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NASA计划从小行星上摘取巨石:为火星任务做准备
2016-11-0713:44:34 来源:新浪科技
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  新浪科技讯 北京时间11月7日消息,据国外媒体报道,NASA正在策划一次颇具野心的新任务:向一颗小行星派去一架无人航天飞船,为宇航员打造一座太空基地。

   这架无人航天飞船将从小行星上“摘取”一块巨石,让它绕着月球旋转。未来的宇航员在前往火星执行任务之前,便可以先前往这处基地,为下一步任务做好准备。NASA还计划对小行星展开相关研究,测试各种能使小行星偏离航线的技术。有朝一日,这或许能挽救地球的命运。

   目前,NASA已经造出了所需的机械臂模型,并用一块巨石模型进行了测试。该模型能够帮助工程师们更好地了解从小行星表面抓取一块数吨重的巨石所涉及的复杂过程。其中的硬件部分包括三条机械腿,以及两条拥有7个自由度的机械臂,能够牢牢地抓住巨石。此次任务名叫“小行星重定向任务”(简称ARM任务,Asteroid Redirect Mission),计划于2021年12月发射升空。整项任务预计将花费14亿美元(约合94.5亿人民币),其中还不包括发射费用。

  今年八月,NASA批准小行星重定向任务进入设计与研发阶段。小行星重定向任务共包含两部分,既包含无人航天任务、又包含载人航天任务。该任务将对NASA执行火星任务所需的关键性能展开测试。其中载人航天任务预计将于2026年发射升空,目前还处于任务早期概念阶段。“对于小行星重定向任务来说,这具有里程碑式的重大意义,令人十分激动。”NASA副行政官罗伯特·莱特福特(Robert Lightfoot)。“小行星重定向任务还将对处于研发之中的多项新技术展开测试。”

   在该任务中,航天器将采用世界上最先进、最高效的太阳能电力推进系统,向近地小行星飞去。近地小行星指的是当小行星位于近日点时、距太阳距离小于1.21亿英里(约合1.95亿公里)的小行星。虽然NASA要到2020年才能正式决定以哪颗小行星为目标,但在研发过程中,NASA将小行星2008 EV5作为参照对象,今后可能还会有所变动。

   在前往月球轨道之前,ARM航天器会先对一种名叫“引力牵引器”的小行星偏移技术进行演示。航天器本身的重量加上巨石的重量,会对小行星产生微弱的引力,从而改变小行星的运行轨道。从小行星上抓取了一块巨石之后,在月球引力的帮助下,无人航天飞船会慢慢地将巨石引到月球轨道上。在2020年之后,它将成为NASA的一处实验基地。宇航员将会在该基地收集、提取各类样本,并开展其它人类-机器人协同任务,为NASA的火星任务做好准备。

   NASA曾经考虑过抓获一枚体积较小的小行星,让它同样围绕月球旋转,只不过半径要更大一些。但在开展了大量研究之后,NASA还是更倾向于从一颗较大的小行星上抓取一块巨石。虽然这样做的成本多出了近1亿美元(约合6.75亿人民币),但更利于NASA为登陆火星做准备。“在前往另一颗行星之前,我们需要对这些东西有所了解。”罗伯特·莱特福特表示。大约6500万年前,一颗小行星或彗星撞上了地球,导致地球气候出现巨变,恐龙和当时的其它许多生物也因此灭绝。

  目前为止,NASA已经有了三颗候选的小行星,但在2019年前还不会做出最终决定。在该任务中,一架由太阳能电力推进系统驱动的无人航天飞船将飞往目标小行星。选中了合适的巨石之后,探测器便会飞向小行星表面,部署好机械臂,抓住约为2至4米宽的巨石。“我们会选定多个目标,然后对它们进行评估。选定了一个目标之后,我们会先试上三到五次,如果不成,再前往下一个目标。”莱特福特介绍道。被抓住的巨石将和探测器一起逐渐进入月球轨道。这一过程预计将花费6年时间。

   探测器上还装有对接装置。2025年前后,NASA的猎户号宇宙飞船将携带两名宇航员飞往该小行星,届时将与探测器进行对接。NASA的终极目标是将人类送上火星。而他们表示,在实现这一目标的过程中,小行星重定向任务具有重要的里程碑意义。

   2020年之后,NASA将对一系列新的太空飞行技术展开测试,这也是该任务的一部分。而在2020年之前,NASA计划先向小行星发射一架无人航天飞船,从上面抓取一块巨石、并改变小行星的运行方向,将其引到月球的远逆行轨道上。

   随后,在2025年前后,当小行星抵达月球轨道的最远端时,宇航员将搭乘NASA的猎户号航天飞船,对这颗小行星展开进一步探索。科学家在论文中介绍了执行该任务的各种可行方案。其中包括先进的太阳能电力推进系统(简称SEP),要想把大型负载送入深空和火星轨道,该系统将起到至关重要的作用。太阳能电力推进系统又称离子推进系统,由太阳能电池板产生能量,可以将阳光转化为电磁场、使带电原子(离子)加速运行。这种驱动方式效率很高,并且大大减少了航天器需要携带的燃料,因此减轻了重量、降低了成本。

   而在接下来的载人任务中,宇航员将对经过了重新定向后的、围绕月球旋转的小行星展开探索,同时将利用这一特殊机会,测试新研发的太空飞行技术。新型对接设备目前也在研发之中。猎户座航天飞船上的宇航员将与无人航天飞船对接,并对小行星展开研究。此外,这些对接设备日后也可用来将猎户座飞船与“太空城”相连,甚至能用来储存货物和燃料。对于研究人员而言,宇航员从火星上收集的样本将是极为珍贵的宝藏。利用这些样本,科学家能够了解到更多与火星相关的知识,并更好地了解太阳系的历史。

   此外,从小行星上收集的样本也有助于NASA研发新的太空研究设备和技术。这些探索任务还将帮助我们更好地利用太空中的自然资源。例如,小行星和月球这样的岩质天体能够为我们提供足够的氧气和氢气,生产出可供呼吸的氧气、可以饮用的水、甚至火箭所需的燃料等。商用太空行业也对其表现出了浓厚的兴趣,希望未来能在小行星上开采矿藏资源。(叶子)

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