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為什么功率密度對(duì)NASA的月球勘測(cè)軌道飛行器很重要

作者: 時(shí)間:2025-09-08 來(lái)源: 收藏

LRO 電力系統(tǒng)電子 (PSE) 架構(gòu)包括可靠的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部和外部通信總線、固態(tài)斷路器和鋰離子電池充電管理。在工業(yè)自動(dòng)化中,優(yōu)化參數(shù)和上升沿死區(qū)時(shí)間有助于最大限度地減少損耗并提高

LRO 于 2009 年開(kāi)始執(zhí)行任務(wù),繞月運(yùn)行至少一年。它的任務(wù)是對(duì)月球進(jìn)行 3D 地圖,以定位未來(lái)的著陸點(diǎn)和資源,包括月球極地隕石坑中陰影的水冰沉積物。即使在今天,LRO 仍繼續(xù)繞月球運(yùn)行,提供當(dāng)前和以前的月球任務(wù)(包括阿波羅站點(diǎn))的月球著陸器和設(shè)備的圖像和精確位置。

第一艘成功登陸月球的私人航天器是奧德修斯號(hào)。這個(gè)月球著陸器是由總部位于休斯頓的 Intuitive Machines 公司建造的。它于 2021 年 2 月 22 日在月球南極附近著陸。

2024 年,LRO 確認(rèn)了第一個(gè)成功的日本月球調(diào)查智能著陸器 (SLIM) 的高精度著陸點(diǎn)軟著陸。

螢火蟲(chóng)的藍(lán)幽靈任務(wù)

LRO 能夠在 2025 年 3 月 2 日下午(航天器著陸后不到 10 小時(shí))在月球表面拍攝螢火蟲(chóng)航空航天公司的藍(lán)幽靈任務(wù) 1,名為“天空中的惡靈騎士”,月球著陸器。著陸點(diǎn)位于 Mare Crisium(又名危機(jī)之海),靠近 Mons Latreille(Mare Crisium 中部的一座孤月山)。這座山高出周圍的馬雷 150 米(圖 1)。

美國(guó)宇航局
從 LRO 看到 Mons Latreille
1. 從 LRO 看到的 Mons Latreille。Blue Ghost Mission 1 降落在這張圖片的左上角附近。

螢火蟲(chóng)宇航公司完成了為期 14 天的月球地面作業(yè)(日照 346 小時(shí))。藍(lán)幽靈 1 號(hào)在月球之夜運(yùn)行了五個(gè)多小時(shí)。最終數(shù)據(jù)于 2025 年 3 月 16 日下午 6:15 CDT 左右收到。這項(xiàng)工作是迄今為止在月球上最長(zhǎng)的商業(yè)行動(dòng)。

在螢火蟲(chóng)完美登月后,該團(tuán)隊(duì)開(kāi)始地面作業(yè),在月球日光期間以盡可能最好的科學(xué)數(shù)據(jù)取回所有 10 個(gè) 有效載荷。

Firefly Aerospace 首席執(zhí)行官 Jason Kim 興高采烈地評(píng)論道:“我們對(duì) Blue Ghost 實(shí)現(xiàn)的演示感到無(wú)比自豪,從首次在月球上跟蹤 GPS 信號(hào)到機(jī)器人鉆探和收集比以往任何時(shí)候都更深的月球表面科學(xué)。我們要非常感謝  商業(yè)月球工資服務(wù) (CLPS) 計(jì)劃和白宮政府為這次螢火蟲(chóng)任務(wù)提供基石。很榮幸能夠進(jìn)行科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn),支持未來(lái)的月球、火星等任務(wù)。

藍(lán)幽靈1號(hào)可以向地球傳輸超過(guò)119GB的數(shù)據(jù),其中包括51GB的科技數(shù)據(jù)(圖2)。

美國(guó)宇航局
藍(lán)幽靈月球任務(wù) 1
2. 月球上的藍(lán)幽靈任務(wù) 1。


有效載荷突破

藍(lán)幽靈 1 號(hào)在月球表面工作時(shí)的一些主要有效載荷里程碑包括:

  • 月球GNSS接收機(jī)實(shí)驗(yàn)(LuGRE):美國(guó)宇航局和意大利航天局于 3 月 3 日達(dá)到了一個(gè)歷史性里程碑,當(dāng)時(shí) LuGRE 成為第一個(gè)在月球表面采集和跟蹤地球?qū)Ш叫盘?hào)的技術(shù)演示。LuGRE 集成到 Blue Ghost 頂層甲板的天線萬(wàn)向節(jié)中,成功地采集并跟蹤了來(lái)自 GPS 和伽利略等衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) (GNSS) 信號(hào),這些信號(hào)在前往月球的途中和月球上。這一成就表明,類似 GPS 的信號(hào)可用于導(dǎo)航未來(lái)前往月球及更遠(yuǎn)地區(qū)的任何任務(wù)。

  • NGLR:安裝在藍(lán)幽靈的天線萬(wàn)向節(jié)上的下一代月球后向反射器 (NGLR) 成功反射了來(lái)自地球月球激光測(cè)距天文臺(tái) (LLRO) 的激光脈沖。該設(shè)備使科學(xué)家能夠準(zhǔn)確測(cè)量月球的形狀和與地球的距離,同時(shí)加深我們對(duì)月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的理解。

  • 萊西:該設(shè)備安裝在 Blue Ghost 的頂層甲板上的另一個(gè) Firefly 開(kāi)發(fā)的萬(wàn)向節(jié)上。月球環(huán)境日光層 X 射線成像儀 (LEXI) 能夠捕獲一系列 X 射線圖像,以研究太陽(yáng)風(fēng)和地球磁場(chǎng)的相互作用。它提供了有關(guān)太空天氣和地球周圍其他宇宙力量如何影響我們星球的見(jiàn)解。

  • LMS:藍(lán)幽靈在月球表面部署了四個(gè)系留月球磁王大地測(cè)深儀 (LMS) 電極,距離著陸器最遠(yuǎn)可達(dá) 60 英尺。頂層甲板上方的一根六英尺高的桅桿使有效載荷團(tuán)隊(duì)能夠測(cè)量電場(chǎng)和磁場(chǎng),同時(shí)更多地了解月球的成分,最遠(yuǎn)可達(dá) 700 英里(距月球中心距離的三分之二)。

  • 輻射PC:RadPC 集成在 Blue Ghost 的頂層甲板下方,展示了一臺(tái)計(jì)算機(jī),該計(jì)算機(jī)在前往月球的途中能夠承受太空輻射,包括通過(guò)地球的范艾倫帶和月球表面。

  • RAC:安裝在藍(lán)幽靈下層甲板上方的風(fēng)化層附著表征 (RAC) 儀器檢查了月球風(fēng)化層如何粘附在暴露于月球環(huán)境的各種材料上。它使該行業(yè)能夠更好地測(cè)試、改進(jìn)和保護(hù)航天器、宇航服和棲息地免受月球磨蝕性風(fēng)化層的影響。

  • 頭皮:藍(lán)幽靈號(hào)下層甲板下方安裝有用于月球羽流表面研究 (SCALPSS) 儀器的立體相機(jī),該儀器在航天器月球下降和著陸月球期間捕獲圖像。它還深入了解了發(fā)動(dòng)機(jī)羽流對(duì)月球表面的影響,以促進(jìn)未來(lái)的機(jī)器人技術(shù)和載人登月。

  • 立斯特:同樣安裝在藍(lán)幽靈號(hào)下層甲板下方的用于快速地下熱探索的月球儀器 (LISTER) 有效載荷在月球表面鉆了大約三英尺,以測(cè)量月球內(nèi)部的溫度和熱流。這種氣動(dòng)氣動(dòng)鉆機(jī)是最深的機(jī)器人行星地下探測(cè)器。

  • 月球 PlanetVac:該裝置部署在藍(lán)幽靈的地表通道臂上,Lunar PlanetVac 使用加壓氮?dú)獬晒Φ貜脑虑蚴占⑥D(zhuǎn)移和分類了月球風(fēng)化層。事實(shí)證明,它是未來(lái)機(jī)器人樣品采集的低成本、低質(zhì)量解決方案。

  • 編輯:電動(dòng)防塵罩 (EDS) 也部署在 Blue Ghost 的水面通道臂上。它利用玻璃和散熱器表面的電動(dòng)力成功地提升和去除了月球風(fēng)化層。這些結(jié)果證實(shí)了 EDS 是未來(lái)月球和行星際表面作中粉塵緩解的有前途的解決方案。

藍(lán)幽靈 14 天任務(wù)完成

藍(lán)幽靈現(xiàn)在正躺在月球近側(cè)一個(gè)充滿火山物質(zhì)的古老隕石坑中。其最終行動(dòng)和活動(dòng)包括:

  • 航天器展開(kāi)了可以向地球傳輸大量數(shù)據(jù)和視頻的 X 波段天線。

  • 美國(guó)宇航局與螢火蟲(chóng)一起正在驗(yàn)證這 10 項(xiàng)技術(shù)和科學(xué)演示是否運(yùn)作良好。任務(wù)團(tuán)隊(duì)正在收集航天器關(guān)于藍(lán)幽靈下降期間月球土壤如何作用的數(shù)據(jù),以研究月球內(nèi)部熱流。

  • 3 月 14 日,當(dāng)?shù)厍蛟谥扅c(diǎn)上投下陰影時(shí),發(fā)生了日食。

  • 就在月球夜幕降臨之前,藍(lán)幽靈會(huì)拍攝到“月球地平線輝光”的照片圖像,這是一種現(xiàn)象,而月球塵埃會(huì)短暫懸浮!

  • 任務(wù)開(kāi)始 14 天后,藍(lán)幽靈的著陸點(diǎn)陷入了一個(gè)月球之夜。著陸器將不得不僅依靠電池供電,因?yàn)樵摴驹噲D使其在 -250°F (-130°C) 等低溫下工作。

  • 在藍(lán)幽靈的行動(dòng)結(jié)束時(shí),它將永遠(yuǎn)保持在月球表面的原樣。

藍(lán)幽靈為什么不去月球南極?

美國(guó)宇航局科學(xué)任務(wù)局副局長(zhǎng)尼古拉·福克斯博士評(píng)論說(shuō):“我們不想每次都去同一個(gè)地方,因?yàn)槲覀兿朐絹?lái)越多地了解月球。就像去度假一樣。你不想一直去同一個(gè)地方。當(dāng)我們準(zhǔn)備將宇航員送回時(shí),我們希望確保我們了解所有區(qū)域,我們?nèi)詫?duì)宇航員安全進(jìn)行表征,但我們也在研究最有趣的區(qū)域在哪里。

Fox 博士還評(píng)論說(shuō),Blue Voice 上的 10n 儀器“就像一個(gè)整體套件,非常適合我們將要去的地區(qū)。LRO 任務(wù)在一個(gè)名為 Mons Latreille 的古老火山特征附近進(jìn)行,該火山位于月球可見(jiàn)面的遠(yuǎn)東邊緣,就在月球赤道以北。

“你知道你的送貨服務(wù),你選擇你想讓你的包裹去的地方,這就是我們所做的,螢火蟲(chóng),”福克斯博士說(shuō)。

引用

1. “用于 NASA 的高電力系統(tǒng)電子設(shè)備”,A. Hernandez-Pellerano、R. Stone 和 J. Travis,NASA 戈達(dá)德太空飛行中心;B. Kercheval 和 G. Alkire,MEI Technologies;V. Ter-Minassian,諾斯羅普·格魯曼公司。

2.“螢火蟲(chóng)航天成功完成月球14天的地面作業(yè)”,螢火蟲(chóng)航天,2025年4月28日。



評(píng)論


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