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ESA深空門戶研究項目征集

時間:2018-09-11  來源: 文本大小:【 |  | 】  【打印

(注:本文使用ESA發布征集建議時的名稱“深空門戶”)

1   概述

歐空局ESA將在歐洲征集“深空門戶”的科學研究項目,并報告深空門戶的發展情況。深空門戶是一個執行載人和無人任務的近月飛行器,計劃21世紀20年代建設并運行,作為載人航天近地以遠軌道以及進入太陽系的下一步任務。

將在ESA  ESTEC的研討會上討論這一平臺上執行的科學和其它研究。這一研討的最終結果是,深空門戶利用的想法和所提具體研究項目建議。這些結果將被歐空局用于以下幾個方面:

·         與國際成員伙伴和利益相關者討論深空門戶的利用機遇。

·         在工程任務中考慮設計和研發的技術要求。

·         指導未來發布與深空門戶相關的研究機會與項目征集。

2   深空門戶介紹

建立深空門戶作為一個戰略平臺,開展太陽系載人探索。月球附近和地球重力場外的位置使其可以作為到月球表面的中轉站,最終到達包括火星在內的其它深空目的地。利用其可以研究和解決長期載人深空探測任務中的人類生存和技術挑戰。這一平臺通過國際合作籌建,由國際空間站合作成員機構領導,包括:ESANASAJAXACSA

深空門戶技術概念由載人深空探測的技術需求驅動,支持可能的科學研究,涉及學科廣泛。

2.1 可利用資源

初步的深空門戶概念具有的資源如下表所列。預期深空門戶的配置將得到發展,以滿足未來需求,并為科學應用提供額外資源。

表1 深空門戶的概念性可用資源(僅供參考)

資源

初步

可能拓展

航天員時間

航天員駐留42

航天員駐留達180

載人任務頻率

大約每年1

 

電力

內部載荷4 kW (沒有航天員時更多)

內部載荷4 kW (沒有航天員時更多)

與地球通信

上行: 待定

下行: 數十Mbps (非連續)

上行: 待定

下行:數十Mbps (非連續)

載荷內部體積

~1 m3

最大值待定

最初居住艙發射的上限質量

150 kg

n/a

每次貨運飛行的上限質量

200 kg

400 kg

艙外掛載點

深空門戶艙外位置可配置有效載荷,配置供電和數據

額外附加位置具有資源

 

2.2 初步能力

深空門戶概念的初步能力如下表所示,這些功能可以用于科學應用。

2 深空門戶概念初步能力(數值僅供參考)

能力

科學氣閘

57 × 57× TBD cm3

獵戶座下行質量

100kg / 任務

在月球附近重新部署的能力

NRHO和其它穩定軌道,例如EML1EML2 .

機械臂

高清視頻

部署立方星

可能

窗口(非科學用光學性能)

艙口窗戶,配置和光學特性待定

月面操控

 

2.3 概念軌道

針對深空門戶研究了多個可能軌道,及其對任務的適應性,包括居住艙運行、航天員進入與返回、登陸月面等。各種軌道類型如下圖所示,軌道的一些相關屬性如下表所示。深空門戶應該有能力在軌道間轉移,滿足不同任務需求。

1 為深空門戶評估的軌道類型,發現其中NRHOEML2 Halo軌道在技術上是有利的

 

3 兩個概念軌道的一些屬性

軌道

屬性

參考值

近直線暈軌道(NRHO)

周期

6-8

軌道環繞

月球

距月球表面距離

大約2,00075,000 km

傾角

大約90°

地球可見性

持續可見

地月L2點暈軌道

周期

8-14

軌道環繞

地月L2

距月球距離

60,000 km

地球可見性

持續可見

3 研究機會

在早期階段理解并考慮深空門戶的科學和其它研究機會尤為重要。如果在深空門戶上開展某項研究,必須在理解這一研究所需能力的基礎上進行設計和準備。如果深空門戶不是由研究所驅動,將受到對設計和資源需求有影響的那些條件所限制。將優化這一平臺,以進行所設計的探索任務,然后實現研究的能力可能被納入到方案、操作和技術參數允許的系統中。

通過按這一需求進行準備,咨詢歐空局的科學界,確定研究機會包括哪些方面,利用月球附近這一載人平臺,說明使研究可行需要的支持能力和條件。

? 可能的研究領域

國際空間探索協調組ISECG進行了咨詢,確定與各種目的有關系的科學機會和與全球探索路線圖GER有關系的任務。出版了關于全球探索路線圖的科學機會白皮書。這一文檔包括許多科學領域的高級描述,得益于月球附近的有人操作,包括:

月面遙科學

采集和返回行星物質

理解深空輻射和低重力效應

監測地球氣候的觀測站

天文觀測的平臺

基礎物理

太陽物理

此外,將許多研究機會放在月球的巡航飛行階段,包括:

按月周期監測整個月球外逸層演化

量化月球夜晚撞擊閃光(地球上有云遮擋)

當居住艙或運載工具從地球磁場內部移動到外部時(假設有人),監測人體生理和生物化學變化

安裝宇宙塵埃和微小隕石收集裝置

以居住地軌跡為目標,有助于觀測太陽月蝕,研究不受地球大氣影響的日冕/太陽組成

遠紫外波段監測延伸到月球的地球外大氣層(地冕),估算可能隨著太陽活動變化的輻射壓力及其精確擴展

強調這一征集的反饋包括科學研究的任何領域,不需要與列在這里的相關聯。

 

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