傳統的太空飛行器推進系統依賴易揮發的燃料,以及用於不同太空機動任務的分離式、笨重系統。NASA 正致力於改變這種模式。位於阿拉巴馬州亨茨維爾的 NASA 馬歇爾太空飛行中心(Marshall Space Flight Center)的工程師們,最近對一款新型小型衛星完成了一系列嚴格的環境與物理測試,該衛星旨在使太空飛行更安全、更有效率。

ASCENT(Advanced Spacecraft Energetic Non-Toxic)推進雙模式任務,是一項飛行演示任務,展示一款大小約如一個大鞋盒的太空飛行器。該任務將測試一個單一的整合式推進系統,該系統使用一個共用的燃料箱來供應兩種不同類型的引擎。

通常,太空飛行器會攜帶兩種獨立的推進系統來導航:一種用於快速移動(如進入軌道)的高推力化學系統,以及一種用於維持位置等高度有效、緩慢機動的低推力電力系統。這需要多個燃料箱和沉重的管路,佔用了寶貴的空間和重量。

正在開發的這款太空飛行器使用一種名為 ASCENT 的單一無毒推進劑。透過從一個中央燃料箱同時供應高推力燃燒引擎和低推力電噴霧推進器,該太空飛行器節省了關鍵的質量和體積。對於未來的任務,這意味著有更多空間用於科學儀器,並能夠使用較小型、成本較低的火箭發射。

將此概念帶入飛行需要全國性的協作努力。雖然 NASA 馬歇爾中心負責管理任務,但該太空飛行器依賴麻省理工學院開發的電噴霧推進器、Plasma Processes 公司製造的化學推進模組,以及喬治亞理工學院整合的太空飛行器總線。

NASA 馬歇爾中心該演示任務的專案經理 Nehemiah Williams 表示:「有很多零碎的東西,以及許多小挑戰,當然也有一些大挑戰。但確保所有這些不同團隊的推進系統功能正常,是任務成功的關鍵。」

在太空飛行器能夠在低地球軌道的嚴酷環境中安全運行之前,它必須在地面通過一系列測試。在過去幾個月裡,馬歇爾中心的工程團隊在該中心的小型太空飛行器服務與整合實驗室(Small Spacecraft Servicing and Integration Lab)對飛行硬體進行了嚴格測試。

為了驗證統一推進系統的完整性,團隊進行了廣泛的洩漏測試。工程師們在真空室內對太空飛行器進行了加壓氦氣洩漏測試,以確保太空飛行器密封的完整性,成功證明這些密封件按預期工作。由於該系統共用單一的 ASCENT 推進劑燃料箱來供應兩種不同類型的推進器,確保燃料管路和閥門完美密封對於任務安全和成功至關重要。

團隊還對太空飛行器進行了熱真空測試。太空是一個無情的環境,其特點是完全沒有空氣和極端的溫度波動。透過將太空飛行器放置在模擬這些嚴酷條件的專用真空室內,工程師們可以確保電子設備、推進器和機械系統在進入軌道後能夠正常運行。

此外,太空飛行器還進行了旋轉測試。就像汽車的輪胎一樣,太空飛行器需要完美平衡。旋轉測試測量太空飛行器的質量特性和質心。這驗證了立方衛星穩定飛行和維持正確姿態的能力,使其天線能夠與地球通信,太陽能電池板能夠準確捕捉陽光。

隨著環境與物理測試現已完成,該任務正進入最後的準備階段。團隊將完成最終的系統檢查,整合太空飛行器的太陽能陣列,並將硬體運往發射目的地。

ASCENT 推進雙模式任務預計最快於 10 月 1 日,作為 SpaceX Falcon 9 火箭的酬載,從加州的范登堡太空軍事基地發射升空。

一旦部署到約 325 英里(約 523 公里)高的地球軌道,該太空飛行器將開始為期九個月的任務。在初步的檢查期之後,操作團隊將執行短時間的化學和電力機動。如果成功,該太空飛行器將花費數月時間執行多次軌道提升和降低機動,在高性能和低性能引擎之間交替,以證明雙模式概念在太空中有效。

ASCENT 推進雙模式任務由 NASA 總部華盛頓研究與技術任務總署(Research and Technology Mission Directorate)內的小型太空飛行器與分散式系統(Small Spacecraft & Distributed Systems, SSDS)負責管理和資助。SSDS 位於加州矽谷的 NASA 研究中心(Ames Research Center)。

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