[科普中国]-星座计划

概述

星座计划3是美国国家航空航天局已终止的一项太空探索计划，整个计划将包括一系列新的航天器、运载火箭以及相关硬件，将在包括国际空间站补给运输以及登月等各种太空任务中使用。大多数星座计划使用的硬件都会基于航天飞机的模式，尽管核心部件猎户座航天器（曾称为载人探索飞行器，Crew Exploration Vehicle，CLV）很大程度上受了阿波罗航天器的影响，使用乘员/服务舱系统。2010年1月29日，美国白宫证实，由于奥巴马政府2011年预算中的财政限制，(重返月球的)星座计划已经死亡。4

主要构成星座计划的运载系统将前所未有地同时使用地球轨道集合（Earth Orbit Rendezvous）和月球轨道集合（Lunar Orbit Rendezvous）。整个系统包括三部分：猎户座乘员/服务舱（The Orion Crew & Service Modules，CSM）、月球着陆舱（Lunar Surface Access Module，LSAM）以及地球出发站（Earth Departure Stage，EDS）。运载系统中使用的火箭包括发射无人设施的战神5号（Ares V，将发射地球出发站外加月球着陆舱和其他货物中的一项）以及发射载人航天器的战神1号（Ares I）。4

设计缺陷根据星座计划猎户座(奥赖恩)飞船将把宇航员和货物送往空间站，并在低地球轨道与登月舱和地球出发站会合，把宇航员送往月球，美国国家航空航天局（NASA）航空安全咨询小组发现，NASA在猎户座飞船安全设计思路上存在严重问题。而且这一问题还进一步透露出，NASA的星座计划（Constellation Program）目前正面临着资金、士气和领导力等方面的考验。 NASA航空安全咨询小组是在1967年阿波罗1号飞船发生火灾后，在美国国会指示下成立的，旨在提供太空计划的安全性与风险的评估建议。该小组在近日出台的一份长达143页的报告中指出，现在NASA执行星座计划的工作人员有一种异常焦虑的情绪，而且整个重返月球计划缺乏明确的方向。在这份报告中，NASA航空安全咨询小组还特别指出，NASA在设计猎户座飞船方面存在一个严重失误，它并没有将“安全”原则放在设计的首位。4

主要目的星座计划是美国的一项太空计划，也是NASA重返月球计划的最新名称，4年前美国总统布什要求美国人重返月球进而飞向火星，NASA因此花费数亿美元设计、建造和试验能使这一计划成为可能的太空飞船。但是，这一努力尚未像阿波罗计划在上世纪60年代那样激起公众的兴趣。NASA于是2009年年初请纽约一家广告公司为这项计划“正式命名”，称为“星座计划”。 这项计划承担着建造航天器，发射航天器的任务。它也是这期间的地面支持系统，没有它，美国将无法实现建立月球前哨站的计划。该计划将采用新型的载人飞船、新型运载火箭和登陆舱等新一代航天工具，包括制造战神1号火箭与猎户座宇宙飞船。

在最近举行的一次新闻发布会上，NASA负责星座计划的官员对航空安全咨询小组的上述指责予以了否认，认为NASA并不存在安全设计方面的问题，而且也不愿透露宇航员是否存在焦虑情绪。 按照计划，猎户座飞船要取代预计将于2010年退役的航天飞机。该飞船的首次发射时间大约是2015年。根据星座计划，猎户座飞船将把宇航员和货物送往空间站，并在低地球轨道与登月舱和地球出发站会合，把宇航员送往月球；它还将为火星探险发挥作用。同时，它也是从月球和火星返回地球的飞行器，将成为日后NASA向国际太空站和月球运送宇航员的主要载体。 NASA航空安全咨询小组在报告中强调，过去NASA在建造太空飞船时，从计划初始就会注意构建足够的备份安全系统，“以确保飞船有足够的安全和可靠性”。但是，由于猎户座飞船的设计存在重量问题，NASA采取了一种不同的方法，这种方法从一开始就没有包括所有的安全措施。

安全措施在猎户座飞船的建造计划中，凡是增强安全性的举措都会从是否值得增加成本和重量的角度重新加以评估。 对此，包括两名前航天飞机宇航员在内的NASA航空安全咨询小组认为，这一思路是非常不正确的。一旦太空飞船进入正式的操作程序中，仅“轻”这一个特点并不能给猎户座飞船提供足够的保护以抵御外来的各种危险。 NASA负责星座计划的官员为正在不断改进设计的飞船的安全性给予了辩护，不过同时也承认，一些NASA的工作人员确实对这些改动不太认可。 星座计划的负责人Jeff Hanley指出，发送一艘能够抵达月球并返回的飞船是非常困难和成本高昂的任务，因此设计者从一开始就很注意空间的节约，并在以前的基础上作了改进，希望能够最大限度地节约资金并减轻重量。

这确实让一些人感到很不舒服，但至于为什么，我们现在还不太明白。Jeff Hanley表示我们并不是盲目地减少那些安全备份系统。我们并不想取悦所有的人。他说如果我们试图让每个人都高兴的话，那猎户座飞船就不可能抵达月球并返回了。Jeff Hanley承认，他尚未看到航空安全咨询小组的报告。该报告对NASA的总体工作也给予了评价，并对星座计划的某些方面给予了赞扬。 在航空安全咨询小组的报告出炉后，星座计划负责人在一次电话会议上宣称，他们原来雄心勃勃地内定的猎户座飞船搭载宇航员首次发射的时间，因为缺乏资金的原因不得不推迟一年。据悉，虽然NASA长期以来一直对外声称猎户座飞船的首次发射时间是2015年3月，但实际的内定时间则是2013年9月，现在不得不推迟为2014年9月。 对我们而言，未来两年的经费预算实在是太紧张了，所以我不得不调整了原有的一些日程。Jeff Hanley说。 NASA计划于2020年让美国宇航员重新登陆月球。

最新进展计划进展计划中航天飞机将于2010年全部退役，美宇航局因此在2005年实施了星座计划，开发新一代载人航天系统。实际中航天飞机于2011年七月退役，而星座计划则因为资金短缺、进度拖后、设计思想有争议等原因于2010年初被奥巴马政府终结，相关法案于同年十月成为法律。作为替代，商业航天公司将在2016左右接过近地轨道载人任务的大任，而MPCV多用途载人飞船将完成深空载人任务。以下图片展现星座计划各部门的一些情况，包括“猎户座”乘员探索飞行器、战神1号和战神5号火箭以及它们的支持系统。56

风洞试验这张纹影照片拍摄于2008年10月28日，照片上是一次风洞试验，显示速度达到4.5马赫的战神5号重型运载火箭0.34比例模型上面的气流。纹影照片是用以形象化不同强度气流的方法，广泛用于航空工程学，拍摄物体周围的气流照片。

同比例模型战神火箭1号运载火箭的同比例模型，这张照片是2006年7月14日在阿拉巴马州亨茨维尔市马歇尔太空飞行中心(MSFC)展示的战神火箭1号运载火箭的同比例模型，美宇航局利用其去设计、测试和评估硬件和相关系统。

操纵系统测试战神1号试验火箭滚转操纵系统，美宇航局肯尼迪航天中心一处自燃维护设施内，一名技术人员在测试战神1号试验火箭滚转操纵系统(RoCS)时调整设备。滚转操纵系统维护模拟测试搜集的数据将用于帮助证明地面支持设备设计，验证维护条件和过程。为降低成本，满足工程进度需要，大多数用于滚转操纵系统维护的地面支持设备都继承了航天飞机遗产。这种高清晰维护模拟将给维护条件满足这种传统系统的条件提供必要信心。

星座计划

发动测试战神1号火箭发动机测试，战神1号运载火箭第一级是一个由五部分构成的可重复使用的固体火箭助推器，设计源于航天飞机项目可重复使用固体火箭发动机，它使用一种称为聚丁二烯丙烯腈(PBAN)的固体推进剂。火箭的第二级或上段将采用J-2X主发动机，燃料则是液氧和液氢。这张高清录像照片显示的是，马歇尔太空飞行中心第115试验台的一台40k内部氧化物J2X喷射器的试验点火，时间是在2007年9月9日。

屏蔽系统猎户座飞船热屏蔽系统原型，2007年11月13日，波音先进网络和太空系统公司的材料和处理工程师伊丽莎白·楚(Elizabeth Chu)检查热防护系统制造示范装置。这一装置是为美宇航局“猎户座”乘员探索飞行器项目开发。波音先进网络和太空系统公司同美宇航局签署了开发热屏蔽系统原型的合同。热屏蔽系统可以在航天器结束探月和低地轨道任务返回地球大气层时保护宇航员免遭炽热气体的伤害。肯尼迪航天中心新防雷击高塔，2008年11月25日，位于佛罗里达州的美宇航局肯尼迪航天中心39B发射台，吊车正准备将设备吊到新防雷击高塔上。这三个高塔每个高500英尺，顶部还各有一个100英尺高的玻璃纤维桅杆，支撑一套重要的电线系统。这套经过改善的防雷击系统可以为高度堪比航天飞机的战神1号火箭提供更多的安全保护。B发射台是战神火箭首次发射的地方。

核心组件星座计划J-2X 发动机核心组件，2007年9月20日，在位于密西西比州圣路易斯湾附近的美宇航局斯坦尼斯航天中心，工程师将设计用于星座计划的J-2X 发动机核心组件安装到A-1试验台。这一组件称为“Powerpack 1A”，工程师在2007年11月至2008年2月间对其进行了测试。Powerpack 1A包括一个气体发生器和发动机涡轮泵，它们最早开发用于20世纪60年代末期和70年代初期将美国人送上月球的阿波罗计划。工程师测试这些零部件以获取相关数据，这些数据可以帮助他们对涡轮机组进行改进，满足战神1号和战神5号火箭的高性能标准。

战神1号固体火箭发动机测试，2008年2月15日，美宇航局正在犹他州一处设施内对战神1号载人运载火箭(CLV)第一级TEM-13固体火箭发动机进行测试。