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NASA斥4400万美元开发十大,创新合作伙伴计划

来源:http://www.abirdfarm.com 作者:betway必威官网手机版 时间:2019-06-23 22:55

原标题:NASA斥4400万美元开发十大“临界点”技术

2007-07-11【据NASA网站2007年7月9日报道】 一个用来为未来太空载具验证先进火箭技术的氧-氢液泵发动机达到了节流能力的重要技术里程碑。发动机设计用于演示成功节流使全功率降到10%的推力。控制燃料流入发动机的灵活性对于一个月球着陆器来说是必不可少的,它可使航天器得到充足的推进剂,足以控制其在月球表面平稳着陆。通用可扩展低温发动机由普惠公司依据RL10设计制造。CECE推进剂为液氢和液氧的混合物,可产生约61.4千牛的推力。在火箭中使用液氢-氧对宇航员在月球着陆十分有利。氢非常轻但比其它火箭燃料的性能(单位推进剂所产生的推力)高出约40% ,与常规推进剂相比,可降低火箭本身的质量而增加载荷的质量。工程师们通过使用旁通阀把氢引到将推进剂推入燃烧室的涡轮泵周围,来增添节流能力。通过两轮热点火试验,CECE团队已验证节流可操作到9.5%功率,而稳定燃烧操作达20%的功率,即5到1的节流比率。研究人员将对热运行2098秒期间的工程性能数据进行分析,以此支持未来研发决策。CECE协作团队由来自马歇尔太空飞行中心、格伦研究中心以及普惠公司的工程师们组成。CECE是格伦研究中心推进与低温预先研究项目的一部分,格伦研究中心正在为月球着陆器研发低温推进和推进剂管理系统。PCAD项目由NASA探索系统任务部的探索技术研究计划出资。NASA从2005年开始为CECE技术投资,旨在获得更可靠、坚固且较廉价的火箭发动机,为2018年美国下一次月球着陆任务做准备。(中国航天工程中心 陈菲 谢慧敏)

NASA创新合作伙伴计划种子基金宣布,选出38个“创新合作伙伴计划”项目来发展关键技术以便满足NASA任务的关键需求。这些种子基金项目将利用成本共享、联合开发来解决技术障碍。合作伙伴涉及美国30个州,包括9所大学、23家中小企业和17家大型公司,以及NASA的10个中心。

一个用来为未来太空载具验证先进火箭技术的氧-氢液泵发动机达到了节流能力的重要技术里程碑。发动机设计用于演示成功节流使全功率降到10%的推力。控制燃料流入发动机的灵活性对于一个月球着陆器来说是必不可少的,它可使航天器得到充足的推进剂,足以控制其在月球表面平稳着陆。通用可扩展低温发动机由普惠公司依据RL10设计制造。CECE推进剂为液氢和液氧的混合物,可产生约61.4千牛的推力。在火箭中使用液氢-氧对宇航员在月球着陆十分有利。氢非常轻但比其它火箭燃料的性能高出约40% ,与常规推进剂相比,可降低火箭本身的质量而增加载荷的质量。工程师们通过使用旁通阀把氢引到将推进剂推入燃烧室的涡轮泵周围,来增添节流能力。通过两轮热点火试验,CECE团队已验证节流可操作到9.5%功率,而稳定燃烧操作达20%的功率,即5到1的节流比率。研究人员将对热运行2098秒期间的工程性能数据进行分析,以此支持未来研发决策。CECE协作团队由来自马歇尔太空飞行中心、格伦研究中心以及普惠公司的工程师们组成。CECE是格伦研究中心推进与低温预先研究项目的一部分,格伦研究中心正在为月球着陆器研发低温推进和推进剂管理系统。PCAD项目由NASA探索系统任务部的探索技术研究计划出资。NASA从2005年开始为CECE技术投资,旨在获得更可靠、坚固且较廉价的火箭发动机,为2018年美国下一次月球着陆任务做准备。

  来源:观察者网 专栏作者 石豪

  据美国国家航空航天局(NASA)官网近日消息,NASA已与6家美国公司签署协议,将合作开发10项“临界点”技术,这些技术有望让商业太空飞行和NASA未来的探测任务大大受益,包括月球着陆器和深空火箭发动机技术等。

这些一年期的项目将涉及三方主要合作者的协作:一名来自NASA中心的合作经理,一名NASA计划或项目办公室合作首席调查员,一名来自私营企业、学院或者其他政府实验室的合作首席调查员。

  岁末年初,辞旧迎新,又到了盘点与展望的时候。在过去的2017年,国际航天前沿都发生了哪些大事?新的一年里,又有什么值得我们期待的航天任务?请跟随笔者一起探索。

假如针对某一技术地面或飞行演示的投资会促使该技术显著成熟,并提高公司将其推向市场的能力,那么该技术便被认为是“临界点”技术。

种子基金项目的一个重要功能是平衡三方的资金。位于NASA总部的NASA创新合作伙伴计划将从其技术转移合作预算中投资900万美元,NASA计划、项目或中心提供1300万美元,外部合作伙伴提供1200万美元,总投资额达3400万美元。

  卡西尼号——难说再见

最新招标针对空间技术任务理事会(STMD)提出的三大战略技术重点领域:扩展空间利用能力、实现高效安全的太空进入和通过、增加对行星表面的访问。

这38个项目包括:

  2017年9月15日,服役长达20年的卡西尼号土星探测器,在地面指令下主动坠入土星,这项举世瞩目的地外行星探测任务以壮丽的方式谢幕。

扩展空间利用能力

1、用于机载和天基多普勒风雷达的2微米风险降低激光发射机

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这一领域包括3项技术提案。

2、为Dem软件增加电力学力与机械力

  卡西尼号

蓝色起源公司提出的“低温流体管理—增强的用于强大着陆器服务的集成推进测试”获得了1000万美元资助。该项目旨在推动低温液体推进技术,并将在该公司的“新谢泼德”(New Shepard)亚轨道飞行器上开展一次独立实验。

3、先进的深度节流涡轮旁路阀

  发射于1997年10月15日的卡西尼号,由美国航空航天局(NASA)和欧洲航天局(ESA)联合研制,从各种意义上说,都是一个可以成为“行业标准”的深空探测器:

位于加州的劳拉空间系统(SSL)公司的提案“用于卫星、服务商和勘探车辆补给和寿命延长的空间氙气转移”获得了200万美元的合同。该项目将证明在太空中能够可靠地进行氙气转移,拟通过油罐将太空中的氙气转移到卫星,来推进卫星服务和空间平台的推进剂补给能力。将氙转移到现有机器人加油有效载荷,开启了新的加油机会。

4、为NASA的探索系统计划开发先进的高压电解系统

  在宇宙中,直达目标天体往往要付出巨大的燃料消耗,这不是目前技术水平所能接受的。因此,往往要通过巧妙的轨道设计,借助其他行星的引力场,对航天器进行加速——这就是著名的引力加速方案。为了抵达土星,同时消耗更少的燃料,卡西尼号发射后反而向着相反方向的金星飞行,通过两次金星加速回到地球附近,经过地月系统加速飞向木星,再通过木星加速最终抵达土星轨道。这种借助其他天体加速的轨道设计方案,是深空探测中必不可少。

联合发射联盟(ULA)的提案“集成车辆流体飞行演示”获得了1000万美元合同。集成车辆流体(IVF)系统利用液态氢和氧来提供数千瓦的功率,从而可取消电池功率、氦气加压和肼反应控制系统。这项工作包括对IVF子系统的关键要素进行鉴定,以及在“半人马座”火箭上层级进行整合和飞行测试,将来有望应用于月球着陆器。

5、用于空中与行星大气中超音速飞行的先进热防护系统

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高效安全进入太空

6、组合结构中的碳纳米管丝状多功能传感器

  卡西尼号飞往土星的轨迹

这一领域包括4项技术提案。

7、用于反应控制和主推进发动机的液氧-液态甲烷冷硬件点火演示

  由于工作区域距离地球太远,传统的通信手段不足以满足深空探测器的通信与测控需求,因此卡西尼号安装了一个足足4米直径的高增益天线,这是它外观最典型的特征,也是过去和未来深空探测器的标配。

加州前沿航空航天公司(FAC)的提案“深空发动机(DSE)、MON-25 MMH火箭发动机的飞行资格”获得190万美元资助。该项目将通过飞行演示推进该公司的深空发动机,这是由宇宙机器人技术公司研发、计划于2020年发射的游隼月球着陆器(Peregrine Lunar Lander)的一部分。深空发动机使用具有较低凝固点的推进剂,借此来降低系统重量和所需功率,从而让勘探着陆器和深空探测任务受益。

8、聚合物交联气凝胶绝缘毯演示

  同样由于距离太远,地球轨道适用的太阳能电池在土星轨道就显得力不从心,并且距离太阳过远还使航天器长时间处于太空的极度深寒中,因此卡西尼号装备了三台放射性同位素热电机,在持续提供电能的同时,也能支持热控系统的工作。

亚利桑那州完美太空发展公司(PSDC)的提案“低温封装发射罩和绝缘上层(CELSIUS)”获得160万美元资助。CELSIUS系统可以安装在太空运载火箭低温上层箱的表面,以增强隔热能力并保护火箭免受流星体和碎片的袭击。

9、用于配有微机电系统可变形反射器的太空光学系统的精确波前控制演示

  卡西尼号携带了多种科学探测载荷,能够对土星、土星卫星和星际空间进行持续探测。值得一提的是,卡西尼携带了由ESA研制的惠更斯号着陆器,成功地在被浓厚大气包围的土卫六上降落,为科学家带来了许多关于这颗神秘卫星的第一手资料。这种多科学仪器加着陆器的载荷模式,已经成为国际深空探测的潮流。

劳拉空间系统的“用于多种任务的高效6千瓦双模式电动推进发动机”获得200万美元资助。该项目将通过开发可选择的“双模式”功率处理单元(PPU)来扩展电推进能力,这种单元能为6千瓦的霍尔推进器提供300伏或600伏电压,从而提高整个任务的效率和灵活性。这将为未来的NASA任务提供更快、更高效的推进能力。

NASA斥4400万美元开发十大,创新合作伙伴计划。10、智能、环境友好型涂层的开发与快速评价

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联合发射联盟的“低温流体管理技术展示”获得200万美元资助。这一示范项目旨在证明可以控制低温燃料蒸发,支持长时间任务。该公司将对现有的太空运载火箭“半人马座冷冻-3”进行严格测试。

betway必威官网手机版,11、降低扇涡轮发动机噪声的泡沫金属吸声衬垫的开发与验证

  卡西尼号探测器布局

精确着陆行星表面

12、支持长时间太空中低温推进剂贮存的可展开遮阳板的开发

  当然,惠更斯号着陆器由于低级失误导致大量宝贵数据丢失的事情,也可以说是深空探测绕不开的“保留节目”,所谓人类总是重复着相同的悲剧,我们能做的是通过先进的管理模式和严肃的工作态度,让探测器不带一个隐患上天。

这一领域包括3项技术提案。

13、分布式空气动力学感应与处理工具箱

  截止到2017年8月29日,卡西尼号探测器累计飞行了79亿公里,执行了2500万条指令,收集了635GB的科学数据,拍摄了453048张照片。老兵不死,只是凋零,我们有理由向这颗凝结了人类探索宇宙梦想的探测器致以崇高敬意。并且,在不会太遥远的未来,那些遥远的巨大行星将迎来来自中国的客人。

宇宙机器人技术公司的提案“用于高精度行星着陆的独立传感器”获得1000万美元资助。该项目将推进一种低成本、高性能、独立可靠的地形相对导航(TRN)传感器套件,并最终用于月球技术演示任务。这种质量小、功率低的无源光学传感器套件旨在将机器人着陆器精确地递送到行星表面,协助NASA显著提高月球和行星着陆任务的能力。

14、极高性能、超低能耗、抗辐射处理器:自主与密集计算能力的一种使能技术

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蓝色起源公司的提案“使传感器套件能在月球表面任何地方着陆”获得300万美元资助。该项目将促使在月球上精确和软着陆技术进一步成熟。项目团队将整合地形相对导航(TRN)、导航多普勒激光雷达和高度测量传感器,并在登月任务实施前,利用蓝色起源公司“新谢泼德”亚轨道飞行器进行飞行测试。

15、液氧/甲烷着陆器飞行演示

  卡西尼号20年任务期统计数据

联合发射联盟的提案“半空回收(MAR)演示”获得190万美元合同。该项目将展示高达7257公斤的半空回收能力,可将现有能力提升4倍。

16、全球适用的月球轮胎技术

  深空之门——从月球出发

这些项目获得的总资助约为4400万美元。NASA称,这是对美国航天业的重大投资。NASA局长吉姆·布里登斯廷说:“我们期待与商业太空公司开展技术合作,这些关键技术将在未来支持NASA的科学和人类探索任务。”返回搜狐,查看更多

17、低温燃料箱玻璃泡绝缘:现场演示

  卡西尼号任务终结的感伤还未褪去,美国人已经把目光重新投向了月球。

责任编辑:

18、超高压氦气球技术验证试验

  在特朗普签署太空政策指令,高调宣布重返月球之前,2017年6月30日,美国国家太空委员会重新成立,该委员会的任务就是确保国家的太空政策由总统团队协调。而在历史上,正是第一代国家太空委员会促成了阿波罗登月计划立项,特朗普如今重建该委员会,风向标意义不可谓不大。

19、用于月球着陆器发动机的高温材料

  在之前的文章中

20、载人级太空动力系统托架演示燃料电池、锂离子电池和先进热管理技术

  2017年9月27日,在澳大利亚阿德莱德举行的第68届国际宇航大会(IAC-68)上,NASA宣布将与俄罗斯共同建造名为深空之门(Deep Space Gateway)的月球空间站,作为载人火星探测和探索太阳系的前进基地。

21、 Ice-Ax:Isru特征试验——天体生物学探测仪

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22、月球任务与探索任务的口腔急诊的创新治疗

  深空之门空间站(左)与猎户座飞船(右)

23、集成系统健康状况管理实施与A-1试验台和J-2x动力单元的验证

  深空之门空间站方案的提出,源自奥巴马政府的小行星重定向任务(ARM),该方案拟“绑架”一颗数米直径的小行星到月球轨道,并送航天员去小行星表面进行研究。在ARM被取消后,深空之门的设计方案又要为特朗普政府的重返月球计划进行修改。

24、将太空天气模型与事件数据集成到决策支持系统中,以确保探索安全与任务成功

  根据NASA于7月17日发布的信息邀请书,深空之门的电力和推进组件(PPE)应当在发射后100天内进入近直线晕轨道(NRHO)。晕轨道是一种运行在地月系统拉格朗日点附近的轨道,能够以较小的轨道修正稳定运行,即将于2018年发射的嫦娥4号中继星就会在地月拉格朗日点L2附近的晕轨道工作。而NRHO,则是一种更为特殊的晕轨道,其轨道周期在6到8天,绕拉格朗日点做大椭圆运动,近点距离2000km左右,远点距离75000km左右,轨道面几乎垂直于地月系平面。

25、液态到固态氦的泵装置

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26、可改进发动机性能并减少辐射的低密度涡轮叶片超级合金

  地月系统中拉格朗日点、晕轨道和近直线晕轨道NRHO的相对位置

27、用于月表及以远太空的低温、长寿命车轮

  尽管对近直线晕轨道的详细研究不过10年,但科学家已经发现了它许多有意义的性质。在所有月球轨道中,NRHO可以很容易地作为地月轨道转移的过渡,从NRHO进入月球极地轨道只需要730m/s的速度增量,耗时12小时左右,显著优于其他过渡轨道,而保持轨道所需的速度增量每年小于10m/s。同时,在NRHO上的载人飞船与地球的通信可以不受月球屏蔽干扰,对飞船热控系统的要求也更少。

28、ISRU和HRS的月球相似场景现场演示

  未来的深空之门空间站,不出意外将运行在这种近直线晕轨道上。它的第一个部件——电力和推进组件PPE,将在2022年的EM-2任务中,同首艘载人猎户座飞船一起,由SLS运载火箭发射进入月球轨道。四名宇航员将搭乘猎户座飞船,在月球轨道停留不超过3周。PPE本身重量不超过7.5吨,能为空间站提供24kW电力,能携带2吨氙供50kW级离子发动机使用,同时具有接受在轨补给的能力,设计寿命15年。这是一个非常有挑战的指标,但只要能够实现,人类将会走进深空探测的新时代。

29、月球居住地无线试验台

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30、用于月球基地月壤挖掘、处理与加工技术的开发与试验

  深空之门的建设规划

31、用于研究行星体内部特征的可执行任务的、轻型、超带宽反向合成孔径雷达

  在过去的数十年间,世界各国所进行的深空项目,都没有考虑或者说不会考虑任务的可持续性,因为完成任务尚且困难重重,更遑论持续发展。深空之门空间站的建设,将是月球任务常态化的先导,如果连近在咫尺的月球都不能做到常态化登陆,执行风险远高于月球任务的载人探火显然缺乏技术上的说服力。因此,月球任务的常态化将是人类走出地球,成为“星际公民”的第一步。

32、应用于宇航任务的多功能纳米复合物

  尽管面临诸多不确定性因素,但美国对月球和火星探测的动向,依然值得我们密切关注。中国不是超级大国,不会像苏联那样与美国展开太空竞赛,但在对太空的探索中,我们不能自甘人后。合理而明确的目标,雄心勃勃且脚踏实地的规划,加上持续而稳定的投入,才是追上世界领先水平的不二法门。

33、用于月球建设开发的多地形装运机远方监测水平仪

  嫦娥四号——整装待发

34、用一配备多个双频波束的绘图雷达替换多光纤放大器

  2018年,我们将迎来月球探测的一个小高峰:我国的嫦娥4号,印度与俄罗斯合作的月船-2号都将进行发射。随着Google月球X大奖最后期限的临近,私人公司探月活动也将迎来爆发:印度团队Team Indus和日本团队Hakuto的月球探测器,将由印度PSLV火箭发射;美国团队Moon Express的探测器将由新西兰的电子火箭发射;德国团队PTScientists的月球车也可能在2018年由SpaceX公司的猎鹰火箭发射。

35、为Astromesh反射器进行风险降低试验,以支持地球科学任务

  这其中,最受人关注的无疑是嫦娥4号任务,这将是人类历史上首次月球背面着陆和表面巡视探测。尽管早先的探测器已经完成了对月球表面的完全成像,但对月球背面的着陆探测却极为困难。由于月球自转与绕地球公转周期几乎相同,因此月球背面始终“背对”地球,地球无法与降落在月球背面的探测器建立通信,因此也就不能接收月球背面发出的任何数据,也无法对着陆后的探测器发号施令。

36、更安全的锂离子充电电池

  还记得上一节提到的晕轨道吗?解决方案就在其中——如果事先将一颗中继星发射到月球远端拉格朗日点L2的晕轨道上,选择合适的轨道半径,就能像下图那样建立地球-中继星-月球背面的通信链路,实现对着陆器的遥测遥控。从地球上看来,中继星就好像月球的“光晕”一样,在月球的轮廓之外旋转,而这也是“晕轨道”名字的由来。

37、费效比好的超频谱环境遥感小卫星技术

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38、Spacewire 即插即用gps接收仪

  位于地月L2点的中继星示意图

  因此,嫦娥4号任务其实包含中继星和着陆/巡视器两部分。中继星的明显特征是顶部巨大的展开式伞状抛物面天线,直径达到4.2米,将承担对月双向中继的重任。除基本的中继任务以外,星上配备了与荷兰联合研制的低频射电探测仪,用于探测来自太阳系内天体和银河系的低频电磁辐射。星上还搭载了一个大孔径角锥反射镜,进行激光测距,为中继星的轨道校验提供数据,真正做到多功能高收益。中继星将在2018年早些时候发射,进入振幅13000km,周期14天的L2晕轨道。

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  论文中公开发表的嫦娥4号中继星外形

  如果一切测试顺利的话,嫦娥4号探测器将于2018年年底发射,目标初步选定在月球背面的冯卡门撞击坑。嫦娥4号的着陆器配置了降落相机、地形地貌相机、低频射电频谱仪和与德国合作研制的月表中子与辐射剂量探测仪等科学载荷。巡视器也配置了4台科学载荷,包括全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达和与瑞典合作研制的中性原子分析仪。

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  论文中公开发表的嫦娥4号着巡组合体构型

  除此之外,嫦娥4号任务还为多个试验项目提供了搭载,包括两颗月球轨道长波天文观测微卫星,和一个面向全国学生征集的月面微型生态圈科普载荷。

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  长波天文观测微卫星

  作为历史上的第一次月球背面着陆,嫦娥4号无疑是一项高风险任务,但其带来的回报也是巨大的,人类有机会获得从月球背面发来的第一手科学数据,进一步认识月球的早期演化历史。而从嫦娥3号的备份,到书写太空探索历史的“第一次”,嫦娥4号任务的背后,是中国航天人自我挑战的决心,和勇攀高峰的坚韧。笔者有理由相信,2018年的太空,值得你我期待;2018年的太空,将因五星红旗格外精彩。

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