NASA“月球手電筒”熄滅了但並非沒有成功的閃光點
美國宇航局已經結束了2022年發射的“月球手電筒”任務,原因是其小型化推進系統的推力不足。儘管未能實現探測月球表面冰層的目標,但該任務從新技術中獲得了寶貴的數據,有幾個部分甚至超過了預期。目前,這顆衛星正在向地球返回,美國國家航空航天局正在考慮它的未來。
美國宇航局的月球手電筒於2022年12月11日發射,以展示幾項新技術,其最終目標是在月球南極的永久陰影坑中尋找地表冰。從那時起,儘管運營團隊經過數月的努力,這顆公文包大小的衛星的小型化推進系統是有史以來第一次嘗試,現已被證明無法產生足夠的推力進入月球軌道。由於立方體衛星無法完成機動,無法在地月系統中停留,美國宇航局已經終止了這項任務。
美國宇航局依靠技術演示來填補具體的知識空白和測試新技術。首次在地球軌道之外使用,“月球手電筒”的推進系統和綠色燃料就是這樣的示範。雖然推進系統無法產生預期的推力–可能是因為推進器燃料管線中的碎片堆積–但新開發的推進系統組件的性能超過了預期。
同樣超出預期的還有“月球手電筒”號的機載的斯芬克斯飛行計算機–一種由位於南加州的美國宇航局噴氣推進實驗室開發的低功率計算機,可抵禦深空輻射以及航天器升級後的”光圈”無線電。該無線電具有新的精確導航能力,可以被未來的小型航天器用來在太陽系天體上進行會合和著陸。
這幅插圖顯示了美國宇航局的月球手電筒,在發射後不久,它的四個太陽能電池陣列已經展開。這顆小型衛星,或稱SmallSat,將需要大約三個月的時間來到達其科學軌道,以便在月球南極最黑暗的環形山中尋找表面水冰。資料來源:NASA/JPL-Caltech
華盛頓NASA總部空間技術任務局小型航天器技術項目主管克里斯托弗-貝克說:”技術演示就其性質而言是高風險和高回報的,它們對NASA的測試和學習至關重要。從成為以前從未在太空中飛行的新系統的測試平台的角度來看,月球手電筒計劃是非常成功的。這些系統以及計劃本身給我們帶來的教訓,將被用於未來的任務。”
該任務的小型化四激光反射儀,一個以前也從未飛行過的科學儀器也測試成功,使任務的科學小組有信心,如果月球表面有冰,激光將能夠探測到它。
“對於科學團隊,以及整個“月球手電筒”團隊來說,我們將無法使用我們的激光反射儀在月球上進行測量,這令人失望,”位於馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心的任務主要調查員芭芭拉-科恩說。”但就像所有其他系統一樣,我們在儀器上收集了大量的飛行性能數據,這些數據對這項技術的未來迭代將具有難以置信的價值。”
儘管這次任務在技術上取得了勝利,但”月球閃光”的小型化推進系統卻難以提供足夠的推力,使立方體衛星進入計劃中的近直角光環軌道,這將使航天器每週飛越月球的南極。
研究小組懷疑碎片阻擋了燃料管道,導致推力減弱和不穩定。小型化的推進系統包括一個添加製造的燃料供給系統,該系統可能形成了碎片–如金屬粉末或碎片–並阻礙了流向推進器的燃料從而限制了其性能。儘管團隊設計了一個創造性的方法,只使用一個推進器來操縱航天器,但月球手電筒需要更穩定的推力來達到其計劃的軌道。
操作小組計算了一個新的軌道,可以利用航天器的少量潛在剩餘推力到達。該計劃要求將立方體衛星放在一個將其置於圍繞地球而不是月球的軌道上的路徑上,每月飛過月球南極。雖然這意味著飛越的次數會減少,但航天器會飛得更接近月球表面。
隨著任務到達所需軌道的時間越來越少,操作團隊試圖通過增加燃料壓力,使其遠遠超過推進系統的設計能力,來清除燃料管道中的任何碎片。儘管取得了有限的成功,但所需的彈道修正演習仍無法及時完成。
“佐治亞理工學院的學生操作團隊在JPL和NASA馬歇爾太空飛行中心的協助下,迎接挑戰,想出了一系列令人難以置信的創造性技術,以利用Lunar Flashlight的推進系統所能提供的微小推力,”JPL的Lunar Flashlight項目經理John Baker說。”我們學到了很多東西,並磨練出了與微型航天器合作的新方法和策略。”
在經過月球之後,”月光”號現在正向地球方向移動,並將在5月17日以接近約4萬英里(6.5萬公里)的速度飛過我們的星球。然後,這顆立方體衛星將繼續進入深空,圍繞太陽運行。它繼續與任務操作員進行溝通,美國宇航局正在權衡該航天器未來的選擇。