7月17日,NASA发布了“深空之门”(Deep Space Gateway)空间站模块“动力和推进部件”(PPE)的信息征询书,向工业界了解关于建造该模块的能力。“深空之门”是在月球轨道运行、可接待航天员、完全可移动的空间站,将作为载人月球任务和载人火星任务的中转站,为开展遥远的深空探索任务提供便利。PPE作为“深空之门”空间站的核心模块,将为其提供电力和化学/电推进能力。
任务构想
根据NASA的构想,PPE作为首个“深空之门”部件,将搭乘“空间发射系统”(SLS)火箭“探索任务-2”(EM-2)发射,以充分利用Block 1B版SLS火箭的运载能力。PPE将在发射后100天内进入绕月球的近直线晕轮轨道(NRHO)。
PPE基本能力和需求
征询书将PPE模块的基本能力和需求描述如下:
①拥有至少15年运行寿命,配备使用氙推进剂的太阳能电推进(SEP)系统以及使用联氨的化学推进器,推动空间站进入转移轨道及各种月球轨道。
②重量不超过7.5吨,包括可携带2吨氙推进剂的燃料箱。
③将产生电力,为后续添加到“深空之门”的其他模块提供达24千瓦的动力。
④将支持多个波段的通信包括X、Ka、S及超高频波段,以及一个光学通信演示验证有效载荷。
⑤在轨燃料(氙和联氨推进剂)补给能力。
⑥将演示验证一种能支持未来载人火星任务的50千瓦级太阳能电推进(SEP)系统,并具备将空间站送入大椭圆月球极地轨道(即NRHO轨道)的能力。
⑦将使用反应控制系统(RCS)、动量轮、太阳能电推进(SEP)推力矢量为外部硬件提供姿态控制。
⑧将在前后配备两个符合国际对接系统标准(IDSS)的系统,这些停泊位将支持非加压后勤、机械臂接口和抓取设备。
任务要求
1)进度。NASA要求潜在回应者阐述其研制PPE的能力,包括概念时间表、粗略的工程成本估计以及建议的飞行器。NASA期望在2021年12月向肯尼迪航天中心交付PPE并集成到SLS,SLS预计将被用来在2022年某个时间发射“探索任务-2”(EM-2)。
2)设计基础。NASA希望该模块的构建能以“小行星重定向任务”(ARM)的早期设计为基础,ARM的机器人航天器也计划使用太阳能电推进来往返一颗近地小行星。
3)潜在技术方案。NASA还要求工业界解决一些其他问题,包括在航天器上使用绿色推进替换方案代替联氨推进器的可能性,以及使用商业航天器运载工具的可行性,以探讨潜在的研发成本分摊方法。
4)近期安排。PPE研发主管米歇尔·盖茨表示,NASA希望通过征询书更好地了解工业部门在深空动力与推进方面当前及未来的技术能力。征询书的工作正在快速推进中。NASA将在7月24日举行在线答疑,并希望在7月28日前收到回应。除征询书外,NASA还计划在8月发布一份关于PPE研发的跨部门公告(BAA),寻求开展短期的研究,以解决与PPE相关的一些技术问题,包括动力和推进系统及其他关键子系统。
“深空之门”组成及未来任务
NASA“深空之门”空间站除了PPE模块,还包括可延长“猎户座”飞船乘员在轨时间的居住模块、用于“猎户座”载人飞船和单独货运飞船的对接口以及后勤模块。据悉,SLS火箭EM-2任务将发射PPE模块,EM-3任务将交付居住模块,EM-4任务将发送后勤模块以完成空间站的组建。这将使前往任何目的地的航天员能够在月球附近居留20-60天。使用电推进模块,“深空之门”不必始终停留在某个月球轨道,而是能够在月球赤道、极地或晕轮轨道运行,以支持远程机器人活动。NASA还设想使用该设施支持未来的“深空运输”飞船,该飞船未来可将乘员送入深空,为NASA寻求在21世纪30年代执行的火星任务做准备。不过,该空间站和运输飞船目前只是概念,尚未成为正式的NASA项目。NASA 2018财年预算申请中没有将其作为独立项目申请资金。
来源:美国航天新闻网等/图片来自互联网
中国国防科技信息中心 冯云皓
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