繞月飛行維生系統進展如何？美國人準備好了嗎

NASA將與SpaceX聯手研發和測試維生系統，以確保乘坐SpaceX載人飛船Crew Dragon的付費游客在繞月飛行時能夠活著回來。

據每日郵報報道，美國宇航局（NASA）已經證實，開始與美國太空探索技術公司SpaceX聯手研發和測試維生系統，以確保乘坐SpaceX載人飛船Crew Dragon的付費游客在繞月飛行時能夠活著回來。此外，這套維生系統也將被用于NASA的“商業航天員計劃”，即將在地球與國際空間站之間接送宇航員。同時，SpaceX的其他太空任務也可能用到。

這套維生系統簡稱ECLSS，是Environmental Control and Life Support System的縮寫，即環境控制與生命支持系統。它是由機械、管道、箱槽以及傳感器等組成的復雜網絡，為宇航員提供空氣和其他維持生存的必要條件。NASA“商業航天員計劃”船員系統負責人布萊恩·丹尼爾（Brian Daniel）說：“ECLSS及其子系統對開發人員形成了獨特挑戰，這類系統必須確保對人類安全來說至關重要的參數進行嚴格控制，比如溫度、二氧化碳水平、氧氣水平以及艙內壓力等。維生系統的各項功能不僅要健全，需要有容錯能力，還需要確保在整個任務期間持續發揮作用。”

盡管由制造航天器的公司對ECLSS系統進行測試，但NASA工程師需要驗證結果，看其是否滿足飛行安全與可靠性操作的要求。波音公司和SpaceX都在為“商業航天員計劃”制造航天器、發射系統以及操作網絡，后者甚至制造了測試版本的Crew Dragon，專門用于評估維生系統。SpaceX表示，ECLSS Module以盡可能接近可操作飛船的規格建造，為此在制造和測試過程中獲得的知識可被順利傳給飛行版本的飛船。

ECLSS系統還可為太空服提供空氣、維持艙內壓力、調節飛船內部所有環境因素，比如溫度和濕度等。此外，這套復雜的系統擁有滅火功能，并過濾掉空氣中宇航員呼出的二氧化碳。它在很大程度上非常依賴計算機軟件，后者可在飛行過程中幫助宇航員自動進行操作調整。即使進入Crew Dragon飛船內部，宇航員依然需要穿上“發射-進入太空服”，以防飛船艙室泄露或其他緊急情況，比如發射終止等。

在早期開發階段，工程師們曾被密封在ECLSS Module中4個小時，ECLSS為他們提供氧氣和氮氣混合氣體。這種情況與參與飛船飛行的情況非常相似。SpaceX負責開發維生系統的工程師尼古拉斯·利馬（Nicolas Lima）表示：“不同于單純的依賴計算機模擬和分析，ECLSS Module允許我們進行測試，并觀察Crew Dragon飛船中的維生系統，它們可自動控制真實船艙中的環境。我們已經對ECLSS Module進行了廣泛測試，并將繼續致力于改善龍飛船的設計和操作，最終確保船員安全。”

按照NASA的“商業宇航員計劃”，Crew Dragon飛船將攜帶宇航員前往國際空間站。這種飛船將搭載獵鷹9號火箭發射升空，它們會在美國佛羅里達州NASA肯尼迪航天中心的Complex 39A發射架上起飛。此外，波音公司也正制造名為CST-100 Starliners的飛船，它也可以將宇航員送上國際空間站。NASA已經與這兩家公司簽署合同，它們將輪流前往空間站接送宇航員，但首先會對這些設備進行飛行和操作測試。

Crew Dragon中的ECLSS Module包括透明的地板面板，它不會被復制在操作飛船上。飛船的其余部分則會盡可能地按照飛行版Crew Dragon建造，透明面板只會放置在測試模板上，以便工程師們可以觀察ECLSS系統的運行狀態。一旦NASA專家證明飛船、發射系統以及其他系統的安全性和可靠性，ECLSS系統以及安全飛船上的其他必備設備將在軌道上接受最終測試。

SpaceX的Crew Dragon高6米、寬4米，每次最多可乘坐7名宇航員。SpaceX表示：“龍飛船2012年創造了歷史，它成為世界上首艘向國際空間站運送補給的商業太空船。這樣的壯舉此前只有政府機構能夠勝任。但從一開始，龍飛船就被設計供人乘坐，如今SpaceX正完成必要的改進，以實現這個目標。Crew Dragon載人飛船可以為宇航員們提供愉快的旅程。它有4扇窗戶，乘客可以在座位上觀賞地球、月球以及廣闊太陽系的壯美景色。這些座位都是利用高級碳纖維和阿爾坎塔拉布做成的。”

Crew Dragon載人飛船將會取代俄羅斯聯盟號飛船，從國際空間站接送美國宇航員。NASA希望在2年內，波音和SpaceX這兩家私人太空公司能夠開始送宇航員入軌，并減少對俄羅斯飛船的依賴。與聯盟號飛船不同，Crew Dragon會使用推進器著陸，而非墜入海洋。SpaceX表示：“這套系統還能讓龍飛船像直升機那樣精確地降落在地球或其他行星上，讓星際旅行成為可能，不必再受到在海洋著陸的限制。”

Crew Dragon上還有先進的緊急逃生系統（已經于2017年年初測試過），如果發生意外，它可以將宇航員迅速帶到安全環境，就像在迪士尼樂園中體驗重力。對于飛船上的宇航員來說，這該是一次平靜的旅行。ECLSS系統可為他們提供舒適而安全的環境。在旅行期間，飛船上的宇航員可以將艙內溫度設置在18到26攝氏度之間。

Crew Dragon的顯示器可提供飛船狀態的實時信息，包括飛船在太空中的位置、可能的目的地以及飛船上的環境等。除非在緊急情況下，宇航員們不必控制飛船飛行。Crew Dragon將是全自動飛船，也可以被飛船上的宇航員或遠在地球的SpaceX任務團隊監視和控制。2017年年初，SpaceX成功發射了Crew Dragon飛船，將來其可能將宇航員送入軌道。Crew Dragon已經證明，如果發射架上出現緊急情況，比如爆炸危險，它可脫離火箭，以保護宇航員安全為首要任務。

今天的測試名為“發射終止實驗”，在佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地的Complex 40發射架上進行。實驗包括發生模擬緊急情況，載人飛船被發射到安全環境中。這些飛行只持續99秒鐘，比預計時間短8秒鐘，但依然成功地證明，它可以確保宇航員安全。舉例來說，如果運載飛船的火箭出于某種原因發生危險，Crew Dragon飛船可與火箭脫離，將宇航員發射到其他地方。

要想制造出可確保人類安全的飛船，它必須通過這種測試。Crew Dragon的每個引擎可產生6800公斤推力，有望將飛船推離地面1500米高處。在此次測試中，Crew Dragon飛船降落早距離岸邊1.6公里的大西洋中，并被救援團隊找回。將來執行太空任務時，Crew Dragon可能會在陸地上降落。它可以接送7名宇航員，SpaceX還計劃利用它執行火星任務。

由于以測試為目的，此次飛行Crew Dragon上沒有真人，只有名為巴斯特的假人。它身上安裝了各種傳感器，以便了解人類在從危險發射臺上逃離后需要應對的加速。幸運的是，測試不需要完美，主要目標是獲取盡可能多的數據，它們對于Crew Dragon在2017年執行首次載人任務至關重要。但此次測試也具有重要的里程碑意義，SpaceX的終極目標是將宇航員送入太空。

SpaceX任務保證副總裁漢斯·庫尼斯曼(Hans Koenigsmann)稱：“這也是SpaceX被創建的初衷，最終是為了人類太空飛行。這是我們首次對Crew Dragon進行重大測試。”飛船上配有許多傳感器，包括溫度傳感器、聲音傳感器以及麥克風，以盡可能多地收集數據。庫尼斯曼說：“它基本上可以成為飛行的儀表甲板。測試完成后，我們可以獲得許多數據。”

Crew Dragon的下個目標將是飛行中終止實驗。屆時，在實地發射測試中，同樣的發射終止系統將被用于幫助飛船逃到安全環境中。下次測試有望在2017年晚些時候進行，飛赴國際空間站將從2017年開始。SpaceX下次向國際空間站運送補給將在6月15日進行。

【編者按】：本文轉自網易科技微信公眾號。

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