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美国宇航局的“智能制造”更新,测试引擎部分降低成本
快资讯 2018/09/20

  该测试系列验证了改进的部件,例如2018年9月6日第二次测试的主燃烧室,安全可靠地运行。通过新的智能制造工艺,这些组件可以在更短的时间内完成,并且成本更低。

  美国国家航空航天局重新设计并测试了RS-25发动机的关键部件,该发动机通过采用现代制造技术,大大降低了成本和制造时间,为该机构的新型太空发射系统(SLS)提供动力。

  重新设计的主燃烧室是发动机的核心,在两次飞行状态测试中表现良好。在测试期间,温度达到了6000华氏度,当发动机在位于密西西比州圣路易斯湾的美国宇航局斯坦尼斯航天中心的试验台上发射时,该部件承受了3000磅的压力。当SLS发射时,四个RS-25发动机将产生200万磅的推力,以帮助将SLS送到太空,用于执行月球及其他任务。

  我们正在测试推进部件,如主燃烧室,这是发动机运行中最复杂和最关键的部件之一,表明它可以在不牺牲可靠性,安全性或性能的情况下降低成本,'SLS液体发动机经理Steve Wofford说。 'SLS火箭将成为世界上最强大的火箭,这些测试表明发动机可以采用现代制造技术制造,并且仍能提供安全地将宇航员送上月球的能力。

  NASA正在利用RS-25发动机测试,例如此处所示的9月6日测试,不仅测试早期太空发射系统飞行的飞行部件,而且测试部件采用现代制造技术创造了一种全新的方式。如果测试结果令人满意,这些组件可以合并到为以后的SLS任务制造的发动机中。自2015年以来,SLS计划一直在密西西比州圣路易斯湾的美国宇航局斯坦尼斯航天中心测试RS-25发动机,进行了20多次测试和超过10,000秒的热火时间。

  在燃烧室内,燃料和氧化剂燃烧并流过喷嘴,将高压燃烧转化为每个发动机产生的500,000磅推力。新的腔室设计通过消除29次焊接降低了零件的复杂性。使用称为热等静压 - 或HIP - 粘合的粘合技术,可以在更短的时间内以更少的成本制造腔室。腔室的内部金属衬里和外部护套在非常高的压力和温度下粘合在一起。

  '创新的粘接工艺将腔室成本和建造时间分别降低了约50%。' 液体发动机SLS燃烧设备经理Mike Shadoan说。'这一系列的九项测试使我们能够测试飞行控制器的早期任务,同时将采用创新技术制造的部件暴露在他们在发射和飞行过程中看到的相同条件下。'

  在,并已与新的控制器和喷嘴保温与SLS的工作进行更新。目前,SLS计划在航天飞机计划的库存中有16个引擎,足以进行四次飞行。SLS核心级发动机总承包商Aerojet Rocketdyne正在其位于加利福尼亚州卡诺加公园的工厂生产用于后期飞行的发动机。NASA和Aerojet工程师正致力于巧妙地将当今的现代制造技术融入整个发动机室,同时也融入整个发动机的关键部件,从而在成本,进度和复杂性方面带来诸多好处。

  Aerojet Rocketdyne的RS-25项目主管Dan Adamski表示,'发动机热火试验是新组件设计和现代制造技术的结合为该项目带来巨大回报的最终证明。' '继续测试将把额外升级的组件集成到发动机设计中,最终在2021年进行最终认证测试。'

  在六次测试中,技术人员和工程师在RS-25发动机上测试了第一个3D打印部件。Aerojet Rocketdyne正在签订合同,为未来的SLS任务制造一套初始的六台新发动机。这些新发动机将使用在Stennis发动机测试期间在开发引擎上验证的组件和技术进行制造。

  美国宇航局正在通过一项创新和可持续的探索计划引领,以扩大人类在太阳系中的存在。从,SLS和猎户座将展示关键的骨干能力,这些能力将人类带到月球并进入太空,比以往更加复杂的各种任务。SLS的前所未有的功率和体积也将带来在月球上建造和其他长期基础设施所需的大量硬件,以及后来的人类火星任务。

  5人类太空飞行的危害

  乍一看,人类前往火星的旅程提供了无穷无尽的复杂性。为了将红色星球的任务从小说变为事实,美国宇航局的 已经将宇航员将持续遇到的危险分为五个分类。将挑战集中在一起可以有组织地努力克服在执行任务之前遇到的障碍。但是,这些危害并不孤立。它们可以相互补充,加剧对人体的影响。正在利用地基,实验室和研究这些危害 , 是评估人类表现和探索太空所需对策的试验台。

  各种研究平台为美国宇航局提供了宝贵的见解,帮助他们了解人体和心灵在进入太空的过程中如何应对。由此产生的数据,技术和方法可作为推断多年行星际任务的宝贵知识。

  1.辐射

  火星人类任务的第一个危险也是最难以想象的,因为人眼看不到。辐射不仅是隐秘的,而且被认为是五种危害中最具威胁性的一种。

  在地球的自然保护之上,辐射暴露会增加癌症风险,损害中枢神经系统,可以改变认知功能,减少运动功能并促进行为改变。为了了解低地球轨道上可能发生的情况,美国宇航局利用地面研究研究辐射如何影响生物样本 。

  空间站位于地球的保护磁场内,因此虽然我们的宇航员暴露的辐射比地球上的辐射高十倍,但它仍然比深空存储的剂量小。

  为了减轻这种危险,深空飞行器将具有重要的保护屏蔽,剂量测定和警报。还在医疗对策领域进行研究,例如药品,以帮助抵御辐射。

  2 。隔离和限制

  长期挤在狭小空间的人群之间的行为问题,无论训练有多好,都是不可避免的。将对船员进行精心挑选,培训和支持,以确保他们能够在空间中作为一个团队有效地工作数月或数年。

  在地球上,我们可以轻松拿起手机,并立即与我们周围的所有人和所有人保持联系。在火星之旅中,宇航员将比我们想象的更加孤立和局限。睡眠丧失,昼夜节律失调和工作超负荷会加剧这一问题,并可能导致性能下降,不良健康结果和任务目标受损。

  为了解决这一危险,正在开发用于监测行为健康和调整/改进用于航天环境的各种工具和技术的方法,以检测和治疗早期风险因素。还在研究工作量和性能,光疗法进行昼夜调整,相移和警觉性方面的研究。

  3.距地球的距离

  第三个也许是最明显的危险就是距离。火星平均距地球1.4亿英里。宇航员将离开我们的星球大约三年,而不是为期三天的月球旅行。虽然国际空间站的探险活动是这次旅行规划后勤的预期影响的粗略基础,但数据并不总是具有可比性。如果车站发生医疗事件或紧急情况,船员可在数小时内返回家中。此外,货运车辆不断向船员补充新鲜食品,医疗设备和其他资源。一旦你为火星燃烧发动机,就没有回头路,也没有再补给。

  规划和自给自足是成功完成火星任务的关键。面对单向通信延迟长达20分钟以及设备故障或医疗紧急情况的可能性,宇航员必须能够在没有地球上其他团队支持的情况下面对一系列情况。

  4.重力(或缺乏重力)

  宇航员将遇到的重力变化是人类任务的第四大危险。在火星上,宇航员需要在地球四分之三的引力下生活和工作长达两年。此外,在行星之间的六个月长途跋涉中,探险者将体验完全失重。

  除了火星和深空之外,还必须考虑第三个重力场。当宇航员最终返回家园时,他们需要将身体中的许多系统重新置于地球的引力之下。在没有标准重力的情况下,骨骼,肌肉,心血管系统都受到了多年的影响。为了使问题进一步复杂化,当宇航员从一个重力场过渡到另一个重力场时,它通常是一种非常激烈的体验。从行星表面爆炸或通过大气层跨栏下降是引力的数倍。

  正在进行研究以确保宇航员在执行任务之前,期间和之后保持健康。美国国家航空航天局正在确定当前和未来,FDA批准的骨质疏松症治疗方法以及此类治疗的最佳时机可用于减轻宇航员发生过早骨质疏松症的风险。正在调查适应性培训计划和提高检测相关感官输入的能力,以缓解平衡控制问题。目前正在进行研究,以确定个别宇航员的最佳运动处方,以及确定他们在火星任务中可能遇到的关键任务任务的代谢成本。

  5 。恶劣/封闭的环境

  航天器不仅是一个家,它也是一台机器。NASA了解车辆内的生态系统在日常宇航员生活中发挥着重要作用。重要的居住因素包括温度,压力,照明,噪音和空间数量。宇航员必须获得保持健康和快乐所需的必需食物,睡眠和运动。

  技术,就像在世界范围内探索的情况一样,在恶劣的环境中创造一个可居住的家园。从空气质量到可能的微生物居民,一切都受到监控。自然生活在身体上的微生物在封闭的环境中更容易从一个人转移到另一个人。宇航员也通过尿液和血液样本提供数据点,并且可以揭示有关可能的压力因素的有价值的信息。还要求居住者提供有关其生活环境的反馈,包括物理印象和感觉,以便航天器的发展能够继续满足人类在太空中的需求。我们认为理所当然的资源的广泛回收也是必不可少的:氧气,水,二氧化碳,甚至我们的废物。

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