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EDN编辑在NASA:准备朝火星出发!

2017-09-13 Steve Taranovich 阅读:
美国太空总署位于佛罗里达州的肯尼迪太空中心今年庆祝其Launch Complex 39B火箭发射坪启用五十周年,笔者这次深入探访该人类登陆月球的起点,见证科学家们正在为火星任务付出的努力…

美国太空总署(NASA)在2017年6月14日庆祝位于佛罗里达州肯尼迪太空中心(Kennedy Space Center)的39B发射复合体 (Launch Complex 39B;LC-39B)启用50周年;笔者最近造访此地,让我回想到1961年5月5日星期五那一天,我11岁。urkednc

当时航天员Alan B. Shepard, Jr.乘坐狭小的水星计划(Mercury)航天飞机「自由七号」(Freedom 7),成功执行了15分钟26秒的次轨道(suborbital)飞行任务,也成为第一位进入太空的美国人;而我也是在那天立志成为一个电子工程师。urkednc

在那一天,顶部搭载「自由七号」的水星-红石三号(Mercury Redstone 3)火箭,从佛罗里达州卡纳维尔角(Cape Canaveral)美国空军基地五号发射复合体(Launch Complex 5)发射时,我整天盯着ABC的转播、没有错过任何报导;自此美国也展开了登陆月球的旅程。urkednc

就在2017年,我非常荣幸获得深入LC-39B幕后参观的机会;两年内,将执行载人太空任务Exploration Mission-1 (EM-1)的猎户座宇宙飞船(Orion Spacecraft)将会从此地以太空发射系统(Space Launch System,SLS)──号称史上最强的火箭──搭载发射,其终极目标是在2030年之后实现登陆红色星球──火星的深太空任务,让人类足迹首次踏上地球以外的星球。urkednc

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NASA最新研发的SLS载人航天飞机发射系统(图片来源:NASA)urkednc

笔者的NASA肯尼迪太空中心园区之旅,是由NASA通讯办公室的Matthew Miller陪同,他还介绍我认识了年轻有为的LC-39B副项目经理Nick Moss,他是机械工程师出身,但对于发射复合体的各个方面都非常了解,并为我详细介绍了此地正在为猎户座宇宙飞船以及SLS火箭所打造之关键功能应用到的电子技术。urkednc

LC-39B发射坪改建工程

39B发射坪是在1960年代开始建造,这也是成功让美国航天员登陆月球的阿波罗号(Apollo)航天飞机任务起点;而此地将重新打造为航天员登陆火星任务的出发点。urkednc

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1966年3月7日,建筑工人为39B发射平台浇灌混凝土(图片来源:NASA)urkednc

原本NASA计划以「战神」(Ares)发射猎户座宇宙飞船,也就是在NASA航天飞机于2011年全部退役之后执行载人太空任务的飞行器,但「战神」计划在2010年被当时的美国总统欧巴马(Barack Obama)取消,之后NASA又指定SLS做为飞越地球轨道的航天员任务发射器。urkednc

目前正在进行的LC-39B改建工程有以下几个重点:添加新通讯系统以及线路系统;替换环境控制系统(Environmental Control System);添加新的暖气、通风与空调系统;替换发射坪周边内部的多个水道系统管线。urkednc

还有在阀门复合体安装新的点火过压/隔音旁通阀(bypass valves),以及强化/替换发射坪表面的履带(crawlerway)、翻新发射坪低温推进剂(cryogenic propellant)储存区。接下来本文将带领读者们看更多这些新建工程的细节,还有近距离观察发射坪的导焰槽(Flame Trench)。urkednc

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笔者与LC-39B副项目经理Nick Moss (左)后方的就是39B 发射坪的导焰槽;SLS的排出的火焰会直接随着水流方向从我们站的地方被导引向北。朝向北方的导焰槽长度约571英呎、宽度58英呎,高度则为42英呎(图片来源:Loretta Taranovich)urkednc

由航天飞机发射任务改变用途的两侧导焰板(flame deflector)正在整修,并将重新安装在导焰槽任一侧的平台高度位置,用以降低平台与SLS火箭的损伤。在上图后方右侧可以看到上面有一个黑色数字3的柱子,左边则有数字为6的相同柱子;它们是支撑SLS发射平台的六根主要支柱之中的两根。urkednc

下图是将载运SLS发射平台到39B发射坪的履带运输车(crawler);运输车会将发射平台以及其上的SLS载运至发射坪,然后缓慢由地面升高至发射坪的表面位置。urkednc

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像这样的运输车将会载运SLS发射平台至不远处的39B发射坪(图片来源:Loretta Taranovich)urkednc

NASA的履带式运输车是史上体积最庞大的车辆之一,在过去50年来一直都是以这种车辆载运NASA的火箭与宇宙飞船到发射坪上,而未来的太空任务也将继续使用这种工具。专门载运SLS与猎户座宇宙飞船的运输车正在进行改装。urkednc

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履带式运输车的履带胎面皮带「鞋」;每一个约7.5英呎(2.2公尺)长、1.5英呎宽(0.45公尺);每辆运输车上有8个履带式轮胎,每个轮胎上会有57个这样的鞋子(图片来源:Loretta Taranovich)urkednc

下图就是SLS的发射平台;在SLS移往39B 发射坪之前会安装在此平台上。而履带式运输车会载运此发射平台缓慢移动到发射坪。urkednc

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SLS火箭发射平台(图片来源:Loretta Taranovich)urkednc

在佛罗里达州满布雷暴的天空中,雷击会是一个非常严重的问题;如果不幸遭遇雷击,可能会对火箭发射造成灾难性的影响。阿波罗十二号(Apollo 12)航天飞机就在爬升通过的佛罗里达云层时遇到雷击;这是因为云层产生了微弱电场,让该艘航天飞机被击中两次,并非是因为自然发生的闪电。urkednc

以上事件让NASA注意到自然的闪电、以及因触发而造成的雷击问题;在几年之后,挑战者号航天飞机(Challenger Space Shuttle)在执行STS-8任务发射时,发射坪也曾遭遇雷击。为此NASA开发了一些非常聪明的方法,来避免这种突发性自然现象危及航天员以及发射坪上的各种设备。urkednc

继续阅读:

EDN编辑在NASA:火箭发射坪是如何避雷、如何导焰的?urkednc

EDN编辑在NASA:火箭发射坪上的水塔是做什么用的?urkednc

(原文发表于Aspencore旗下EDN美国版,Judith Cheng编译)urkednc

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Steve Taranovich
EDN资深技术编辑。Steve Taranovich是EE Time姊妹网站Planet Analog的主编,也是EDN的高级技术编辑。 Steve在电子行业拥有40年的从业经验。 他在纽约布鲁克林理工大学获得电子工程硕士学位,在纽约布朗克斯纽约大学获得BEEE学位。 他还是IEEE长岛教育活动委员会主席。 他在Burr-Brown和德州仪器公司工作多年,在模拟设计方面有丰富的经验,并有着嵌入式处理的教育背景。 Steve做了16年的电路设计工程师,随后他成为Burr-Brown Corp的首批现场应用工程师之一,并成为他们首批前往欧洲、印度和中国的全球客户经理之一。
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