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猎户座飞船太贵怕测试损坏,NASA又复制了一个 [复制链接]

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离线天の川
 



图示:NASA的猎户座结构测试项目(STA),在其“全栈”发射条件下,被提升到洛克希德·马丁丹佛园区的混响声学室。
据国外媒体报道,在洛克希德·马丁公司丹佛园区内的一个80英尺高的房间里,矗立着一艘笨重的宇宙飞船。你必须抬起你的脖子才能看到设备的顶部。在底部,电线从舷窗中冒出来,上下蛇形蜿蜒。圆柱形结构嵌入一个较钝的漏斗状锥体,锥形向下逐渐变成带有火箭喷嘴的塔。在它旁边,室内起重机的蓝色脚手架就像是发射台龙门架。
但是这艘太空船不会去任何地方。这是美国国家航空航天局(NASA)旗下“猎户座”(Orion)宇宙飞船的复制品。“猎户座”(Orion)宇宙飞船是美国航空航天局专门研制的太空运载工具,有朝一日将会把宇航员和货物运送到地球轨道之外的外太空,比如月球、火星以及更遥远的太空。我们将这个“猎户座”的双胞胎称之为“仿制猎户座”(PseudOrion),其在构造上与真实的“猎户座”完全相同,而后者身处佛罗里达州,离它的复制品将近2000英里。
相比于丹佛,那里的“猎户座”更安全。因为在丹佛这里,工程师团队正在用各种堪比地狱的条件来测试复制品的极限,确保它不会在压力下破裂。“仿制猎户座”的牺牲意味着真正的“猎户座”不会忍受同样的测试和潜在的后续伤害。
周二,该团队(其中一些曾经是美国航空航天局的航天飞机技术人员)开始对“仿制猎户座”进行一系列振动测试,旨在找出其共振频率。每个物体都有自己的固有频率,当你以一种与它的固有频率非常接近的频率产生振动时,从字面意义上来说,它就会产生调谐振动。这些工程师想知道这种振动什么时候会发生以及发生后它会是什么样子。
研究团队产生的振动显然听起来像超级空调。但“仿制猎户座”似乎没有被抖动,也没有摇晃:它看起来很平静,仍然不动。
振动或模态测试只是“仿制猎户座”必须承受的五种测试之一。事实上,构建一个航天设备的复制品很昂贵,特别是当你只是要用各种极端条件测试它时。但如果你重视时间,这是一个经济的选择。 “如果我们要在原有设备上完成我们需要的所有测试,将需要飞行大约两年时间,”“仿制猎户座”装配和测试负责人丹·卡维尔(Dan Qvale)在谈及噪声测试时说道。
他解释说,有了这个复制品,该团队可以与“猎户座”的开发并行进行测试。和所有的航天器一样,“猎户座”的开发也经历了成本超支和时间延迟。而且研究团队可以用更极端的条件对复制品进行测试,在以防万一情况下,让它受到真实情况永远不会遇到的条件测试。
为了通过测试,复制品必须要在测试中完好无损。因此,例如他们在太空舱上施加了1.5倍的额定压力放在乘员舱上,并且它不会发生断裂的话,就是A +。 “'生存'意味着'不会破裂',”卡维尔说。



除了压力测试之外,这里的工程师还会测试它将如何抵抗闪电的。 “佛罗里达州的闪电频发,”卡维尔说。他们也测试航天器如何抵挡其他类型的冲击。
然后是声学测试,模仿火箭本身产生的噪声。在“仿制猎户座”上方有几个角。周二在声学耐力测试中,工程师关闭了18英寸厚的门,里面充满了吸音沙。然后该团队将氮气泵入喇叭中,以150分贝的高音对“仿制猎户座”进行测试。
虽然这也涉及频率,但它与振动测试不同。那天,一台起重机将一台巨型摇床电机拉到了“仿制猎户座”的位置。工程师将电机与机身齐平,同时用起重机将其固定到位。然后他们打开电机。它开始快速震动。电机在一系列频率范围内运行,连接在航天器身上的加速度计开始测量其对不同频率的响应。该团队将测试整个航天器和特定部件——在这种情况下,是围绕太空舱的所有表面材料。在振动测试中,产生的频率是如此之高,以至于“仿制猎户座”看起来依然很诡异,这是它在空调中嗡嗡作响的唯一证据。
最基本的共振会让“猎户座”在基座上摇晃。然后是谐波测试,即共振频率的倍数,其中第二个将使其在中间弯曲。但工程师可以通过设计航天器的刚度和连接来抵消这种弯曲,就像你对建筑物所做的一样。“仿制猎户座”的每个零部件也有自己的共振频率。该团队测试了这些共振频率是多少。 “我们不希望在这些测试中找到任何_新的问题,”卡维尔说,“我们希望测试表明我们是对的,现在我们知道的确如此。”

当卡维尔完成对他的测试的解释时,声音停止了。电机静止不动。这种沉默似乎是错误的:这个大房间不应该这么安静。不过,很快,一个在任平台就开始向“仿制猎户座”移动,准备用一个更强大的电机取代刚刚用过的电机,从而产生更低的频率,更多的震动:这一切只是为了确定“猎户座”的安全性。
真正的“猎户座”何时会发射?又该走向何方?火星吗?月亮吗?还是要在美国航空航天局曾经计划开发的月球轨道上定居?“通过这些测试,我们不必将“猎户座”拆开,”飞行指挥保罗·安德森(Paul Anderson)在测试大楼时说道。安德森负责“猎户座”的第二次任务,可能会在2023年进行。
当所有这些测试和前两个实验任务全部结束后,美国航空航天局可能会开始生产,发射,或许回收翻新多个“猎户座”宇宙飞船,并定期飞往遥远的太空。
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