2021年4月,NASA选择了SpaceX的星舰(Starship)作为阿耳特弥斯III(Artemis III)载人登月任务人类着陆系统(Human Landing System,HLS)的唯一供应商。从某种程度上来说,这是几个可选项中最具风险的一个,因为星舰是一种采用全新技术的大型飞行器。由于SpaceX在竞标中SpaceX提交了最低报价,NASA结合之前其与SpaceX合作项目的成效,最终选择了星舰。SpaceX并未辜负NASA的选择。
在2022年10月31日举行的NASA咨询委员会小组会议上,NASA总部探索系统开发任务部,负责阿耳忒弥斯任务开发的副主任马克·基拉希奇(Mark Kirasich)表示,登月星舰最大的2个技术问题,①猛禽发动机制造、②低温推进剂在轨传输及储存技术都取得了实质性进展。
1、猛禽发动机(Raptor Engine)
猛禽发动机对星舰的成功至关重要。星舰1级超级重型助推器(Superheavy Booster)和星舰2级将分别安装33台和6台猛禽2发动机。为了成功完成登月任务,星舰2级的3台真空发动机需要在月球表面重新点火,以将宇航员带回星际飞船内的轨道。如果发动机失效,可能造成宇航员死亡。
基拉希奇表示,
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SpaceX在开发方面进展非常迅速,我们看到他们制造了猛禽1发动机,此后升级到了猛禽2,这一升级不仅提高了性能和推力,而且降低了零件数量,同时减少了制造和测试的时间。
他们制造的速度非常快,目标是每周制造7台发动机,并已经在一个季度前达成了这一目标。他们现在可以每天制造1台猛禽2发动机。
”
猛禽2发动机可以产生约230吨的推力。这与著名的RS-25发动机产生的推力几乎相同,RS-25发动机现在用于为NASA的太空发射系统(SLS)火箭提供动力。该发动机由洛克达因空气喷射公司(Aerojet Rocketdyne)于20世纪70年代为航天飞机项目设计和开发,该公司拥有数十年的制造经验。
2015年,NASA向洛克达因提供了一份价值11.6亿美元的合同,以“重启RS-25发动机生产线”,这些钱只用于重建制造设施,并不包括发动机本身。NASA需要为每一台发动机另外支付1亿多美元。而洛克达因的产能为每年生产4台RS-25发动机。
基拉希奇表示,在建造和测试猛禽时,SpaceX正在快速迭代,以更快的速度生产出更高质量的发动机。
2、太空推进剂库(Space Fuel Depots)
SpaceX还致力于实现在太空中储存和转移低温推进剂,即为星舰在轨加注用于飞往和(或)降落其他星球的液氧和甲烷。
基拉希奇在谈到太空推进剂库时说,
“
在轨低温燃料管理在SpaceX最高风险名单的最顶端。
SpaceX有一个全面完整的地面测试计划,更重要的是,有一个全面完整的空间推进剂转移和空间蒸发量的测量测试计划。
”
在阿耳特弥斯登月任务期间,SpaceX将其登月星舰发射到近地轨道,并在那里与推进剂库会合。该推进剂库将进行优化,以防止低温推进剂在太空中“蒸发”。
SpaceX计划在发射登月星舰之前将发射多艘次装载推进剂的加油星舰,并向太空燃料库加注推进剂。多艘加油星舰的轨道运输,才能为登月星舰提供足够的燃料。
3、星舰接下去的计划
基拉希奇表示,
“
SpaceX目前的目标是12月初进行星舰的首次轨道试验飞行。当然这一时间取决于许多因素,包括超重型助推器33发动机静态点火试验、美国联邦航空管理局(FAA)的发射许可证、以及SpaceX位于德克萨斯州南部星舰基地(Starbase)地面发射设施的最终完成。
首次试飞之后,NASA将重点跟踪星舰的3次额外试验飞行,主要完成推进剂加注演示。第一次试验将演示两艘星舰之间的推进剂转移;第二次试验将进行加油星舰与太空推进剂库之间的推进剂转移;第三次则是进行太空推进器库到星舰的全量加油,并进行长时间飞行试验,以模拟月球任务所需要的空间和时间。
SpaceX计划将其位于近地轨道的推进剂库用于除阿耳特弥斯外的其他任务。所以,我们并不是每次登月都要从发射一个空的推进剂库开始。
根据SpaceX的飞行演示进展,计划在2024年底进行无人登月星舰的月表着陆,并返回绕月轨道。
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SpaceX登月星舰(HLS)的第1次无人验证飞行演示视频
如果这一计划成功,将为阿耳特弥斯III号任务奠定基础,并将NASA宇航员送上月球。
--来自微微水木3.5.12
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