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未来可以实现精确的轨道交付

自太空时代开始以来,运载火箭已经取得了相当大的进展。从单级火箭到多级火箭,从航天飞机到可重复使用的运载火箭,我们已经非常擅长将有效载荷送入太空。但在将有效载荷送回地球的问题上,我们的方法真的没有什么进步。大约七十年后,我们仍然依靠空气摩擦、防热罩、降落伞和在海上着陆。

幸运的是,NASA和商业空间公司目前正在研究许多解决方案。例如,SpaceWorks Enterprises, Inc (SEI)目前正在开发一种轨道运载系统,即Reentry Device (RED)太空舱。在美国国家航空航天局(NASA)的支持下,他们正在为今年10月的测试做准备,其中一个太空舱将从30公里(19英里)的高度落下。

位于乔治亚州亚特兰大的Spaceworks公司专门开发最先进的航天技术,从早期设计阶段到快速原型制作和飞行演示。他们的专业包括先进的概念分析、系统工程、产品开发和经济咨询。他们的产品目录包括从卫星联网传感器和航天器到高超音速飞行试验台和再入设备(RED)胶囊的技术。

为了开发他们的RED技术,包括RED-25和RED- 4u, SpaceWorks正在准备高空坠落测试。这将包括从3万米(10万英尺)的高度释放RED-4U太空舱——指定的亚轨道测试飞行器2号(STV-2),并监测它的自动着陆。在这项测试中,他们与地球动力学有限责任公司(EDC)和空中交付解决方案有限责任公司(ADS)合作。

这些测试之所以成为可能,要感谢美国宇航局飞行机会计划提供的资金。作为NASA空间技术任务理事会(STMD)的一部分,该计划通过亚轨道测试快速演示空间探索和商业空间技术。在行业飞行供应商的帮助下,该项目旨在提高NASA的任务能力和商业应用。

RED- 4u是他们RED计划的第一步,是一个样品返回舱,将允许在轨道上安全运送组织样本和其他与微重力研究有关的材料。太空舱直径53厘米(约21英寸),总质量为28公斤(62磅),从轨道返回有效载荷可达6公斤(13磅)。除了这个太空舱,该公司希望开发具有推进阶段的red,将执行更多样化的任务。

这些太空舱旨在提供从低地球轨道(LEO)位置,如国际空间站(ISS)的按需小批量运送能力。然而,长期目标是在未来几十年使许多预计进入轨道的平台能够进行轨道交付。这些建议包括在近地轨道上建立栖息地、商业空间站、研究设施和其他轨道基础设施。


艺术家对轨道上配备了RED-25太空舱的前哨站的印象。信贷:原来

SpaceWorks RED项目经理Tyler Kunsa在公司新闻发布会上表示:“我们的RED设备有助于推进基于空间的商业经济,其中微重力实验和空间制造需要一个低成本的解决方案,以快速、安全、可靠地从太空返回有效载荷。”“我们很高兴能与NASA、EDC和ADS的团队合作,继续开发这种首个再入太空舱。”

RED-4U进行精确机动的关键是由EDC开发和ADS制造的一种最先进的翼伞系统。它被称为冲压空气翼伞,NASA在20世纪90年代中期开始研究这个概念,以开发一种航天器的自主回收系统。该系统打算在再入的最后阶段部署在3000米(10,000英尺)的高度,并允许精确着陆。

该自主系统的关键部件包括GPS导航、飞行控制计算机、电子罗盘、偏航速率陀螺和机载数据记录仪。EDC Co-PI &研究工程师Benjamin博士León说:

RED-4U的最后一轮测试于2020年11月19日在Dunnellon镇外进行,该镇位于佛罗里达州奥兰多ADS总部西北约130公里(80英里)处。这些测试包括STV-2进行三次飞机降落和从大约2,285米(7,500英尺)的高度精确着陆。STV-2的下一次测试定于2021年10月的某个时候进行,将由靠近空间公司(NSC)在其位于俄勒冈州马德拉斯的发射设施进行。

在这次任务中,STV-2还将携带一个由佐治亚理工学院提供的特殊有效载荷——学生制造的STRATOS 1U立方体卫星测试平台。STRATOS立方体卫星将在RED太空舱的部署和回收过程中获得实时飞行数据和遥测数据。乔治亚理工学院空间系统设计实验室(SSDL)主任、空间技术与研究中心(CSTAR)主任格伦·莱特西博士说:

如果这一轮测试一切顺利,SpaceWorks将继续开发更复杂的太空舱——比如RED-25和拟议中的RED-50。这些较大、较重的胶囊直径分别为1米和1.3米(3和4.25英尺),总质量分别为117和220公斤(258和485磅),可容纳25和50公斤(55和110磅)的有效载荷。再加上基础设施使得我们将有效载荷送入轨道的成本更低,这项技术将有助于“LEO的商业化”,并确保人类在太空中的未来。

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