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美国宇航局正在为阿尔忒弥斯登月计划做准备，测试工程师们将一台3D打印的混合火箭发动机点火超过30次，旨在模拟未来航天器着陆时的真实情况。由于陨石坑、飞扬的月尘和月壤不稳定等因素构成了严重的风险，了解这些影响对于宇航员的安全以及不仅针对月球、也对火星探测奠定基础的任务至关重要。
美国宇航局的阿尔忒弥斯计划将使用由SpaceX和蓝色起源公司开发的载人着陆系统，安全地将宇航员送往月球表面并返回——这是迈向未来载人火星任务的关键一步。当这些着陆器着陆或升空时，强大的火箭尾气流与月球表面相互作用，扰动月球“土壤”的表层，即月壤。当发动机点火减速以减慢航天器着陆速度时，它们可能会形成陨石坑，破坏着陆区域的稳定性，并将月壤颗粒以高速向外多个方向喷射。
为了更好地了解火箭尾气对月球表面的影响，美国宇航局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心的工程师和科学家最近进行了一系列测试。他们发射了一个14英寸的混合火箭发动机超过30次。这款由犹他州洛根市犹他州立大学开发的3D打印发动机燃烧固体燃料和气态氧的混合物，产生强大的尾气气流，与未来月球着陆器产生的推力非常相似。
美国宇航局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心的工程师们最近完成了对一台14英寸混合火箭发动机的试射。该火箭发动机使用固体燃料和气态氧流点火，产生强大的火箭尾气流。此次试射的数据将帮助各团队为未来的飞行条件做好准备，届时SpaceX和蓝色起源公司提供的商业载人着陆系统将登陆月球，执行载人阿尔忒弥斯任务。
“阿尔忒弥斯计划建立在我们从阿波罗登月任务中汲取的经验教训之上。NASA 仍需进一步了解，当一艘比阿波罗登月舱大得多的航天器着陆时，风化层和地表将如何受到影响，无论它是在阿尔忒弥斯计划中登陆月球，还是在未来的任务中登陆火星，”载人着陆系统羽流与航空环境学科首席工程师 Manish Mehta 说道。
在真空室中将混合火箭发动机发射到模拟月球风化层中，这几十年来从未实现过。NASA将能够从测试中获取数据，并将其扩展至与飞行条件相符，以帮助我们更好地理解物理原理，并巩固我们的数据模型，最终确保阿尔忒弥斯宇航员更安全地登陆月球。
数十亿年来，小行星和微流星体的撞击将月球表面磨成了从巨石到粉末的各种碎片，被称为风化层。
根据月球表面不同位置，月壤可能由不同的矿物构成。不同的矿物成分意味着某些位置的月壤可能更致密，更能支撑着陆器等结构。
在NASA马歇尔部件开发区进行的30次试射中，有28次是在真空条件下进行的，两次是在常压条件下进行的。在马歇尔进行的测试确保了发动机能够在今年晚些时候在位于弗吉尼亚州汉普顿的NASA兰利研究中心60英尺真空球中进行的羽流-表面相互作用测试中可靠点火。
在NASA马歇尔中心的测试完成后，发动机将被运往NASA兰利中心。NASA兰利中心的测试团队将再次点火混合发动机，但这次将发射至位于60英尺真空球中的模拟月球风化层“黑点-1”。工程师将从不同高度点火，测量火箭尾气产生的陨石坑的大小和形状，以及模拟月球风化层颗粒在火箭尾气撞击时的运动速度和方向。
恢复阿波罗时代的阿尔忒弥斯测试
“我们正在通过在大型真空室内进行地面测试，恢复表征火箭发动机与月球表面相互作用影响的能力——上次阿波罗和维京计划就是在这个设施内进行的。通过阿尔忒弥斯计划登陆月球的着陆器体型更大、动力更强，因此我们需要新的数据来理解着陆和上升过程中复杂的物理原理，”NASA兰利中心羽流-表面相互作用测试首席研究员阿什利·科尔尊说道。“我们将在第二阶段的测试中使用混合动力发动机，在与真实火箭发动机运行条件高度模拟的条件下采集数据。我们的研究将降低机组人员、着陆器、有效载荷和表面资产的风险。”
通过阿尔忒弥斯计划，美国宇航局将派遣宇航员探索月球，以进行科学发现、获取经济效益，并为首次载人火星任务奠定基础，造福所有人。
编译自/scitechdaily
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