NASA測試的太陽能電力推進系統(tǒng)。 HALO部分。 “門戶”項目示意圖。

美國國家航空航天局（NASA）的Artemis計劃的主要目標之一是在月球上建立第一個長期存在的基地。實現(xiàn)這一目標的支持性基礎(chǔ)設(shè)施的一個關(guān)鍵部分是“門戶”（Gateway）項目，一個將圍繞月球運行的太空前哨。長期而言，“門戶”項目將作為深空探索的一個中轉(zhuǎn)站。

在“門戶”的開發(fā)周期中，現(xiàn)在仍屬早期。到目前為止，NASA已將“門戶”的開發(fā)集中在支持登陸所需的初始關(guān)鍵元素上：即動力和推進元件（PPE），居住和后勤前哨（HALO），以及后勤能力。

“門戶”是NASA圍繞月球的軌道前哨，也是Artemis的一個關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，它的動力裝置正在進行一些電力推進系統(tǒng)的測試。

由Maxar技術(shù)公司制造的動力和推進元件（PPE）為“門戶”提供動力、高速通信和推進力，用于繞月飛行和在不同軌道之間的轉(zhuǎn)運。PPE將在綜合航天器發(fā)射前與居住和后勤前哨（HALO）相結(jié)合，目標是在2024年底由SpaceX“獵鷹”重型火箭發(fā)射。隨著未來幾年整個“門戶”前哨站的組裝，這些元素將成為“門戶”載人運行和各種科學和技術(shù)早期展示的中心。

PPE工程團隊正在進行廣泛的電力推進系統(tǒng)測試活動，以更好地了解“門戶”在各種任務(wù)情況下的性能。該測試使工程師和任務(wù)規(guī)劃人員能夠隨時調(diào)整該系統(tǒng)，以確保其滿足Artemis任務(wù)期間的探月要求。

太陽能電力推進是“門戶”的理想選擇，因為這些系統(tǒng)利用太陽的能量，將其轉(zhuǎn)化為動力，然后利用這些動力產(chǎn)生長期的、高效的推力，提供任務(wù)的靈活性并降低成本。PPE將使用一個6千瓦和一個12千瓦的電力推進系統(tǒng)。每個系統(tǒng)都包含幫助航天器有效推力的各種組件：推進器、動力處理單元（PPU）、調(diào)節(jié)用于推進的氣體（如氙氣）流量的流量控制器等等。多家公司，包括主承包商Maxar以及航空噴氣-洛克達因和Busek公司正在為PPE提供電力推進技術(shù)。

航天器的推進和電力推進系統(tǒng)的開發(fā)版本正在位于克利夫蘭的NASA格倫研究中心進行測試。這些工作包括首次對6千瓦的系統(tǒng)進行端對端測試，以驗證Maxar公司的飛行PPU和Busek公司的6千瓦試驗推進器之間的變化和技術(shù)互動，以及用12千瓦的原型推進器對Maxar公司更大的12千瓦PPU進行驗證。該團隊還使用航空噴氣-洛克達因公司的先進電力推進系統(tǒng)（AEPS）12千瓦試驗推進器進行了端到端測試。第一階段的測試于4月中旬結(jié)束，成功地展示了使用航空噴氣-洛克達因公司的推進器與Maxar公司的PPU和氙氣流量控制器的操作。NASA計劃繼續(xù)測試PPE的推進系統(tǒng)，以減少航天器的整合和操作風險。

在測試過程中，每個系統(tǒng)都在整個任務(wù)的功率范圍和參數(shù)上顯示正常。此外，在測試期間，工程團隊完成了各種啟動、關(guān)閉序列以及推進器節(jié)流，以模擬繞月運行。這些對兩個電力推進系統(tǒng)的測試對最終確定設(shè)計、要求和能力非常重要。

(相關(guān)資料圖)

推進系統(tǒng)里程碑式的測試，表明初始開發(fā)階段的進展相當順利，而此后將開始關(guān)鍵設(shè)計審查和今年晚些時候的航天器地面測試。地面測試后，航天器將被交付，并在發(fā)射前最終與居住和后勤前哨整合。

這是有史以來，飛行器最高功率電力推進系統(tǒng)的可靠試運行，是綜合航天器完成從地球軌道到月球軌道轉(zhuǎn)運的重要支撐。它對于“門戶”作為宇航員的地外之家和支持Artemis項目以及未來任務(wù)的月球微重力實驗室的運作至關(guān)重要。

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