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SpaceX赤龙飞船新技术:改变火星登陆方式

SpaceX赤龙飞船新技术:改变火星登陆方式

新浪科技讯 北京时间4月30日早间消息,SpaceX计划于2018年发射“龙”飞船前往火星,这一计划依赖于被称作推进式着陆的技术,即用火箭引擎来实现着陆。在“龙”飞船火星着陆的过程中,8个SuperDraco引擎将会点火,对飞船进行减速,并调整着陆姿态。

这类似于SpaceX“猎鹰9号”火箭第一级在地球上的着陆。对于登陆火星来说,这将是一种革命性的方式。目前,运送货物前往火星的技术非常复杂。火星大气密度只有地球的1/100,不利于飞船的减速。以往,将硬件送上火星需要复杂的工程技术,其中包括隔热罩、反推火箭,以及降落伞等等。推进式着陆将简化这一过程,而SpaceX也可以将更重的载荷送上火星。

SpaceX的技术与美国宇航局(NASA)“好奇号”火星车2012年登陆火星的方式完全不同。“好奇号”的登陆被誉为“恐怖7分钟”。这一登陆过程需要多种疯狂的工程技术全部正常运转。在进入火星大气层时,“好奇号”被置于太空舱内,而太空舱设置了特殊的隔热罩。此外,一个降落伞被用于减速太空舱,而火星车在一定的高度被弹射出去。随后,反推火箭点火,以控制火星车的降落。最终,利用“空中吊车”技术,火星车完成了安全的着陆。这种技术只适用于重量小于2000磅(约合千克)的货物。

SpaceX赤龙飞船新技术:改变火星登陆方式

佐治亚理工学院太空技术助理教授鲍比·布劳恩(Bobby Braun)表示,这一着陆过程的复杂是由于,NASA的火星登陆系统需要考虑成本,以及使重量最小化。布劳恩曾参与开发NASA的6种着陆装置。通过降低发射成本、采用小型火箭,NASA试图降低整个任务的成本。而如果着陆系统本身的重量越重,所能搭载的科学仪器就越少。布劳恩表示:“这意味着,你需要最小化着陆系统。”在NASA看来,降落伞是一种不错的选择,因为降落伞重量很轻。不过由于“好奇号”的重量很重,因此仅仅依靠降落伞无法减速至安全的速度。因此,NASA设计了足够轻,但又很复杂的火星着陆系统。

推进式着陆系统的重量要大于此前的系统,因为着陆过程需要额外的燃料。不过对SpaceX来说,当“负重版猎鹰”火箭投入使用后,重量并不是问题。“负重版猎鹰”是“猎鹰9号”更大的版本。SpaceX表示,这一火箭能将重量超过2.9万磅(约合千克)的载荷运往火星。将“好奇号”送往火星的“火星科学实验室”重量为8463磅(约合千克)。布劳恩表示:“当‘负重版猎鹰’投入使用时,我们将可以把更多载荷送往火星。而由于载荷重量的增加,我们不需要再那么疯狂。”

SpaceX也在尝试降低制造及发射火箭的成本,因此将更重的载荷送往火星的成本也将降低。SpaceX表示,“负重版猎鹰”的起步成本为9000万美元。作为对比,SpaceX竞争对手ULA的Atlas V火箭最低发射成本为1.64亿美元。

SpaceX“赤龙”飞船的着陆不会像“好奇号”一样复杂。在进入火星大气层之后,“赤龙”在着陆过程中会重新点火。布劳恩表示:“这只是飞行过程中的一个阶段。技术复杂度大幅降低。而相对于我们现在使用的着陆技术,这项技术的可靠性将越来越高。”他指出,这一系统的尺寸可以很方便地扩大,最终可以将20吨的货物送上火星。“大部分人认为,只有在有能力运送40至80吨载荷以后,我们才能实现载人登陆。利用这项技术,运送20吨载荷已经不难。”

“赤龙”任务的关键一部分是选择合适的着陆地点。利用火箭引擎去着陆意味着飞船将会接触到地面的岩石和尘埃,有可能造成飞船损坏。在“好奇号”着陆时,用于减速的反推火箭撞上了岩石,导致火星车的一个传感器出现故障。NASA前行星保护官员约翰·鲁梅尔(John Rummel)表示:“推进式着陆的问题在于你会撞上东西。”因此,SpaceX需要寻找一个合适的地点,降低飞船损坏的风险。

此外,SpaceX寻找的地点还需要满足国际行星保护法规的要求。根据联合国的《外太空条约》,在发射太空飞船进入其他行星时需要确保不会造成污染。不过,即使科学家采取了消毒措施,但此前飞往火星的飞船通常都会携带数以万计的地球微生物。SpaceX挑选的地点需要确保,地球微生物不会对火星造成太大影响。鲁梅尔表示:“火星是一个寒冷而干燥的环境,但某些地方可能会稍微温暖、湿润。SpaceX不应在这些可能的‘特殊区域’着陆。”这些“特殊区域”被认为可能有水的存在。

不过鲁梅尔表示,SpaceX的“赤龙”造成污染的可能性要小于此前的飞船。在飞往火星的过程中,“好奇号”受到了隔热罩的保护,因此没有受到直接的太阳紫外线照射。如果“赤龙”没有这样的保护,那么外层将直接暴露在太阳紫外线之下,这将摧毁几乎全部的地球微生物。“这种飞船的特点使我们可以确保清洁。在飞往火星的过程中,这将带来额外的消毒过程。”

关于“赤龙”的着陆技术,在验证优缺点的过程中,SpaceX还有许多工作要做。“负重版猎鹰”仍未做好准备,而SpaceX尚未尝试过利用SuperDraco引擎去完成“龙”飞船的着陆。未来道路很复杂,但如果一切顺利,那么“赤龙”将会使火星着陆更简单。(维金)

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