猎户座太空舱从大气层反弹,完成有史以来最热和最快的重返大气层,为美国宇航局的阿尔忒弥斯 1 号任务画上句号

太空舱有意像一块石头一样从大气层中跳出,以使其更容易重返大气层。

猎户座重新进入地球大气层的艺术家插图。 (图片来源:美国宇航局)
猎户座重新进入地球大气层的艺术家插图。 (图片来源:美国宇航局)

美国国家航空航天局的猎户座太空舱在航天器执行的最热和最快的再入过程中幸免于难,它在飞溅到墨西哥下加利福尼亚州海岸之前故意跳过大气层。

作为 NASA 耗资 200 亿美元的阿耳emi弥斯 1 号任务的一部分,无人驾驶太空舱于 11 月 16 日在 30 层高的太空发射系统“巨型月球火箭”上发射升空,从 26 天破纪录的 140 万英里飞行中凯旋归来 (220 万公里)中午 12 点 40 分往返月球 美国东部时间今天下午(12 月 11 日)。 可容纳六名机组人员的航天器的“教科书条目”是近乎完美的测试任务的高潮结局。 下一次火箭飞行时,将搭载人类。

为了结束它的旅程,猎户座进行了一次“地狱般的进入”,返回时比任何太空飞行器都更热、更快。 据美国国家航空航天局称,当它以大约 25,000 英里/小时(40,000 公里/小时)或 32 倍音速进入地球大气层时,其隔热罩的温度飙升至 5,000 华氏度(约 2,800 摄氏度)。

“[猎户座] 仍然拥有发射火箭最初投入其中的所有能量。所有这些能量——足以在一天内为 4,000 到 5,000 户家庭供电——我们必须摆脱掉。” 猎户座的热保护系统经理约翰·科瓦尔 (John Kowal) 在着陆前的 NASA 直播中说。 “车辆猛烈撞击大气层,并开始试图将空气推开。空气向后推,压力上升,温度上升——我们说的是大约 10,000 华氏度 [5538 摄氏度] ] 在流场 [猎户座周围的空气] 中。流场想要返回能量,所以这就是隔热罩将要看到的。”

为了安全返回,太空舱像一块石头穿过池塘表面一样故意跳出大气层,最终在其隔热罩和 11 个降落伞的帮助下减速至仅 20 英里/小时(32 公里/小时)。 猎户座安全地坠入大海后,被拖上了美国海军舰艇波特兰号。

猎户座被拖到波特兰号航空母舰上。 (图片来源:UPI/Alamy Stock Photo)
猎户座被拖到波特兰号航空母舰上。 (图片来源:UPI/Alamy Stock Photo)

Artemis 1 号飞行是三个任务中的第一个,这些任务被设计为硬件、软件和地面系统的重要试验台,旨在有一天在月球上建立基地并将第一批人类运送到火星。 Artemis 2 和 Artemis 3 将分别在 2024 年和 2025/2026 年进行首次试飞。 Artemis 2 将与 Artemis 1 进行相同的旅程,但搭载四名人类船员,而 Artemis 3 将派出第一位女性和第一位有色人种登陆月球表面,即月球南极。

发射后,Artemis 1 号火箭将猎户座太空舱加速至 22,600 英里/小时(36,371 公里/小时),仅用六天时间就将其送入月球轨道。 11 月 25 日,太空舱启动发动机进入高空月球轨道,创造了载人航天器从地球飞出最远距离的记录——270,000 英里(430,000 公里)。 四天后,这艘飞船又进行了一次绕月球的弹弓燃烧,并开始返回地球。

月亮在猎户座后面,因为飞船绕着一个低月球轨道弹弓,开始了它的返回航程。 (图片来源:美国宇航局)
月亮在猎户座后面,因为飞船绕着一个低月球轨道弹弓,开始了它的返回航程。 (图片来源:美国宇航局)

尽管经历了数月的延误和三次失败的发射尝试(前两次是由于技术故障,第三次是因为巨大的太空发射系统被打包以躲过伊恩飓风),猎户座的表现还是让美国宇航局的任务控制人员感到高兴。 据美国国家航空航天局称,在旅途中推动猎户座的欧洲航天局服务舱产生了比预期更多的动力,同时使用的燃料也比预期的少,而且该飞船已严格按照其计划的路线行驶,同时拍摄了一些令人惊叹的地球和月球图像。 存放在猎户座上的是一个人体模型,美国宇航局现在将对其进行太空辐射暴露测试。

为了从月球安全返回,所有航天器都必须以恰到好处的角度击中地球大气层中十几英里宽的小目标。 太锋利,工艺会被烧毁; 太浅,它会从大气层反弹回太空。

猎户座的飞行工程师在下降过程中旋转太空舱,以故意拉动大气反弹——这一壮举将船上的重力从 6.8 降低到 4,冷却了飞船的隔热罩,并增加了重返大气层的目标窗口。 NASA 飞行工程师曾考虑在阿波罗计划期间执行跳跃式再入,但由于缺乏先进的计算机建模或机载制导计算机,这种棘手的操作风险太大。

“这是具有历史意义的,因为我们现在正与新一代一起重返太空,进入深空。” 美国宇航局局长比尔尼尔森说。 “这是回到月球学习、生活、发明、创造以探索更远的地方的计划。”

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