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NASA研究新技术 可节约空间飞行燃料消耗（图）<%=id%> |
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... 搜狐科学2006年8月31日讯... 据Redorbit网站报道，随着燃料价格的不断飙升，燃料储存这一问题日益困扰每一个国家。但如果你既想要储存燃料又想快点到达目的地，应该怎么办呢？这一问题如果让一组美国宇航局（NASA）工程师来回答，他们的答案很可能就是：大气俘获（aerocapture）推进技术，使用这一推进技术可以使得在太空中飞行的航天飞机缓缓加速并稳稳停靠，同时有着充足的时间来达到其目的地。
... 大气俘获推进技术属于一种飞行机动技术，通过使用目的地星球的大气作为“刹车”来将航天飞机准确送入一颗行星或卫星的轨道。目的地星球厚厚的大气同航天飞机飞行时产生的摩擦可以用来减缓航天器的速度，同时将航天器高速飞行产生的能量转化为热量。这一过程可以使航天飞机迅速进入星球轨道，而不需要再次使用其携带的重荷载燃料进行推进，这一方法也大大节约了发射成本。（这种推进方式同传统航天推进方法不同，不需要预先关闭航天飞机的发动机，只需要一次较深的高速推进进入大气层，通过精确计算其飞行轨道可以使航天飞机以需要的速度和矢量迅速从飞行轨道进入星球的圆形轨道。）
... 大气俘获推进技术是由美国宇航局特别进行研究的“大气助推”技术家族中的一员，用于对有大气包围的星球进行科学探险。这些星球包括火星、金星以及土星的卫星提坦（也称土卫六），更有甚者包括外层空间的一些行星。目前已经有几种可供选择的航天器设计样式，这几种设计都可以采用大气俘获推进技术。其中之一就是将太空船封闭在一个类似太空舱的装置中，同时在外表面装上热防护板。这种“大气外壳”并不是最近才有的。早在上个世纪六十年代和七十年代期间，在阿波罗登月计划中早已被采用；在1997年，拓荒者号的火星探测计划中，以及2003年的勇气号和机遇号火星探测器在进入并登陆火星时，其外壳用的也都是这种设计。
... 坚硬的大气外壳设计将太空船包裹在一层坚固的防护外壳中，这种设计样式也正是美国宇航局的工程师们正在继续研究的。对于使用大气俘获推进技术的航天飞机来说，坚硬的大气外壳构成的热防护系统，在其进入行星或卫星大气时保护航天飞机不受高温影响是十分必要的。美国宇航局的科学家和工程师们已经做好准备。目前对数个新的热防护系统的测试正在进行中，特别是对采用了大气俘获推进技术的大气外壳的测试。目前有两家公司正在为“大气俘获”研制先进的热防护系统技术。这两家公司的工作由美国宇航局的“太空推进技术项目”所领导，该项目由位于阿拉巴马亨特斯维尔的马歇尔航天飞行中心下属的“太空推进技术工程”负责管理。
... 位于科罗拉多州首府丹佛市的应用研究联合会目前正在新墨西哥州的桑迪亚国家实验室下属的国家太阳能热量测试基地对一种新型热防护系统进行测试。测试基地的太阳能塔台使用212面巨大的镜子来跟踪太阳并把采集到的阳光集中到一个目标上，模拟航天飞机在大气俘获推进过程中所要承受的热量。同时，洛克希德－马丁公司目前也在测试一种先进的大气外壳系统，该系统可以在航天飞机进入大气时吸收因为摩擦产生的热量。洛－马公司进行的这些测试都在美国宇航局下属的艾姆斯研究中心以及洛－马公司自己在丹佛的基地进行的。
... 除了大气外壳系统以外，美国宇航局还考虑使用膨胀配置系统，该系统可以通过提供巨大的阻力面积来使得航天飞机减速。这一系统其实就是一个膨胀开来的减速伞，是由用轻薄而耐用材料制成的气囊和减速伞的一个结合，并安装在航天飞机的尾部用来减速。Ball航天技术公司目前正在设计并测试一种拖曳减速伞系统，并在美国宇航局兰利研究中心对这一系统进行风洞测试。同时Ball公司还在研制一种降落伞系统，这种系统被附属在航天飞机机身尾部，就好像一层可以膨胀的“围裙”，可以帮助航天飞机减速。
... 美国宇航局的专家们对于未来许多的航天任务，都把大气俘获技术考虑了进去。但用这种俘获技术机动地进入轨道从未进行过飞行测试。目前烧蚀材料（一般指在2800摄氏度或更高温度时，通过材料的热分解而消散或吸收热量的材料，可用于涂敷在航天器表面，形成烧蚀层。）以及非烧蚀材料在美国的宇航计划中被广泛使用，并取得了一些使用经验。其中包括在1963年和1972年阿波罗号的返回太空舱将宇航员从月球送入地球轨道，以及1989年发射的任务时间长达14年的伽利略号探测器，其任务是探测木星以及周边的卫星。
... 其他的一些大气俘获构成技术早已存在或从其他的一些应用中得到了改进。大气外壳以及热防护系统在对地球、金星、火星、木星的历次任务中得到了发展。科学家们在地球上通过各种测试已经成功的引导并控制了这些技术，诸如阿波罗太空舱将宇航员成功送回了地面。所有的这些测试都作为气候可能性计划的一部分，但都未在太空飞行中进行过测试。大气俘获推进技术可以为人类向太阳系以外星球的探测开辟一条道路，这对于美国宇航局短期和长期太空科学任务的完成来说十分重要。
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