探测木星:SpaceX 刚刚获得了NASA 的另一份重要合同

2019 年,载有“阿拉伯星”(Arabsat)6A 型通信卫星的SpaceX重型猎鹰火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心升空(路透社)
2019 年,载有“阿拉伯星”(Arabsat)6A 型通信卫星的SpaceX重型猎鹰火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心升空(路透社)

美国宇航局备受期待的探索最大行星木星的任务已正式确定。

据美国宇航局官员称,作为价值约 1.78 亿美元合同的一部分,价值 42.5 亿美元的“欧罗巴快帆”(Europa Clipper)将搭载 SpaceX 公司的“重型猎鹰”火箭升空。

如果一切按计划进行,“欧罗巴快帆”探测器将于 2024 年 10 月从美国宇航局位于佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空,并于 2030 年 4 月抵达木星。“欧罗巴快帆”任务将近距离掠过木卫二40多次,即大约四个地球年之后,旨在探究这颗冰冻卫星的地下海洋以及生命在此繁衍生息的潜力。

周五宣布的消息标志着 SpaceX 取得了重大胜利,因为“欧罗巴快帆”最初计划在美国宇航局最新的大型发射器太空发射系统 (SLS) 上飞行。据悉,航空航天巨头波音公司是 SLS 核心级和上级以及飞行电子设备套件的设计、开发、测试和生产的主要承包商。

国会授权

“欧罗巴快帆”于 2015 年获得美国宇航局的正式批准。在其任务过程中,探测器讲多次掠过月球,为研究人员提供了观察这个冰冷世界的机会,其中许多人认为,在这个星球冰冷外壳之下存在着一个海洋。

为此,探测器携带了一套科学仪器,这些仪器将帮助科学家弄清楚月球是否可以支持生命存在。

自成立以来,“欧罗巴快帆”在法律上必须在 NASA 的太空发射系统 (SLS) 上发射。但由于 SLS 的永久延迟和成本超支,这种情况最近发生了变化。

为此,美国宇航局一再敦促国会考虑允许“欧罗巴快帆”在商业航天器上飞行。据美国宇航局监察长称,改用其他的搭载器可以为任务节省多达 10 亿美元。

2019 年 7 月,美国宇航局的太空发射系统移动发射器位于佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心的 39B 发射台上(路透社)

太空发射系统(SLS)是NASA的下一个月球火箭。强大的发射器旨在将有效载荷送入深空,其中第一次试飞任务定于今年晚些时候发射,这枚火箭的威力超过了土星五号,将在环绕月球的轨道上发射,在运送人员和货物之前,测试发射器的运载能力。

重型运载工具遇到了挑战,但多亏了国会的一些强大盟友,这项计划已经持续了多年,即使它已经超过预算和截止日期。

SLS 的首次飞行原本应该在 2017 年进行,但这项任务已被推迟到 2021 年 11 月,尽管该任务的所有硬件都在佛罗里达州,但 NASA 的监管机构仍然表示,这项计划仍然“极不可能”。

随着前四枚 SLS 火箭致力于让人类重返月球,目前尚不清楚“欧罗巴快帆”何时可以使用其中一枚火箭,这种不确定性导致众议院为另一种选择打开了大门:商业运载火箭。

商业交易

众议院在其 2021 年拟议预算中表示,美国宇航局将在 2025 年之前发射“欧罗巴快帆”,到 2027 年执行尚未正式公布的任务,如果SLS对这两项任务“可用”的话。

团队成员表示,措辞的变化为 SLS 的商业替代方案提供可能性,快帆团队开始为这两种突发事件做计划——这是双重职责,对任务的进展产生了负面影响。

接近任务的消息人士告诉半岛电视台说, “我们正在考虑几种不同的选择,”并补充说,“包括猎鹰重型和其他类似的运载火箭,同时仍在为SLS做计划。”

尽管如此,一切都在 1 月份发生了变化,当时团队接收到国会新指示,即:继续选择可行的商业选项,“欧罗巴快帆”项目团队成员鲍勃·帕帕拉多解释说。

他告诉半岛电视台说,“在 1 月下旬,我们收到了一份备忘录,指示该项目‘立即停止维护 SLS 兼容性的努力,并推进商业运载火箭’。”

当时,NASA 发出了正式的提案征集通知,并花时间审查了这些选项。据该机构称,“重型猎鹰”火箭是最好的选择。

2021 年 4 月,SpaceX 的“龙”飞船搭载猎鹰 9 号火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心39A 号发射台升空,将4名宇航员送往国际空间站(路透社)

商业飞行的好处

选择商业制造重型火箭既带来了挑战,也带来了好处。

尽管拥有多种选择,但没有一个可用的商业选择足以推动“欧罗巴快帆” 踏上 SLS 将采取的同一旅程。因此,“欧罗巴快帆”的旅程将需要大约五年半时间,而不是三年。帕帕拉多表示,探测器将需要分别在 2025 年 2 月和 2026 年 12 月沿途对火星和地球进行加速“重力辅助”飞行。

商业发射器还需要一个启动级,这是添加到火箭顶部的额外级,以增强其动力。

目前尚不清楚使用私人火箭的决定将如何影响“欧罗巴快帆”的整体成本。NASA官员表示,商业发射器不会像 SLS 那样昂贵,但额外的旅行时间将增加任务成本。

美国宇航局面临一个难题:“欧罗巴快帆”是待在仓库里等待乘坐 SLS 火箭飞行的机会,还是采取需要更长时间才能到达木星的方案?

这一决定导致 NASA 最终选择“欧罗巴快帆”搭载“重型猎鹰”火箭升空。

行星协会(Planetary Society)的首席倡导者凯西·德里尔(Casey Drier)告诉半岛电视台说,这对 NASA 来说是一笔划算的交易。他并表示,“猎鹰重型火箭的报价为 1.78 亿美元,比搭载擎天神5号运载火箭发射火星恒心漫游车的成本低 6500 万美元,”这比 SLS 估计的 20 亿美元节省了大量资金。

SpaceX 于 2018 年首次发射了猎鹰重型火箭,甚至连其首席执行官埃隆·马斯克也感到震惊,他不确定火箭是否会成功。

没过多久,人们对这架重型火箭的信心大大提升了,因为这款重型火箭在第一次执行任务几个月后就获得了一份利润丰厚的空军合同,这笔价值 1.3 亿美元的交易包括发射空军太空司令部 52 号卫星,据悉,该卫星将于今年晚些时候发射。

SpaceX还从美国宇航局获得了另一份重要合同,即将利用猎鹰重型火箭发射月球前哨站相关组件,这是美国宇航局月球架构的重要组成部分。

要发射任何类型的科学或行星任务,运载火箭必须满足某些要求并经过严格的审查过程,这对于典型的通信卫星来说是不会发生的。

根据美国宇航局的发射服务计划——该部门负责监督所有无人驾驶航天器的发射——获得新的认证是一个漫长的过程,可能需要长达两年的时间。

SpaceX 于 2018 年首次为其猎鹰 9 号火箭获得了适当的认证。LSP 发言人向半岛电视台解释说,“尽管如此,猎鹰重型火箭本质上是三枚捆绑在一起的火箭,被认为需要进行新的认证。”

SpaceX 完成了所需的认证过程并正在收获回报,其不仅会发射“欧罗巴快帆”任务,而且在此之前,猎鹰重型计划将在 2022 年发射其 Psyche小行星任务,Psyche 将是对猎鹰重型火箭能力的一次重大考验,因为它会在航行中发射一艘航天器来研究小行星的金属核心。

2019 年,SpaceX公司的猎鹰重型火箭携带 Arabsat 6A 通信卫星从佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心升空后,助推器火箭发动机接近着陆台(路透社)

Drier 表示,尽管价格昂贵且进度延迟,但 SLS 的未来仍然是光明的。他并指出,这个项目不仅得到了国会的大力支持,而且在美国拥有数万名员工。

他并表示,NASA 已经学会接受这笔费用,这也是该项目获得如此多政治支持的部分原因。这个项目即将证明其设计目的:将人类和硬件送上月球。它的成功和长寿与 SpaceX 正在做的事情无关。

探索欧罗巴

到达木星后,“欧罗巴快帆”将对木卫二进行详细调查,并使用一套精密的科学仪器来调查这颗冰冷的卫星是否具有适合生命生存的条件。

主要任务目标是对月球表面进行成像,以帮助科学家确定其组成,寻找地质活动的迹象,并测量该星球的冰壳厚度。该探测器还将搜索地下湖泊,并确定木卫二地下海洋的深度和盐度。

到达木星只是航天器的开始,因为它将在这颗星球表面飞行四年。“欧罗巴快帆”的观测将评估该星球的宜居性,但也将帮助任务规划者为拟议的未来着陆器挑选有希望的地点——如果该任务能够在不久将来起飞的话。

来源 : 半岛电视台

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