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NASA推进商业载人航天计划  

2014-08-19 16:04:18|  分类: 每日科学新闻 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文来自“科学美国人”中文版《环球科学》http://www.huanqiukexue.com/html/newqqkj/newwl/2014/0819/24728.html

尽管该公司的“追梦者”号轨道滑翔飞行器还没有进入轨道,但仍然有望取得运载美国人往返国际空间站的资格。

  

内华达山脉公司希望“追梦者”(Dream Chaser)号不久之后可以搭载宇航员往返国际空间站。
图片来源:NSAS
 
SpaceX公司“龙”号太空船运送贵重货物到达空间站
 
NASA于2011年结束了航天飞机计划,开始专注于其他目标,如将人类运往深空或火星。但该机构仍然需要一种可靠且划算的方式来运送宇航员往返国际空间站(ISS)。过去几年里,NASA一直与俄罗斯共同完成运送宇航员事宜。但很快就不再需要这样做了。
 
自2010年以来,私人企业竞相竞争这样一个利润丰厚的商机:提供日常交通工具,运送美国宇航员及货物到达国际空间站,同时也运载一些低轨道有效载荷。目前已有三家公司接近这一目标; NASA将在今年晚些时候宣布获胜者或者获胜者们。长达四年之久的竞赛还只剩下几个月时间,除了两家众所周知的私人航天公司,SpaceX公司和波音公司之外加入了一个看似冷门的公司:内华达山脉公司。该公司成立51年至今,具有良好的航天信誉,曾向维珍银河公司(Virgin Galactic)的“太空船二号”提供发动机。
 
2010年,NASA公布了“商业载人计划”(Commercial Crew Program),此计划以发展“安全,可靠以及具有经济效益的低地球轨道船员运送”为目标,该项目的发言人Stephanie Martin这样说到。这个策略充分利用了私营企业在响应逐渐壮大的航天相关产业市场的科技竞争过程中所具有的灵活性,高效率以及适应性,与此同时也降低了纳税人的成本。根据航天基金会《2014年空间报告》(2014 Space Report),航天经济全球估价约为3142亿,这个数字包括了从电信到天气预报到导航到军用卫星发射的一切内容。其他行业也将从越来越多可以到达太空的低成本飞行器的商业发展中获益。Martin补充到:“研究人员可能也希望能够到低地球轨道做实验”。 太空旅游是另外一种可能性;一个咨询公司估计,到2021年太空旅游可能价值会超过十亿美元。
 
NASA已经通过2010年的第一轮融资向五家企业,包括蓝色起源公司(Blue Origin),典范空间发展公司(Paragon Space Development Corp.)和联合发射联盟以及那些参与载人飞行器项目的如波音公司和内华达山脉公司,提供共近500万元,用以开发航天器、发射系统和配套设备,。在随后的几轮融资中,SpaceX公司入围了这场角逐,而其他公司退出,或者在某些情况下加入了“无资金航天行动协议”(USAA),该协议中NASA允许这些公司继续与其科学家们合作,但不再得到NASA的资助。
 
最新一轮的竞争中,由于内华达山脉公司安全完成了其飞行器“追梦者”号的飞行测试,荣获2012年1000万美元的项目奖金。7月,该公司成功地测试了“追梦者”号几个主要系统,包括生命支持系统,以及环境和热控制系统,完成了又一里程碑式成就。该公司还在本月早些时候测试了“追梦者”的主推进系统。
 
随着主要系统安全测试的完成,内华达山脉公司空间系统的副总师Mark Sirangelo说,在NASA宣布最终获胜者之前,追梦项目在本阶段已经完成“90%到95%的任务”,至少还需再完成一次着陆飞行试验和剩推进器试验。该公司预计于2016年11月1日发射其第一架无人驾驶轨道探测器。如果一切顺利,将于半年之后进行第二次发射,之后将应用于NASA,从而证明“追梦者”号可以胜任运送船员到国际空间站的任务。
 
内华达山脉公司的船员运送飞船设计与波音公司和SpaceX公司明显不同。虽然这三种设计均采用传统的垂直发射入轨技术,内华达的竞争对手正在打造的太空船是通过使用降落伞和气囊(如波音公司的CST-100 飞船)或推进器(SpaceX公司的“龙”太空船 )在地球着陆降落。但“追梦者”号采用升力体设计,从本质上讲,它是一种类似于小型航天飞机的空间飞行器,同时,也可以像航天飞机一样降落在机场跑道上。该设计基于 HL-20 飞船,该飞船是NASA在20世纪8、90年代研制,但最终没有得到实际应用。Sirangelo说,升力体是一个理想的设计,相比于太空船在着陆时具有较小的重力;通过滑翔着陆而不是通过降落伞或推进器减缓下降速度。这种优势在许多情况下非常有用,Sirangelo说。如果返回时太空船承受较高的重力,这对于从国际空间站返回的精密的科学实验或者生病的宇航员都会有伤害。航天飞机的设计也可以进行快速返回,因为它可以降落在任何足够一架波音737飞机大小的商业跑道上,不像太空船要降落在一个尽可能偏远的地区,Sirangelo说。去年十月,内华达山脉公司通过将“追梦者”号从直升飞机上发射,测试了自动化着陆系统;飞行器准确到达跑道,但是机械故障阻止了一个车轮无法正常打开,飞行器滑离跑道。然而,内华达和NASA均认为该试验是成功的。
 
美国宇航局希望在2017年使用获胜公司的飞行器将宇航员送上太空。今年夏末或秋初,NASA将公布这场竞争的获胜者,最终确定运送宇航员到国际空间站的公司。NASA的Martin说到,NASA很有可能选取不止一种人员运送设计方案。“我们希望可以继续与所有的合作伙伴一起继续合作”,即使是那些没有收到下一份合同的公司,Martin说到,美国宇航局将来可能想要在多个运输飞行器中进行选择。
 
当然,内华达并没有稳操胜券。Roger Handberg,一位佛罗里达中央大学的政治学教授,同时也是航天政策专家,对内华达公司胜出的可能性持怀疑态度。他目前最为倾向的是SpaceX公司,因为其“龙”号太空船已经完成了若干次成功往返国际空间站的飞行任务,但是“追梦者”号至今还未曾进入过轨道。“毫无飞行经验很难打败已经完成试飞的对手”他说到,“只有试飞过才会有胜出的可能性”。此外,相比于其他公司,内华达山脉公司获得的资助较少;至今为止商业船员计划给予内华达公司3.63亿美元的项目资助,然而同一时间波音公司和SpaceX公司分别获得6.21亿、5.45亿美元的项目资助。这些数字上的差异有一部分是因为这样一个事实, NASA2012年最新一轮资助的声明称,内华达公司“还需要进行大量的风险降低及技术研发工作”。
 
Handberg指出,更为严重的是,无论是波音公司还是内华达公司,其设计方案均依赖于“阿特拉斯”-5火箭才能到达轨道,而这反过来又要依赖于俄罗斯所制造的RD-180发动机。 俄罗斯5月已经宣布,美国不能再使用俄罗斯研制的发动机进行军事发射;目前尚不清楚此项规定是否包括往返国际空间站。但内华达公司的的Sirangelo并不认为近期美国与俄罗斯的紧张关系会影响到未来的航天任务。Martin对此表示赞同:“我们将一直与俄罗斯就国际空间站项目保持合作。”(撰文:吉奥弗雷?吉乐(Geoffrey Giller)  翻译:李奥  校对:静小奇)
 
原文地址:http://www.scientificamerican.com/article/sierra-nevada-s-space-plane-in-the-chase-with-spacex-and-boeing-to-win-nasa-nod/
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