美国雄心勃勃的载人绕月任务,最终还是遭遇了推迟。根据美国宇航局的消息,由于出现氢气泄漏故障,他们的工程师团队需要更多的时间来审查相关数据,并进行更多的彩排。
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根据最初的计划,本次任务最早有望在2月6日发射升空,由太空发射系统重型火箭将猎户座载人飞船内的4名宇航员送上太空,执行一次绕月不登陆任务,测试整个系统的可靠性。如果顺利,他们将有望继续推进阿尔忒弥斯三号任务,并在2028年重现当年的载人登月壮举。
本来美国宇航局正在按照流程,进行火箭的湿式彩排。这是火箭发射前最逼真的一次演练,将超过260万升液氧和液氢注入到火箭中,然后在宇航员并不进入载人飞船的条件下,进行一次点火前的彻底排练。
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然而,正是在2月2日的湿式彩排中,美国宇航局发现了一个问题,那就是火箭出现了氢气泄漏问题。为了确保未来的任务能够万无一失,美国宇航局决定推迟本次发射任务。考虑到工程师需要足够的时间审查相关数据,2月份的发射窗口期又临近结束,他们只能将任务推迟到3月份。
那么问题来了,为什么火箭会出现氢气泄漏的问题呢?
咱们从头说。
太空发射系统使用的是液氢液氧发动机,通过氢的燃烧产生巨大的推力。液氢作为一种清洁能源,具有能量密度高、冷却和燃烧性能好的特点,因此早在一百多年前就被视为推进剂的理想燃料。
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液氢确实有燃烧方面的独特优势,但也有自己的缺点。第一是分子极小,任何小孔都有可能有氢气钻出去,这就是导致其容易泄漏的根本原因;第二是温度极低,低于-253摄氏度;第三是易燃易爆,非常危险。正因如此,关于液氢的泄漏,确实是一点都不能疏忽。
最核心的一点,就是采用精密的特殊材料密封件,比如专门为航天任务设计的低温橡胶密封圈、金属膨胀环、柔性波纹管接口等,再通过对接口面的抛光、电镀层等密封面改善与热管理技术,从而确保温度循环时的密封性。
在测试过程中,美国宇航局也会通过各种传感器进行实时监测,以确定密封效果是否达到了预定目标。
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在本次湿式彩排中,美国宇航局就是通过传感器监测到带板地面和火箭之间的空腔内氢气浓度过高,所以马上暂停了加注作业,并且开始排查问题。
初步排查工作结束后,美国宇航局再次开始燃料加注。结果在加注到约77%的时候,再次出现了泄漏的情况,他们不得不二次暂停。
现场团队评估后,认为可以继续加注,随后燃料被完全加注进火箭的贮箱。然而,在模拟发射前倒计时的最后5分钟,泄漏情况突然加剧。美国宇航局综合判断后决定,终止本次湿式彩排,彻底排查相关问题。
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早在阿尔忒弥斯一号任务期间,太空发射系统就曾经出现过液氢泄漏的问题。经历了多次的湿式彩排和倒计时中止后,他们通过反复的检测、调整、替换等工作,前后一共经历4次湿式彩排,拖延了超过6个月的时间,才让火箭正式升空。
事实证明,严谨一点是没有坏处的。改进后的火箭,顺利地完成了阿尔忒弥斯一号任务。当初的一号任务不搭载宇航员,尚且要如此严谨,更不用提二号任务有4名宇航员参与了。
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实际上,当年的阿波罗计划,也遇到过这个问题。
阿波罗登月使用的是土星五号超重型运载火箭,其二级和三级同样使用液氢作为燃料。当年在地面测试和发射准备阶段,氢气泄漏几乎是常态。
有报道称,在阿波罗12号任务发射前,美国宇航局就发现土星5号SA-507运载火箭出现液氢箱泄漏问题,一度差点撤销了发射任务。好在当时他们解决了这个问题,最终完成了这次任务。
尽管有当年的经验借鉴,但太空发射系统和当年的土星五号毕竟有所不同,新的设计就会带来新的问题。而且,本着对宇航员的生命安全绝对负责的原则,美国宇航局必须慎之又慎,杜绝任何的安全隐患。
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总而言之,湿式彩排期间发现氢气泄漏,虽说推迟了既定时间,但也不算是坏消息,总比没有发现就发射火箭要强。氢气泄漏的问题,在航天任务中也十分常见,说它严重,也确实非常危险;说它不严重,也确实人类跟这个问题较量很多年了,有的时候甚至解决的目标也并非完全“掐死”,而是将其控制在能接受的范围内。
接下来,美国宇航局将会进行新的湿式彩排,从而确认氢气泄漏问题的解决效果,以及这一次提前结束彩排而错过的检验部分。如果顺利,那么阿尔忒弥斯二号可以在3月的窗口期升空,时间为6日、7日、8日、9日或11日。如果不顺利,火箭或将送回航天器装备大楼进行维修,那就不知道何时能发射了。
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不管怎么说,宇航员的安全还是最重要的,登月什么的还在其次。美国宇航局的经验,也值得我们借鉴。未来我们也需要多关注这方面的问题,确保航天任务的顺利进行。
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