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木卫二探测器发射又近一步,NASA改用SpaceX重型猎鹰火箭

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DeepTech深科技 2021-07-30 11:40

当地时间 2021 年 7 月 24 日,NASA 宣布,木卫二探测器 将于 2024 年 10 月搭乘 SpaceX 制造的重型猎鹰火箭前往木星,开始一场卫星之旅。此次搭乘,NASA 需向 SpaceX 支付 1.78 亿美元。

木卫二(Europa )于 1610 年被伽利略发现,是木星的第六颗已知卫星、木星的第四大卫星,是伽利略发现的卫星中离木星第二近的卫星。据悉,此次木星之旅中,木卫二探测器的主要任务是对木卫二进行详细调查,并通过使用先进的科学仪器,确认这颗卫星是否符合生命生存的要求。

从具体流程来看,木卫二探测器需先制作木卫二卫星表面的高分辨率图像,在确定其成分组成后,进一步寻找最近或正在进行的地质活动迹象。然后,测量月球冰壳的厚度,搜索地下湖泊,并探测出木卫二卫星上的海洋深度及盐度。

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图 | 木卫二探测器(来源:NASA 官网)

2015 年,NASA 通过木卫二探测器发射计划,一旦该探测器到达月球,它将进行 45 次飞越,随后在靠近木卫二的地方下潜,探测到尽可能多的数据后回落。

2015 年 5 月,NASA 宣布了测试木卫二宜居性的九种仪器,包括光谱仪、灰尘分析仪、REASON(一种用于观察冰壳下方结构的雷达系统)和 ICEMAG(一种用于绘制木卫二磁场图的仪器)等。其中,光谱仪和灰尘分析仪也被用来确定月球周围的漂浮物,以及构成月球表面奇怪、弯曲的橙色线条的原因等。

此前,木卫二探测器一直考虑要在 SLS (太空发射系统,Space Launch System) 上发射,该决定也在法律上也已被认可。

据了解,SLS 是 NASA “阿耳特弥斯计划”(Artemis program)的中心系统,该机构计划在 2024 年前将人类送上月球,并将第一位女性送上月球表面。该计划一旦完成,将表明 SLS 能够将超过 20 万磅的物质送入近地轨道,从而成为世界上最强大的火箭。

图 | SLS 外观(来源:NASA 官网)

由于 SLS 对 NASA 的登月计划至关重要, NASA 监察长保罗・马丁( Paul Martin )对其所有主要部件的供应商进行了全面评估,其中包括负责处理大部分飞行器的波音公司(Boeing)、负责制造发动机的洛克达因公司(Aerojet Rocketdyne) 和负责制造助推器的诺斯罗普格鲁曼公司(Northrop Grumman )。然而,在准备过程中, SLS 的所有承包商都遇到了技术问题,导致其增加了 20 亿美元(合人民币约 129.53 亿元)的费用成本和两年的延误时间。

事实上,NASA 曾于 2019 年向国会提供 SLS 计划的基线数据,目前整个 SLS 计划的情况不仅超出当时的预算,且进度落后超过 33%。据 NASA 称,这一比例可能还会增长到 43%。

NASA 原本计划 SLS 在 2017 年完成首飞,然而其部分由波音公司制造的核心部件于 2020 年初才完成,之后还需将其运往密西西比州 ( Mississippi ) 进行测试。此前, NASA 一直将 SLS 的目标定在今年 11 月进行首次无人试飞,但按当前的情况 SLS 最早要到 2021 年才能飞行。

由于 SLS 的飞行计划一直被推迟并超出预算,NASA 敦促国会考虑取消 NASA 在 SLS 上发射 Europa Clipper 的要求,并允许其根据成本、时间表、车辆可用性和对科学要求的影响来决定是使用 SLS 还是商用车辆。

对此,2019 年,马丁表示,将 SLS 更换为另一个已经投入使用的火箭,可以为纳税人节省高达 10 亿美元。如果 NASA 必须使用 SLS 执行任务,那么木卫二探测器可能需要存放长达两年的时间,每月需花费约 3 至 500 万美元。而 SLS 即使到 2023 年以某种方式准备就绪,也可能需要花费存储费用。这样一来,SLS 将变成最昂贵的发射选择。

事实上,目前,还有另外两种功能强大且足以让木卫二探测器升空的商用车辆,即由 SpaceX 运营的重型猎鹰火箭和由美国联合发射联盟(United Launch Alliance)运营的德尔塔 IV 型重型火箭(Delta IV Heavy)。据悉,德尔塔 IV 型重型火箭已飞行 15 年,而重型猎鹰火箭也有 3 次飞行经历 ,这足以满足发射木卫二探测器的最低要求。

2021 年 2 月 10 日,在 NASA 外行星评估小组会议上的演讲中,木卫二探测器项目的负责人扬・乔达斯(Jan Chodas)表示,该项目不再执着于使用 SLS 来完成发射,决定改用商用太空运载火箭。

而 NASA 最终选择的重型猎鹰重型火箭,也可称得上为一员 “老将” 了。

2018 年 2 月 6 日,SpaceX 首次发射了重型猎鹰火箭,并将特斯拉 CEO 埃隆・马斯克(Elon Musk)的红色特斯拉跑车作为其有效载荷送入轨道。尽管最后在海洋中着陆失败,但重型猎鹰火箭已经展示了它的威力,除发射成功外,重型猎鹰火箭的两个火箭核心在起飞后成功降落在地球上,两个外部助推器在飞行途中脱离并返回肯尼迪航天中心成功着陆回收。此次重型猎鹰火箭的发射,意味着 SpaceX 已成功将 23 枚火箭垂直着陆。

随后,SpaceX 于 2019 年开始发射卫星。今年 2 月 10 日, NASA 将 SpaceX 的重型 猎鹰重型火箭加入到绕月空间站的太空之旅计划中,通过 SpaceX 的重型猎鹰重型火箭来发射该机构月球门户的前两个元素,即推进模块和宇航员生活区。这两部分最初是设计为单独发射的,但最终 NASA 选择了 SpaceX 的重型猎鹰重型火箭作为一次性解决方案,共计花费 3.32 亿美元。

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参考:

https://www.theverge.com/2021/7/23/22590682/nasa-europa-clipper-spacex-falcon-heavy

https://www.nasa.gov/press-release/nasa-awards-launch-services-contract-for-europa-clipper-mission

https://www.theverge.com/2015/6/18/8803679/NASA-Europa-clipper-mission-development-phase

https://www.theverge.com/2020/3/10/21173176/nasa-space-launch-system-inspector-general-audit-over-budget-schedule

https://www.theverge.com/2019/8/28/20836550/nasa-europa-clipper-space-launch-system-rocket-inspector-general-falcon-heavy-delta-iv

https://spacenews.com/nasa-to-use-commercial-launch-vehicle-for-europa-clipper/

https://www.theverge.com/2018/2/6/16971200/spacex-falcon-heavy-launch-success-roadster-orbit-elon-musk

https://www.theverge.com/2021/2/10/22276731/nasa-picks-spacex-falcon-heavy-launch-two-key-pieces-lunar-gateway

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