这颗小行星,为更好的选择探索小行星的科学仪器以及载人登陆小行星做准备。目前,小行星登陆探索任务正在有条不紊地进行之中,美国国家航空航天局认为这是自1972年阿波罗登月任务之后第一次进行近地轨道之外的载人空间任务。在上周进行的小行星登陆模拟过程中,焦点集中在美国国家航空航天局的对用途空间探索车辆上,这是用于小行星登陆计划和模拟的运载工具。

  此外,科学家们还设想了通过不同模块在飞船上整合推进器后者安装轮式地盘的可能性,但该计划目前的设想和模拟认为,轨道飞行器可能将无法直接登陆小行星,但却可以支持宇航员在近地小行星表面进行探索。为了在地球上进行模拟小行星登陆环境,美国国家航空航天局建造了空间探索车辆的实物模型,其中设置了视频墙来形成飞临小行星时看到小行星的巨大轮廓,让宇航员进行实物体验。

  在约翰逊航天中心的虚拟现实实验室,研究人员通过虚拟技术模拟出小行星场景,通过起重机和线绳来模拟小行星重力场。模拟测试中还搭载了一些技术演示,比如一个先进的燃料电池用于空间探索车辆供电系统,其与1960年代双子座任务中使用的类似。本次模拟与去年在亚利桑那州沙漠进行的“沙漠调查与技术研究”(RATS)以及水下实验室的演示结果一起让研究团队增强了未来登陆小行星的信心。(Everett)