NASA測(cè)試的太陽能電力推進(jìn)系統(tǒng)。 HALO部分。 “門戶”項(xiàng)目示意圖。

美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的Artemis計(jì)劃的主要目標(biāo)之一是在月球上建立第一個(gè)長(zhǎng)期存在的基地。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的支持性基礎(chǔ)設(shè)施的一個(gè)關(guān)鍵部分是“門戶”（Gateway）項(xiàng)目，一個(gè)將圍繞月球運(yùn)行的太空前哨。長(zhǎng)期而言，“門戶”項(xiàng)目將作為深空探索的一個(gè)中轉(zhuǎn)站。

在“門戶”的開發(fā)周期中，現(xiàn)在仍屬早期。到目前為止，NASA已將“門戶”的開發(fā)集中在支持登陸所需的初始關(guān)鍵元素上：即動(dòng)力和推進(jìn)元件（PPE），居住和后勤前哨（HALO），以及后勤能力。

“門戶”是NASA圍繞月球的軌道前哨，也是Artemis的一個(gè)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，它的動(dòng)力裝置正在進(jìn)行一些電力推進(jìn)系統(tǒng)的測(cè)試。

由Maxar技術(shù)公司制造的動(dòng)力和推進(jìn)元件（PPE）為“門戶”提供動(dòng)力、高速通信和推進(jìn)力，用于繞月飛行和在不同軌道之間的轉(zhuǎn)運(yùn)。PPE將在綜合航天器發(fā)射前與居住和后勤前哨（HALO）相結(jié)合，目標(biāo)是在2024年底由SpaceX“獵鷹”重型火箭發(fā)射。隨著未來幾年整個(gè)“門戶”前哨站的組裝，這些元素將成為“門戶”載人運(yùn)行和各種科學(xué)和技術(shù)早期展示的中心。

PPE工程團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行廣泛的電力推進(jìn)系統(tǒng)測(cè)試活動(dòng)，以更好地了解“門戶”在各種任務(wù)情況下的性能。該測(cè)試使工程師和任務(wù)規(guī)劃人員能夠隨時(shí)調(diào)整該系統(tǒng)，以確保其滿足Artemis任務(wù)期間的探月要求。

太陽能電力推進(jìn)是“門戶”的理想選擇，因?yàn)檫@些系統(tǒng)利用太陽的能量，將其轉(zhuǎn)化為動(dòng)力，然后利用這些動(dòng)力產(chǎn)生長(zhǎng)期的、高效的推力，提供任務(wù)的靈活性并降低成本。PPE將使用一個(gè)6千瓦和一個(gè)12千瓦的電力推進(jìn)系統(tǒng)。每個(gè)系統(tǒng)都包含幫助航天器有效推力的各種組件：推進(jìn)器、動(dòng)力處理單元（PPU）、調(diào)節(jié)用于推進(jìn)的氣體（如氙氣）流量的流量控制器等等。多家公司，包括主承包商Maxar以及航空噴氣-洛克達(dá)因和Busek公司正在為PPE提供電力推進(jìn)技術(shù)。

航天器的推進(jìn)和電力推進(jìn)系統(tǒng)的開發(fā)版本正在位于克利夫蘭的NASA格倫研究中心進(jìn)行測(cè)試。這些工作包括首次對(duì)6千瓦的系統(tǒng)進(jìn)行端對(duì)端測(cè)試，以驗(yàn)證Maxar公司的飛行PPU和Busek公司的6千瓦試驗(yàn)推進(jìn)器之間的變化和技術(shù)互動(dòng)，以及用12千瓦的原型推進(jìn)器對(duì)Maxar公司更大的12千瓦PPU進(jìn)行驗(yàn)證。該團(tuán)隊(duì)還使用航空噴氣-洛克達(dá)因公司的先進(jìn)電力推進(jìn)系統(tǒng)（AEPS）12千瓦試驗(yàn)推進(jìn)器進(jìn)行了端到端測(cè)試。第一階段的測(cè)試于4月中旬結(jié)束，成功地展示了使用航空噴氣-洛克達(dá)因公司的推進(jìn)器與Maxar公司的PPU和氙氣流量控制器的操作。NASA計(jì)劃繼續(xù)測(cè)試PPE的推進(jìn)系統(tǒng)，以減少航天器的整合和操作風(fēng)險(xiǎn)。

在測(cè)試過程中，每個(gè)系統(tǒng)都在整個(gè)任務(wù)的功率范圍和參數(shù)上顯示正常。此外，在測(cè)試期間，工程團(tuán)隊(duì)完成了各種啟動(dòng)、關(guān)閉序列以及推進(jìn)器節(jié)流，以模擬繞月運(yùn)行。這些對(duì)兩個(gè)電力推進(jìn)系統(tǒng)的測(cè)試對(duì)最終確定設(shè)計(jì)、要求和能力非常重要。

(相關(guān)資料圖)

推進(jìn)系統(tǒng)里程碑式的測(cè)試，表明初始開發(fā)階段的進(jìn)展相當(dāng)順利，而此后將開始關(guān)鍵設(shè)計(jì)審查和今年晚些時(shí)候的航天器地面測(cè)試。地面測(cè)試后，航天器將被交付，并在發(fā)射前最終與居住和后勤前哨整合。

這是有史以來，飛行器最高功率電力推進(jìn)系統(tǒng)的可靠試運(yùn)行，是綜合航天器完成從地球軌道到月球軌道轉(zhuǎn)運(yùn)的重要支撐。它對(duì)于“門戶”作為宇航員的地外之家和支持Artemis項(xiàng)目以及未來任務(wù)的月球微重力實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)作至關(guān)重要。

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