冥王星上的宇宙热气球,跳跃式探测行星

稿件来源:https://new.qq.com/omn/20201013/20201013A02T5700.html

简介:探测远距离行星其距离及行星自身复杂性给任务带来了极大的挑战性,并且极高代价。冥王星较适宜的大气层与重力为进一步探测带来了可能。广汽作为冥王星开拓者计划在星球上建立相似的膨胀结构刹车模式,使探测器能够跳跃式探测。

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美国国家航空航天局(NASA)的一个项目正在试图研究一种减慢行星探测航天器速度的新方法,以实现一项独创性的探测矮行星的任务。

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图解:一旦速度下降到50米/秒,全球航空航天公司(GAC)的设计是探测器将与气球分离,进行传统的(但经济实惠的)火箭动力着陆。图片来源:阿德里安·曼(Adrian Mann)

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行星探索任务总是要平衡技术和成本。最初的探测器只是飞过或撞上了探测目标,然后固定式软着陆器和轮式探测车的使用开始慢慢增加。如果你登陆的是一颗行星,你会想要尽可能多地探索它,但是谷歌月球X大奖已经证明,向月球上发射东西仍然是非常昂贵且具有挑战性的,更不用说在一个遥远的行星上。目标越远,这个问题就越明显,而每个目的地都有要应对挑战:金星的大气层很厚,但大气有毒;火星的重力较低,但几乎没有任何有助于刹车的大气层。冥王星可能是最大的挑战,因为它距离太阳系如此遥远,所以发射所需要的能量是太阳系中最多的。“新视野号”是最快的太空探测器之一,花了9年时间才到达那里。然而,冥王星拥有大气和重力的有利组合,全球航空航天公司(GAC)的一个团队希望利用这一优势来探索冥王星。

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GAC是一家位于加州欧文代尔的航空航天工程公司。他们有在太空中使用充气结构的技术,他们正在利用这种结构设计一个巧妙的航天器制动系统。虽然冥王星表面的压力只有地球的百万分之一,但它的低重力(相当于地球的6.7%)意味着它的大气层从行星表面延伸了很长一段距离。它绵延约1600公里(1000英里),即地球半径的135%——地球大气层仅仅位于其平均半径12%左右的区域。GAC已经设计了巨型气球、可充气的太空居所和卫星的拖帆,并计划通过一个气球减速器将有效载荷运送到冥王星表面,该减速器在太空中膨胀到一个足球场大小。尽管捕获速度可能约为每秒14公里(8.7英里),但气球巨大且重量轻的横截面应能使航天器缓慢减速进入大气层,在最后的软着陆中所需的推进剂不超过3.5公斤。

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利用大气层的就地资源来“免费”着陆将会为推进系统腾出宝贵的有效载荷空间。GAC公司有一个反复利用火箭推进的计划,这也是飞船无论如何都必须具备的条件。在完成了最初的软着陆并对该区域进行了勘探后,GAC的设计将使用着陆节省下来的的推进剂启动发动机,并通过一系列跳跃在该区域内反复降落。通过这种方式,它将能够从多个不同高度的着陆点收集数据,并拍摄航拍照片。

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尽管还处于早期阶段,但是GAC将该系统的小型版本装入立方体卫星中进行测试,这样就可以从国际空间站部署发射器。这样,在最终发射到冥王星之前,完整的航天器可以在地球轨道上进行评估。这种可充气的阻力帆在帮助航天器制动来进入任何有大气的星体的轨道上也很有用。在未来,GAC希望能够在10到15年的时间内,与喷气推进实验室(JPL)或Lorenger航天与研究公司(LaRC)等NASA核心部门合作完成一个完整的任务。

作者: Lee Cavendish

FY: 常skyBridge

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