1969年11月14日,阿波罗12号从肯尼迪航天中心发射升空。土星五号升空后的36秒和52秒,两次被闪电击中,仪表盘上多处显示异常。
所幸地面飞行控制员John Aaron在一次模拟飞行中见过类似的情形,指导宇航员们从SCE切换到AUX,重启燃料电池系统,仪表盘这才恢复正常。
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美国国家航空航天局(NASA)和国际空间站(ISS)在妇女历史月(Women’s History Month)对在国际空间站这一在轨实验室进行科学研究的女性们进行庆祝。 截至2021年3月,有65名女性参与了太空飞行任务,包括宇航员、有效载荷专家和空间站参与人员。进入太空的第一位女性是前苏联宇航员瓦伦蒂娜·捷列什科娃(Valentina Tereshkova),她于1963年6月16日乘坐“东方六号”(Vostok 6)飞船进入太空。萨利·莱德(Sally Ride)是进入太空的第一位美国女性,她于1983年6月乘坐挑战者号航天飞机进入太空,执行编号为STS-7的飞行任务。 其他值得注意的第一次: 1984年7月25日,前苏联宇航员斯韦特兰娜·萨维茨卡娅(Svetlana Savitskaya)完成了持续3小时39分钟的舱外活动,实现人类史上第一次女性太空行走。 1992年9月,NASA宇航员梅·杰米森(Mae Jemison)乘坐“奋进号”(Endeavour)航天飞机执行编号为STS-47的飞行任务,成为第一位进入太空的非裔美国女性。 NASA宇航员苏珊·赫尔姆斯(Susan Helms)是第一位登上国际空间站的女性宇航员,是第2号远征队(Expedition 2)成员,任务期限从2001年3月至8月。 NASA宇航局宇航员佩姬·惠特森(Peggy Whitson)是国际空间站历史上的首位女指挥官,她从2008年4月开始指挥为期6个月的第16号远征队(Expedition 16)任务。 太空里女性成员最多的一次记录是一次有4名女性进入太空。2010年,当执行编号为STS-131任务的发现号飞船抵达国际空间站时,有4名女性同时在太空。发现号飞船上的7位机组成员中有3位女性,她们分别是NASA宇航员多萝西·梅特卡夫-林登伯格(Dorothy Metcalf-Lindenburger)、斯蒂芬妮·威尔逊(Stephanie Wilson)和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)宇航员山崎直子(Naoko Yamazaki)。当时在太空的另一位女性是在空间站执行任务的NASA宇航员特蕾西·卡德维尔·戴森(Tracy Caldwell Dyson)。 NASA宇航员苏珊·赫尔姆斯(Susan Helms)和同事吉姆·沃斯(Jim Voss)一起创造了单次太空行走的最长时间记录,在舱外活动时间达8小时56分钟。 于2010年4月至9月进行的第24号远征队(Expedition 24 )任务标志着第一次有两名女性被指派前往空间站执行任务,她们是NASA宇航员香农·沃克(Shannon Walker)和特蕾西·考德威尔·戴森(Tracy Caldwell Dyson)。 2013年的NASA宇航员班,是第一届男女比例均等的班级。 NASA宇航员安妮·麦克莱恩(Anne McClain)是与来自两个不同的飞行任务中的女性成员共同居住在空间站上的首位女性,她们分别是琳娜·奥南-钱塞勒(2018年)和克里斯蒂娜·科赫(2019年)。 2019年10月,NASA宇航员杰西卡·梅尔(Jessica Meir)和克里斯蒂娜·科赫(Christina Koch)完成了首次全女性太空行走。2020年,她们又一起进行了两次太空行走。 自2001年以来,陆续有女性开始参与国际空间站的科学研究,并成为空间站研究项目进展的组成部分。商业载人计划下(Commercial Crew Program)的第二次载人飞行任务,目前暂定将不会早于2021年4月20日(星期二)执行,本次载人飞行任务成员包括NASA宇航员梅根·麦克阿瑟(Megan McArthur),下图中她正位于约翰逊航天中心5号建筑中的运动模拟器。麦克阿瑟在加州大学洛杉矶分校(UCLA)获得航空航天工程学士学位,在加州大学圣地亚哥分校(UCSD)获得海洋学博士学位,并在斯克里普斯海洋学研究所(SIO)开展了相关研究。麦克阿瑟曾在2009年的STS-125任务中担任飞行任务专家,该任务对哈勃太空望远镜进行了修复,成功提高了太空望远镜的能力,至今仍在运行。 关于女性在空间站上进行的科学研究的更多亮点请见以下: 1. 香农·沃克(Shannon Walker),第24/25、63/64号远征队 2020年11月15日,NASA宇航员香农·沃克乘坐SpaceX载人龙飞船进入空间站,是NASA商业载人计划的首批宇航员之一。上图中,她正在进行生物营养素(BioNutrients)实验,探索生产维生素和其他营养物质的方法,以改善宇航员在太空中的饮食。2010年,作为第24/25号远征队成员,沃克在太空中停留了163天。沃克在莱斯大学获得物理学学士学位、空间物理学的硕士学位和博士学位。 她最初在空间站研究计划中负责机器人集成领域的工作,研究航空电子集成和在轨综合问题解决。被选为宇航员候选人之前,她曾在NASA在轨工程办公室(On-Orbit Engineering Office)先后担任副经理和代理经理。 2. 凯特·鲁宾斯(Kate Rubins),第48/49 、63/64号远征队 继2016年在空间站停留了三个月后,NASA宇航员凯特·鲁宾斯于2020年10月再次前往空间站。第一期飞行任务期间,鲁宾斯在国际空间站成功完成微重力条件下的DNA测序,这是生物分子测序仪(Biomolecule Sequencer)实验的一部分。如今,她仍在继续这项研究。上图中,她正在进行实验,使用测序作为一种工具来诊断医疗状况和识别微生物。鲁宾斯在加州大学圣地亚哥分校(UCSD)获得分子生物学学位,并在斯坦福大学医学院获得癌症生物学博士学位。之后,她领导了一个研究非洲病毒性疾病的实验室,并前往非洲进行进一步研究以及监督研究地点。 3.杰西卡·梅尔(Jessica Meir),第61、62号远征队 NASA宇航员杰西卡·梅尔于2019年9月前往到空间站,并于2020年4月返回地球。2019年10月,她与NASA的同事克里斯蒂娜·科赫(Christina Koch)一起完成了首次全女性太空行走。2020年,她们两位又共同进行了两次太空行走。梅尔在布朗大学获得生物学学士学位,在国际空间大学获得空间研究硕士学位,并在加州大学圣地亚哥分校的斯克里普斯海洋研究所获得海洋生物学博士学位。上图中,梅尔正在空间站上为日本水菜浇水,这是“Veg- 04B”实验的一部分。这项研究属于一个阶段性研究项目,旨在解决在太空生产新鲜食物的需求,并重点研究光照质量和肥料对叶状作物的影响。 4. 克里斯蒂娜·科赫(Christina Koch),第59、60、61号远征队 NASA宇航员克里斯蒂娜·科赫于2019年和2020年在太空微重力环境中持续停留了328天,创下了女性宇航员单次太空飞行时间最长纪录。在飞行任务期间,她进行了数百项实验,包括蛋白质晶体和太空植物的研究。她参与了旨在对未来太空探索任务提供支持的一系列研究,包括研究人体如何适应失重、隔离、辐射和长时间太空飞行的压力。科赫在北卡罗莱纳州立大学获得电气工程和物理学学士学位,以及电气工程硕士学位,她曾在NASA戈达德太空飞行中心高能天体物理实验室工作。在那里,她在几项研究宇宙学和天体物理学的任务中为科学仪器方面做出了积极贡献。科赫曾担任萨摩亚天文台台长,并为“朱诺”(Juno)木星探测器和范艾伦探测器(Van Allen Probes)上用于研究辐射粒子的仪器开发做出了积极贡献。 5.安妮·麦克莱恩(Anne McClain),第57/ 58、59号远征队 NASA宇航员安妮·麦克莱恩于2018年12月至2019年6月进行了她的首次太空飞行,并为“Marrow”实验收集了样本,这是一项关于微重力对骨髓及其产生的血细胞造成的负面影响的长期研究。该研究或将有助于制定策略,以帮助未来的太空探索人员以及地球上长期卧床休息的人免受这些负面影响。麦克莱恩是华盛顿洲斯波坎人,拥有航空航天工程和国际关系硕士学位。她是一名陆军飞行员,拥有中校军衔,在20种不同的飞机上累计飞行超过2000小时。 6. 瑟琳娜·奥南-钱塞勒(Serena M. Auñón-Chancellor),第56/57号远征队 NASA宇航员瑟琳娜·奥南-钱塞勒在微重力科学手套箱(MSG)内进行“AngieX”癌症治疗研究。这项研究或将有助于研发出一种价格公道、效率高的药物检测方法,并有助于开发更安全、有效的血管靶向治疗。2018年6月至12月,她在太空中停留了197天。作为NASA的飞行外科医生,她在俄罗斯待了9个多月,为国际空间站的工作人员提供医疗服务。她在乔治华盛顿大学(GWU)获得电气工程学位,在德克萨斯大学健康科学中心获得医学博士学位,并获得了内部和航空航天医学的董事会认证。 7. 佩吉·惠特森(Peggy Whitson),第5、16、50、51 /52号远征队 NASA宇航员佩吉·惠特森在国际空间站执行三次长期任务期间创造了多项太空飞行记录,其中包括美国宇航员在太空中累计停留时间最长(665天)的记录。她曾是太空行走次数最多的美国宇航员,以及太空行走总时长最多的女性宇航员。她还曾是空间站上的第一位科学官,空间站的第一位女指挥官,以及第一位在两个不同任务中担任空间站指挥官的女性。在她返回地球工作的这段时间,她也是唯一一位担任宇航员办公室主任职务的女性。惠特森在爱荷华卫斯里学院获得生物/化学理学学士学位,在莱斯大学获得生物化学博士学位。上图中,她正在进行“Genes in Space-3”实验,该实验完成了有史以来首次在国际空间站上完成了基因测序的全过程。这项创新使实时识别微生物成为可能,无需将样本送回地球,这是微生物学和太空探索的革命性一步。 8. 萨曼莎·克里斯托弗雷蒂(Samantha Cristoforetti),第42/43号远征队 欧洲航天局(ESA)宇航员萨曼莎·克里斯托弗雷蒂是进入太空的第一位意大利女宇航员。她在日本实验舱(JEM)进行“SPHERES-Vertigo”实验,该实验使用自由漂浮卫星来对在复杂环境中进行视觉估计和导航的技术进行演示和测试。克里斯托弗雷蒂于2014年11月至2015年6月执行了她的首次飞行任务,并创造了ESA宇航员单次飞行持续时间最长(199天)的记录。克里斯托弗雷蒂被指派至国际空间站执行她的第二次飞行任务,该任务计划于2022年执行,她目前正在为这项任务进行训练。克里斯托弗雷蒂最近参加了“好奇宇宙”(Curious Universe)播客,就空间站上的科学研究进行交流讨论。她在慕尼黑工业大学获得了机械工程硕士学位,并于俄罗斯门捷列夫化工大学进行为期10个月的研究访问期间撰写了一篇关于固体火箭推进剂的论文。她还在那不勒斯费德里克二世大学获得了航空科学学士学位。 9. 埃琳娜·塞洛娃(Elena Serova),第41/42号远征队 俄罗斯宇航员埃琳娜·塞洛娃于2014年9月至2015年3月在国际空间站执行飞行任务,成为驻站的第一位俄罗斯女宇航员。她在俄罗斯手套箱(Glavboks)进行“ASEPTIC ”生物科学实验。这项研究旨在评估研究方法和设备的可靠性及效率,来确保在空间站进行生物学研究的无菌条件。她从莫斯科航空学院毕业后成为了一名测试工程师,并于莫斯科国立仪器制造与信息技术学院成毕业后成为一名经济学家。她还在在俄罗斯“能源”火箭航天公司(Energia Space Rocket Corporation)完成了研究生课程。 10.凯伦·尼伯格(Karen Nyberg),STS-124任务,第36/37号远征队。 NASA宇航员凯伦·尼伯格在空间站的“希望”号实验舱设置多用途小型有效载荷架(MSPR),这是她第二次登上空间站执行太空飞行任务。MSPR可用于多种微重力科学实验和教育活动。2008年,她乘坐“发现”号航天飞机进行她的首次太空飞行,将日本“希望”号实验舱送入国际空间站,成为第50位进入太空的女宇航员。尼伯格是明尼苏达州人。她在北达科他州大学获得机械工程学士学位,在德克萨斯大学奥斯汀分校获得机械工程硕士和博士学位。她研究生时期的研究方向是人体温度调节和实验性代谢测试与控制,具体涉及航天服的温度控制。 11. 苏尼塔·威廉姆斯(Sunita Williams),第14/15,32/33号远征队 NASA宇航员苏尼塔·威廉姆斯和JAXA宇航员星出彰彦(Aki Hoshide)太空行走的场景,从威廉姆斯的头盔上反映出来,这次太空行走持续了6小时28分钟。他们完成了一个总线切换元件(MBSU)的安装工作,并在国际空间站的Canadarm2上机械臂上安装了一台摄像机。威廉姆斯参加了七次太空行走,是国际站的第二位女性指挥官。她也是唯一一个在太空跑马拉松的人。她曾搭乘“亚特兰蒂斯”号航天飞机和“联盟号”载人飞船执行任务,她在下次任务中将搭乘波音CST-100星际客机,这将是波音CST-100星际客机在NASA商业载人计划下的第一次载人飞行。威廉姆斯在美国海军学院获得物理科学学士学位,在佛罗里达理工学院获得工程管理理学硕士学位。作为一名海军飞行员,她在30多种不同的飞机上累计飞行超过3000小时。 12. 凯蒂·科尔曼(Cady Coleman),第26/27号探险队 NASA宇航员凯瑟琳(凯蒂)·科尔曼上凯迪·科尔曼正在进行毛细流动实验(CFE),并进行了“Corner Flow 2”(ICF-2)测试。毛细流动实验观察微重力下流体的流动,特别是毛细现象。科尔曼在麻省理工学院(MIT)获得化学学士学位,在马萨诸塞大学(UMASS)获得聚合物科学与工程博士学位,并被任命为美国空军少尉。作为阿姆斯特朗航空航天医学实验室生理和设备研究的参与者,她创造了几项耐力记录。科尔曼搭乘哥伦比亚号航天飞机,执行了STS-73任务和STS-93任务,花费159天的时间完成了她在国际空间站上的长期任务,并记录了总计4,330多个小时的太空飞行。 13.特蕾西·考德威尔·戴森(Tracy Caldwell Dyson),STS-118任务,第24号远征队 一种用于静脉注射生理盐水的净水系统将使在未来的长时间太空任务中更好地治疗生病或受伤的宇航员成为可能。“IVGEN”实验展示了提供这种能力的硬件。NASA宇航员特雷西·考德威尔·戴森在她于2010年的长期任务中,在空间站的微重力科学手套盒(MSG)中设置了实验硬件。她在加州州立大学富尔顿分校获得化学学位,并在加州大学戴维斯分校获得化学博士学位。在加州大学戴维斯分校,她设计并制造了可变温度超高真空扫描隧道显微镜系统的外围元件。 14. 斯蒂芬妮·威尔逊(Stephanie Wilson),STS-120,STS-121,STS-131任务 NASA宇航员斯蒂芬妮·威尔逊在日本实验舱(JEM)打开了微重力实验研究储物箱II (MERLIN),它为科学实验提供了一个热控制环境,并为从空间站运送样品提供了冷藏存储。威尔逊目前在宇航员办公室担任机组人员任务支持部门的负责人,她在太空中停留了超过42天,乘坐哥伦比亚号航天飞机执行了三次飞行任务。她在哈佛大学获得了工程科学学位,在德克萨斯大学奥斯汀分校获得了航空航天工程硕士学位。威尔逊还曾在2009年、2013年和2017年担任宇航员选拔委员会成员。 欲了解关于空间站工作人员的更多信息请访问https://www.nasa.gov/mission_pages/station/expeditions/index.html。关于空间站上发生的科学的每日更新,请关注@ISS_Research,空间站研究和技术新闻,或官方Facebook。若想查询国际空间站飞过你所在城市上空的机会,可以去Spot the station瞧瞧。 来源: https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/whm-recent-female-astronauts
“我永远都是一个来自斯波坎的小女孩。——安妮·麦克莱恩(Anne C. McClain)讲述她成为宇航员的历程。注释:斯波坎是美国华盛顿州东部的一座城市。 Credit:NASA 安妮·麦克莱恩(Anne C. McClain)1979年6月7日出生于美国华盛顿斯波坎,她在年轻的时候就想成为一名宇航员。安妮·麦克莱恩2002年在美国西点军校获得机械/航空工程学位,并在2002年被任命为陆军军官。安妮·麦克莱恩后来就读于英国巴斯大学和布里斯托大学,分别在2004年和2005年获得了航空航天工程硕士学位和国际关系硕士学位。 研究生毕业后,安妮·麦克莱恩成了飞行员,在20种飞机上累计飞行超过2000小时,2012年进入美国海军试飞员学校,2013年6月毕业,同时被NASA选为宇航员候选人。 2013年8月20日,NASA最新一界8名宇航员成员在约翰逊航天中心亮相。他们在猎户座号载人舱前面合影,图中后排从左至右依次是:Tyler Hague, Jessica Meir, Christina Hammock, Nicole Mann, Victor Glover;前排从左至右依次是:Andrew Morgan, Anne McClain, Josh Cassada。 Credit:NASA 安妮·麦克莱恩的宇航员训练包括,科学和技术简介,国际空间站系统的强化教学,太空行走,机器人,生理训练,T-38飞行训练,以及水里和野外生存训练,2015年7月完成宇航员候选人训练,并有资格参加未来的任务。 安妮·麦克莱恩于2018年12月飞往国际空间站,2019年6月返回地球,2020年12月9日,入选NASA阿尔忒弥斯宇航员,未来有可能前往月球或火星。 2008年12月,安妮·麦克莱恩在空间站拍摄到的月落,并称自己很少俯瞰“家园”,但今天看到月亮落在地平线上时,再一次发现无法用语言表达了。 Credit:NASA 2019年3月4日,SpaceX载人飞船无人首飞抵达空间站时, 安妮·麦克莱恩说道:“人类太空飞行新时代的到来,晚安。” Credit:NASA 首次太空行走 北京时间2019年3月22日下午6时30分,NASA宇航员 Nick Hague和Anne McClain将进行太空行走,使用锂离子电池替换抬太阳能电池板上的镍氢电池等,这将是今年以来,宇航员们的首次太空行走。 Credit:NASA 太空行走画面 Credit:NASA 安妮·麦克莱恩讲述她的第一次太空行走时,对地球认识。她的第一次太空行走时是在白天,她盯着地球整整看了10分钟,地球就在她的下方移动,那种感觉不可思议。 无论是空间站上的宇航员,还是地球上的人,面对浩瀚的外太空,都是如此的渺小。安妮·麦克莱恩也感受到了地球上每一个人类的亲密感,无论遇到什么样的人,彼此的共同之处都多于不同之处。 遗憾未进行首次全女性宇航员太空行走 在2019年3月22日的太空行走后,原本穿大号宇航服的安妮·麦克莱恩,发觉中号的宇航服更适合她,但空间站上没有多余的中号宇航服了。 2019年3月29日将进行第二次太空行走,原计划安排克里斯蒂娜·科赫 (Christina Koch)和安妮·麦克莱恩进行首次全女性宇航员们的太空行走。在和任务经理沟通后,宇航员安妮·麦克莱恩退出了,由男宇航员尼克·黑格 (Nick Hague)替代, 这次原本可以创造历史的太空行走。 参考 [1]https://www.nasa.gov/astronauts/biographies/anne-c-mcclain/biography [2]https://twitter.com/AstroAnnimal
1945年6月27日,沃洛普斯岛上进行了首次火箭发射。 图片来源:NACA 自1945年6月27日发射第一枚火箭以来,沃洛普斯(Wallops)已经从一个用于导弹研究的小型试验场,发展成了美国航空航天局(NASA)在亚轨道和小轨道发射活动的首选地点,支持着全球的航空航天、科学探索和技术开发。 “在它75年的历史中,沃洛普斯的员工展现出了事在人为的精神,不仅在执行NASA任务方面如此,在进行外展活动和为当地社会提供灵感方面也是如此。”沃洛普斯的负责人大卫·皮尔斯(David L. Pierce)说道。 皮尔斯表示:“大部分的灵感与启发都来自沃洛普斯的长期领导人罗伯特·克里格(Robert L. Krieger),他从1948年到1981年指导沃洛普斯取得了巨大的发展。在克里格的奉献精神、才智和毅力以及沃洛普斯校友和现有员工的共同努力下,沃洛普斯将成为空间领域的世界领导者,从而推动科学发现、推进未来技术的发展,并培养出一代又一代太空探险家。一直以来,我们因成为东海岸社区的一员而感到无比自豪。” NASA在沃洛普斯拥有近1 100名员工,利用探空火箭(soundingrocket)、科学气球、探测器和飞机,他们一直在支持科学家加深对地球和我们周围宇宙的了解。沃洛普斯还拥有用于追踪大量卫星的设施、一个研究型机场,以及NASA唯一拥有的用于亚轨道和轨道火箭发射的场地。 此外,沃洛普斯还会接待政府和商业组织,包括美国海军、美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and AtmosphericAdministration,NOAA)、美国海岸警卫队、中大西洋地区太空港(Mid-Atlantic Regional Spaceport)、诺斯罗普·格鲁曼公司(NorthropGrumman)以及火箭实验室(Rocket Lab)。有大约700名工作人员负责支持这些组织的相关活动。 1945年4月,NASA的前身,也就是美国国家航空咨询委员会(National Advisory Committee for Aeronautics,NACA)决定在弗吉尼亚州东海岸的小屏障岛上建立一个发射场。 在早期的时候,这座小岛的曾用名包括科戈坦克(Keeckotank)、阿科科莫森(Accocomoson)和欧科科莫森(Occocomoson)。1672年,英国国王查理二世(CharlesII)将这座小岛的所有权授予约翰·沃洛普(John Wallop),此后的数年间,小岛的所有权经历了重重转变,到1889年的时候,所有权转到了沃洛普斯岛屿协会手中,他们在小岛的北端建立了一家会所。 为了建设测试发射场,NACA向协会租下了沃洛普斯岛南端的土地,并最终于1949年以93 238.71美元的价格买下了整个小岛。 乔·肖托尔(Joe Shortal)在他的著作《新维度——沃洛普斯岛飞行试验场:最初的15年》(A New Dimension — Wallops IslandFlight Test Range: The First Fifteen Years)中写道:“沃洛普斯是由国家航空咨询委员会(NACA)在第二次世界大战期间(1945年春)建立的,作为弗吉尼亚州兰利菲尔德市NACA实验室的辅助基地,为导弹的飞行研究提供测试场地,最初研究的飞行速度为亚音速,但后续计划将范围扩展到跨音速(transonic)和超音速(supersonic)。” 这座小岛满足建立试验场的三个基本要求:1)靠近兰利;2)提供了50英里(约80千米)不受人员或运输阻碍的发射场;3)靠近当时已有的辅助军事基地,也就是钦科蒂格海军辅助航空基地(Chincoteague Naval Auxiliary Air Station)。 首次发射前的发射板和发射管制台。 图片来源:NACA 在短短两个多月的时间里,沃洛普斯岛的试验场就已经准备就绪,准备好在6月27日进行它的首次,确切地说是首8次发射。7月4日在沃洛普斯岛进行首次非制导导弹测试之前,这些小型火箭被用于测试雷达系统。 首批发射的时候,测试场中的相关设施相当简陋:发射区仅包含一块作为发射平台的50 x 50英尺(约15 x 15 米)混凝土板、一个覆盖着沙袋的8 x 10英尺(2.4 x 3米)观测站、一个火箭发动机储藏冰屋,以及最后的装配大楼。 1945年6月,沃洛普斯岛的工作区设施简陋。 图片来源:NACA 现在,这片发射区是沃洛普斯岛上的发射区2,包含3个亚轨道探空火箭发射器和一座发射管制台。 一开始的时候,岛上的工作区域由5个木制棚屋组成:一个运营办公室,一个组装棚,一个通用仓库棚,一个无线电、药房和暗室棚,以及带有15kw发电机的发电机房。此外,起居区由带木地板的帐篷组成。 1945年6月,沃洛普斯岛上的原始发射和工作设施。 图片来源:NACA 这些不起眼的原初设施,一步步扩展到了包括政府和商业投入在内的先进设施,总价值超过10亿美元。 在1958年,NACA变成了NASA,沃洛普斯则在1959年从岛上扩展到岛外,将沃洛普斯岛以北约7英里(11千米)处的海军航空基地囊括其中,现在通常称其为沃洛普斯主基地(Wallops Main Base.)。 多年来,随着硬件设施上的不断更新,沃洛普斯的名字也在一次次变更。一开始它由兰利领导,被称作辅助飞行研究基地(Auxiliary Flight Research Station),而后改为无人驾驶飞机研究基地(PilotlessAircraft Research Station)。随着NASA的成立,沃洛普斯成为了一个独立的中心,先被称为沃洛普斯基地(Wallops Station),然后又被称为沃洛普斯飞行中心(WallopsFlight Center)。最终在1981年,它成为了NASA戈达德航天飞行中心(GoddardSpace Flight Center)的一部分,并被更名为沃洛普斯飞行研究所(Wallops Flight Facility)。 在《沃洛普斯基地与美国太空计划的创立》(Wallops Station and the Creation of the American Space Program)一书中,小哈罗德·华莱士(HaroldWallace Jr.)写到:“沃洛普斯尽管体量较小且鲜为人知,却为美国早期的航天事业做出了重要贡献。” 皮尔斯表示:“对于沃洛普斯的前75年,华莱士的话可以说是非常恰当的。沃洛普斯的员工为我们的成就感到自豪,我们接受了过去的挑战,并准备好了给未来的挑战提供支持,继续探索地球和更广阔的宇宙,包括NASA计划在2024年之前重返月球的阿尔忒弥斯(Artemis)计划。我们非常期待下一个75年将会带来的突破!” 参考来源: [1] https://www.nasa.gov/wallops/2020/feature/wallops-75-years-of-exploration-and-technology-development [2] https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19790011995.pdf [3] https://history.nasa.gov/SP-4311/sp4311.htm
图片来源:Pixabay 美国航空航天局(NASA)和埃隆·马斯克(Elon Musk)都有着出征火星的梦,远距离航行的载人航天飞行任务也终将如期而至。但有一点你可能不会想到,那就是现代火箭的前进速度并没有过去那么快了。 速度更快的航天飞船在很多方面上都占据优势,而核动力火箭(nuclear powered rocket)就是给飞船加速的一种方法。与传统燃烧燃料的火箭或是现代太阳能电推进火箭相比,核动力火箭具有许多优势,但在过去的40年中,美国只有8次航天发射用到了核反应堆。 在2019年,规范核航天飞行的相关法规发生了变化,下一代火箭的工作也已经重新开始了。 为什么要追求速度? 太空旅行的第一步涉及的就是用火箭将飞船发射进入轨道,人们在想到火箭发射时会在脑海中刻画出大型燃烧燃料的发动机,也就是发射火箭,由于地球重力的限制作用,在可预见的未来发射火箭都不太可能消失。 一旦飞船到达太空,事情就会变得有趣起来。为了逃脱地球的引力前往深空中的目的地,飞船需要额外的加速度,这个时候核系统就能发挥作用了。如果宇航员想要探索比月球或者火星更远的地方,他们将需要以非常非常快的速度前进。宇宙如此浩瀚,一切都遥不可及。 火箭速度更快对于长距离太空旅行来说更有利的原因有两个:一是安全性,二是时间性。 前往火星旅行的宇航员将会被暴露在非常高的辐射水平中,这可能导致严重的长期健康问题,例如癌症和不育症。辐射防护能起到一定的保护作用,但是它非常沉重,并且任务越长,需要的防护就越多。减少辐射暴露更好的方法则是更快地到达目的地。 宇航员的人身安全还只是其中一个好处。随着各大太空机构进一步深入太空,从无人飞行任务中尽可能快地获取数据变得非常重要。旅行者2号(Voyager-2)花了漫长的12年时间才到达海王星,飞掠过海王星时拍下了一些令人难以想象的照片。如果旅行者2号具有更快的推进系统,那么天文学家其实可以更早地获得这些照片和其中包含的信息。 高速的优势显而易见,但为什么核系统更快些呢? 土星5号运载火箭高约363英尺(110米),主要的组成部分是一个燃料箱。 图片来源:迈克·捷策(Mike Jetzer)/heroicrelics.org, CC BY-NC-ND 当下的系统 一旦飞船逃脱了地球的引力,在比较任何推进系统时都有三个重要方面需要考虑: · 推力(Thrust):系统能以多快的速度对飞船进行加速 · 质量效率(Mass efficiency):对于给定的燃料质量,系统可以产生多少推力 · 能量密度(Energy density):给定质量的燃料可以产生多少能量 如今,最常用的推进系统是化学推进系统(chemical propulsionsystem),即常规燃烧燃料的火箭推进系统,以及太阳能电推进系统(solar-powered electric propulsion system)。 化学推进系统能提供很大的推力,但化学火箭的质量效率并不是特别高,火箭燃料的能量密度也不高。将宇航员送上月球的土星5号运载火箭(Saturn V)在升空时产生了3500万牛顿的力,运载了95万加仑(约36万升)的燃料。尽管大部分燃料用于使火箭进入轨道,但局限性显而易见:去任何地方都需要大量沉重的燃料。 电推进系统则是利用太阳能电池板产生的电能来产生推力,最常见的方法是使用电场对离子进行加速,例如在霍尔推力器(Hall thruster)中。电推进系统通常用于给卫星供电,其质量效率比化学推进系统高出5倍以上,但是相对而言电推进系统产生的推力却要小得多,大约只有3牛顿,换种更容易理解的说法,也就是只能在大约两个半小时内让汽车从0加速到97千米/小时。电推进系统的能量来源,也就是太阳,本质上是取之无禁用之不竭的,但实际上航天器距离太阳越远,太阳能的作用就越微小。 核动力火箭之所以拥有前途,原因之一就在于它们提供的能量密度之大令人难以置信。核反应堆中使用的是铀(U)燃料,产生的能量密度比典型的化学火箭推进剂肼(N2H4)要高400万倍。与携带成千上万升的化学燃料相比,将少量铀燃料送入太空要容易得多。 除了能量密度,核动力系统的推力和质量效率又如何呢? 第一枚核热火箭建于1967年,在上图的背景中可以看到。前景是容纳反应堆的保护壳。 图片来源:NASA /维基百科 核动力系统的两种选择 工程师为太空旅行设计了两种主要类型的核动力系统。 第一种叫做核热推进(nuclear thermal propulsion),这种系统推力强大且效率适中。核热推进使用的是小型核裂变反应堆,类似于在核潜艇中发现的核裂变反应堆,常采用氢气作为工质(working substance)兼冷却剂,工质流经反应堆后被加热,再经收缩扩张喷管高速喷出,进而提供推力。NASA的工程师估计,相比化学动力驱动,由核热推进技术驱动的火星飞行任务在时长上要短20%-25%。 核热推进系统的质量效率是化学推进系统的两倍以上,这意味着,在使用相同质量的推进剂,核热推进产生的推力是化学推进的两倍多,可提供的推力能达到10万牛顿,也就是足以让汽车在大约四分之一秒的时间内从0加速到97千米/小时的速度。 第二种核动力火箭系统名为核电推进(nuclear electricpropulsion),目前还没有建成的核电系统,工作原理是利用大功率核裂变反应堆发电,将核能转换为电能,为霍尔推进器这样的电推进器提供动力。核电推进将具有非常高的质量效率,大约是核热推进系统的3倍。由于核反应堆可以产生极高的能量,因此可以同时为多个独立的电推进器供电以产生很大的推力。 核电推进系统不受太阳能的限制、具有很高的质量效率,并且可以提供相对较大的推力,因此是执行远程任务的最佳选择。尽管核电火箭拥有如此优越的长处,但在投入使用之前仍有许多技术问题亟待解决。 未来将人类带上火星的核热飞船的的艺术概念图。 图片来源:约翰·弗雷萨尼托工作室(John Frassanito&Associates)/维基百科 为什么目前还没有核动力火箭呢? 核热推进系统的研究自1960年代以来就开始了,但到现在为止仍没有应用在太空飞行中。 1970年代,美国首次实施了一系列法规,基本上要求所有的核太空项目都要经过多个政府机构的逐案审查和批准,并且还要获得总统的明确批准。除此之外,核火箭系统研究的资金也非常短缺,这种大环境阻碍了用于太空探索核反应堆的进一步发展。 当特朗普政府在2019年8月发布总统备忘录(presidential memorandum)之时,这一切都发生了改变。在坚持保证核动力发射尽可能安全的前提下,政府的新指示允许使用少量核材料的核任务跳过多机构的批准程序,例如,只需像NASA这样的赞助机构证明任务符合安全建议即可;当然,更大型的核任务还是需要走完此前规定的一系列程序。 随着法规又有了这项新的修订,NASA在2019年的财政预算中获得了1亿美元用于发展核热推进系统。美国国防部高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)也在开发太空核热推进系统,旨在让美国国家安全行动能够触及地球轨道之外。 在停滞了60年之后,核动力火箭或将于十年之内飞向太空。这项激动人心的进展无疑将开启太空探索的新纪元:人类将亲身前往火星,科学实验则将在我们的整个太阳系内外进行新的探索与发现。 参考来源: https://theconversation.com/to-safely-explore-the-solar-system-and-beyond-spaceships-need-to-go-faster-nuclear-powered-rockets-may-be-the-answer-137967
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那是个伟大的时代