NASA獵戶座飛船將嘗試載人航天器的首次跳躍式再入大氣層類似於打水漂
隨著美國宇航局的阿特米斯一號登月任務接近尾聲,獵戶座航天器正在返回地球的路上,計劃於12月11日(星期日)濺落海洋的時間很快就到了。當獵戶座接近其返回地球時,它將嘗試人類航天器的首次跳躍式再入,這個動作會確定其在太平洋的著陸點。
在這次跳入過程中,獵戶座將進入地球大氣層的上層,利用大氣層和太空艙的升力,先跳出大氣層,然後在降落傘輔助下重新進入大氣層進行最後的下降並濺落,這有點像在河流或湖泊的水面上打水漂。
獵戶座導航和控制子系統經理克里斯-馬德森說:”跳躍過程將幫助獵戶座降落在離美國海岸更近的地方,那裡的回收人員將等待將航天器帶回陸地。當我們從阿特米斯二號開始用獵戶座載人飛行時,著陸的準確性將有助於確保我們能夠迅速接回船員,並減少我們需要駐紮在太平洋上協助回收的資源數量。”
在阿波羅計劃期間,航天器直接進入地球的大氣層,然後可以在這個位置之外飛行1725英里(1500海裡/2880公里),然後再降落。這種有限的範圍要求美國海軍艦艇駐紮在多個偏遠的海洋地點。通過使用跳躍式進入,獵戶座可以在進入點之外飛行5524英里(4800海裡/8890公里),使航天器能夠更精確地著陸。跳過進入點最終使航天器能夠準確和一致地降落在同一著陸點,無論它何時何地從月球回來。
通過跳回大氣層來擴大範圍,在那裡對太空艙幾乎沒有阻力。由於幾乎沒有阻力,飛船可以擴大飛行範圍,利用太空艙升力可以確定能跳多高,從而計算出可以跳多遠。
儘管跳躍式再入的概念從阿波羅時代就已經存在,但由於阿波羅缺乏必要的導航技術、計算能力和準確性,所以沒有使用。
這張圖顯示了獵戶座航天器通過跳板進入可以擴展的範圍,與阿波羅航天器通過直接進入所能飛行的範圍相比。資料來源:美國國家航空航天局
跳躍式進入也將使宇航員在從月球任務進入地球時經歷較低的重力。與其說是單一的高加速度事件,不如說是兩次較低的加速度事件,每次約為4g。跳躍式進入將減少宇航員的加速負荷,使他們有一個更安全、更平穩的旅程。
分割跳躍帶來的加速度降低也分割了加熱過程,這對於一個在返回時將承受大約5000華氏度(2800攝氏度),比太陽表面熱一半的航天器來說不是小事。航天器在重返大氣層時經歷的熱量將在兩次活動中分擔,導致兩次活動中的熱率較低,並最終使宇航員的飛行更加安全。
在阿特米斯任務期間,獵戶座將在距離加利福尼亞州聖地亞哥海岸約50英里(43海裡/80公里)的地方降落,那裡的救援隊距離很近,可以快速回收航天器。這種快速接人的操作也將使宇航員更加安全,它也將比阿波羅計劃更具成本效益,因為它不需要海軍在目標海域廣泛部署船隻。
作為美國宇航局阿特米斯計劃的一個重要組成部分,獵戶座飛船將在阿特米斯一號期間參加美國宇航局對其深空探索系統的首次綜合測試。太空發射系統火箭將發射一個沒有乘員的獵戶座,執行超越月球4萬英里的任務,然後返回地球。