前往月球
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“门户”首批科学实验确定，欧空局将主打辐射监测
上图展示了猎户座飞船与被称作“门户”的月球哨站的对接过程，在国际空间站之后，多国航天机构将合作发射下一个空间站，那就是“门户”。 图片来源：ESA 在地球上空，国际空间站就像是宇航员们太空之游的“飞船旅舍”，而在不久的未来，前往月球旅行的太空人也将拥有一个特别的空中基地：门户。 月球轨道平台门户（Lunar Orbital Platform-Gateway，LOP-G，又称“深空之门”）将以一种小型宇宙飞船的形式绕月球轨道飞行，但它将不止于在登月任务中作为中转站，在更进一步人类火星探索中，门户也会发光发热。门户将在月球附近组装成型，应任务的需求会在不同轨道之间移动，帮我们实现有史以来最遥远的人类太空飞行任务。 在前往月球和火星前，宇航员可以在门户中进行远离地球的各种训练；利用门户独特、可调整的空间位置，对于那些在地球和国际空间站上难以满足条件的科学实验，研究人员会有更多的探索可能；它甚至可以是一个“太空机场”，让飞往月球和火星的航天器在不返回地球的情况下也能增添燃料、更换零件…… 在充满谜团与未知的太空中，门户将带给我们更多解释与探索的可能。 目前，欧洲空间局（ESA）和美国航空航天局（NASA）已经选定了门户上将要进行的第一批科学实验，其中欧洲的主要精力将集中在对辐射的监测上。太空辐射对于航天器运行和宇航员安全都极为重要，在月球身边组装门户时，我们必须对宇宙射线和太阳辐射有一个全面的认识，特别是在那些人类探索从未涉足的区域。 门户第一个舱，即动力和推进元件（Power and Propulsion Element）的概念图。门户的组装工作计划在接下来的十年中完成，运行的绕月轨道将会是一个长轴很长的“偏心”椭圆，近月点距离月球表面约3000公里，远月点则距离月表70 000公里。相比直接从地球出发前往月球的载人航天任务，从地球到门户所需的能量要少得多，宇航员可以利用基于门户的航天器前往月球进行更多的探索。动力和推进元件的组装将在阿尔忒弥斯2号（Artemis II）任务中启动，同时将承载两项舱外科学研究。 图片来源：NASA ESA建造的硬件将持续、主动监测辐射，测得的数据则会提供给参与国的科学家进行查阅。 在飞向绕月轨道的途中，门户的舱体元件将会穿过范艾伦辐射带（Van Allen radiation belt）。范艾伦辐射带位于地球附近，是近层宇宙空间中包围着地球的高能粒子辐射带。这些微粒能对人体造成严重的辐射伤害，而门户的舱体硬件将能提供一系列重要的信息，让研究人员制定出保护宇航员安全通过辐射带的方案。 这张合成图像展示了太阳日冕和太阳风的形貌，以及地球磁层的艺术概念图。 图片来源：ESA/NASA 到达既定的目标轨道后，门户将围绕月球飞行，近月点距离月球表面约3000公里，远月点则距离月表70 000公里。辐射研究也会持续进行，监测质子、电子、重离子和中子撞击到测量仪时的强度和浓度变化。 对于不同绕月轨道的利弊，NASA和欧洲空间运行中心（European Space Operations Center，ESOC）的任务策划人员花了好几个月的时间来讨论，如今已经敲定了最终的绕月轨道：“近直线晕轨道”（near-rectilinear halo orbit，NRHO）。 不同于阿波罗任务所采用的近月轨道，门户将会在一个高度“偏心”的轨道上运行：最靠近时距离月球表面为3000公里，而最远时将距离月表70 000公里；并且，随着月球的旋转，这条轨道也会有相应的角度变化，因此从地球上看，它会有点像是月晕。 作为绕月轨道上的一个永久基地，门户将会成为一个重要的中转站，只需适度的操作就能让来访的航天器减速、对接，航天器可以在此停歇，更换零件、组装部件。 视频来源：ESA ESA人类与机器探索（Human and Robotic Exploration）科学团队负责人詹妮弗•恩戈•安赫（Jennifer Ngo-Anh）说：“重中子对我们尤为重要，一些宇宙射线在撞击月球并与月球相互作用后，会反射成对人体危害极大的重中子。我们需要更多地了解这些粒子的形成位置和形成机理，以保护宇航员的身体安全。” NASA将在门户上进行的首次研究则是一项朝向太阳的太空天气实验，目的是观察太阳粒子和太阳风。由于太阳上的大爆发是无法预测的，还可能导致强劲的辐射爆发和太阳风，出到地球的保护性大气之外时，宇航员会面临种种这些因素的威胁。 月球轨道上的门户 门户整体重约40吨，包括一个服务舱、一个通信舱、一个连接舱、一个用于太空行走的气密过渡舱、一个供宇航员居住的空间，以及一个操作站，用于远程指挥位于月球上的机械臂或漫游车。宇航员在门户上最多可以一次性连续待上90天。 ESA的人类与机器探索主管大卫•帕克（David Parker）解释说：“（ESA和NASA的）这两项实验将协同合作，为我们提供急需的信息，用以预测辐射事件，并设计出能为前往月球的宇航员提供更好保护的的航天器。” “在我们为下一代欧洲宇航员做好准备，让他们与NASA的同事们一起参与阿尔忒弥斯计划时，这项研究至关重要，在我们迈向月球的过程中，它展示了科学和探索是如何协同并进的。” 门户构造概念图。 图片来源：NASA/ESA 未来，更多的科学实验将会登上门户，充分利用月球轨道上独特的环境，毕竟这种环境在地球或国际空间站上是无法复制的。 门户将在接下来的十年内进行构建和组装，作为深空之中探索、科研和商业活动的平台。门户的运行将能提供宝贵的航天经验，验证关键的空间技术，为未来的人类火星探索任务提供支持。根据Space19+的决定，ESA将为门户构建一个居住舱（Habitation module）、通信系统和加油舱。加拿大航天局（Canadian Space Agency，CSA）则将为这一月球前哨站提供先进的机器人技术；日本宇宙航空研究开发机构（Japan Aerospace Exploration Agency，JAXA）也在讨论相关的元件支持。 参考来源： http://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/European_Gateway_experiment_will_monitor_radiation_in_deep_space
NASA的下一步是什么？
2020年，NASA将朝着将宇航员重返月球、继续探索火星和开发新技术以使超音速飞机更安静地飞行而迈出大步。 NASA计划在2020年将美国人从美国本土发射升空，向火星发射新的探测器，继续为人类登月任务做准备。 来源：NASA TV/Lacey Young 阿尔特弥斯：将宇航员重返月球 根据阿尔特弥斯计划，NASA将发送新的科学仪器和技术演示来研究月球，在2024年之前加快将宇航员送往月球的计划，并在2028年之前建立可持续的月球探索。2020年，阿尔特弥斯的主要里程碑之一将是空间发射系统核心阶段所有四个引擎的绿色运行测试。美国国家航空航天局还将继续与商业伙伴合作，将着陆器送往月球，在那里他们将帮助宇航员着陆，包括在月球上绘制水冰图的探测器。 NASA、波音公司和SpaceX准备从美国本土发射宇航员 在2019年进行了无人驾驶的试飞之后，波音公司和SpaceX准备将美国宇航员从美国本土发射升空，这是自2011年航天飞机最后一次任务以来的首次。商业飞船和火箭已经开始向空间站运送货物，今年还会有更多的补给飞行，载人飞船也将进行最后的测试。 国际空间站 国际空间站已经在轨道上运行了20年，它不仅仅是下一代航天器的目的地。宇航员将空间站用于探索技术、先进的生命支持系统以及人机界面。这是一个独特的微重力试验台和国家实验室，人类在这里工作，以造福地球上的生命，并为进入太阳系更远的目的地做准备。 火星与未来 美国国家航空和宇宙航行局(NASA)最新的火星探测任务——在发射前会有一个新名字——将是最新的前往这颗红色星球的探测器，但它不是孤军作战。为了帮助它进行探索，它携带了第一架将在另一个星球上飞行的直升机。 NASA的火星直升机是一种小型自动旋翼飞行器，它将与NASA的“火星2020”(Mars 2020)探测器一起飞行。“火星2020”目前计划于2020年7月发射，以证明火星上重于空气的飞行器的可行性和潜力。 来源：NASA/JPL-Caltech 在太阳系的更远处，OSIRIS-REx将会在小行星Bennu上着陆，从它的表面抓取样本。OSIRIS-REx将于2023年将样本送回地球。 安静的超音速技术 超音速飞机在减速至音速以下时会发出巨大的轰鸣声，NASA正在继续研究制造超音速飞机，从而使其更安静，更适合在人口稠密的地区飞行。 X-59或QUESST飞机在2019年通过了重要的审查里程碑，朝着更多的飞行测试迈进。 2020年，我们将在许多方面取得进展，我们将继续引领世界探索并激励下一代。 来源： https://www.nasa.gov/about/whats_next.html
阿波罗12号和测量者3号的立体影像
2019 November 23 Apollo 12 and Surveyor 3 Stereo View Image Credit: NASA, Apollo 12, Alan Bean – Stereo Image Copyright: Kevin Frank Explanation: Put on your red/blue glasses and gaze across the western Ocean of Storms on the surface of the Moon. The 3D view features Apollo 12 astronaut Pete Conrad visiting the Surveyor 3 spacecraft 50 years ago in November of 1969. Surveyor 3 had landed at the site on the inside slope of a small crater about 2 1/2 years earlier in April of 1967. Visible on the horizon beyond the far crater wall, Apollo 12’s Lunar Module Intrepid touched down less than 200 meters (650 feet) away, easy moonwalking distance from the robotic Surveyor spacecraft. The stereo image was carefully created…
越来越多的新公司加入了NASA阿尔特弥斯项目的合作伙伴行列
美国国家航空航天局(NASA)已将5家美国公司加入供应商名单，这些供应商将有资格投标，通过该机构的商业月球有效载荷服务(CLPS)计划，向月球表面提供货物。 新增的CLPS参与者名单将增加到14人，这将扩大NASA与美国工业界的合作，建立一个强大的市场，在地球和月球之间运送货物，并扩大伙伴关系网络，使第一位女性和第二位男性能够在2024年之前登上月球，这是该机构阿尔特弥斯计划的一部分。 “各种规模的美国航空公司都加入了Artemis项目。”美国国家航空航天局局长吉姆·布里登斯汀说，“扩大有资格投标把有效载荷送到月球表面的公司的范围，可以推动创新，并降低NASA和美国纳税人的成本。预计将有机会提供广泛的科学和技术货物，帮助我们实现对月球的探索，推进我们把人类送上火星的目标。” 被选中的公司是: ·蓝色起源，肯特，华盛顿 ·Ceres机器人，帕洛阿尔托，加利福尼亚 ·塞拉内华达州公司，路易斯维尔，科罗拉多州 ·SpaceX，霍桑，加利福尼亚 ·纳米卫星系统公司，欧文，加利福尼亚州 泰瓦克纳米卫星系统公司的商业月球着陆器模拟图 来源：Tyvak Nano-Satellite Systems Inc. [rml_read_more] 今年7月，美国国家航空和宇宙航行局(NASA)宣布，美国公司有机会提出可以将更重的货物送到月球表面的月球登陆器。这五家公司，以及2018年11月选出的九家公司，现在有资格投标月球表面的发射和交付服务。NASA已经与两家供应商签订了合同，将在2021年向月球发送多达14个科学货物，并有望发布额外的货物交付订单。 内华达山脉公司的商业月球着陆器模拟图 来源：Sierra Nevada Corporation “CLPS计划的目的是利用私营企业的专业知识和创新来快速登陆月球，”位于华盛顿的NASA总部科学任务理事会副主任Thomas Zurbuchen说。“随着我们建立一个稳定的交付节奏，我们将扩大在月球表面进行新科学研究的能力，开发新技术，并支持人类探索目标。” 蓝色起源的商业月球着陆器模拟图 来源：Blue Origin 未来的有效载荷可能包括探测车、电源、科学实验——包括该机构调查极地探测车(VIPER)——以及将被注入阿尔特弥斯项目的技术演示。美国国家航空和宇宙航行局(NASA)预计将发布一系列定期的任务订单请求，以扩大在人类登陆前需要运输服务的机构货物的范围。 谷神星机器人的商业月球着陆器模拟图 来源：Ceres Robotics 美国宇航局科学任务理事会负责探索的副助理局长史蒂夫·克拉克说:“购买月球之旅来进行科学调查和测试新技术系统，而不是拥有运载系统，这使美国宇航局能够更快、更少地完成更多任务，同时成为我们商业伙伴的着陆器上的众多客户之一。” SpaceX的商业月球着陆器模拟图 来源：SpaceX CLPS合同是不确定交付/不确定数量合同，到2028年11月合同总价值为26亿美元。在比较来自所有供应商的投标时，该机构将考虑一系列因素，如技术可行性、价格和时间表。 有关CLPS的更多信息，请访问：https://www.nasa.gov/clps 有关NASA阿尔特弥斯项目的更多信息，请访问：https://www.nasa.gov/artemis 来源： https://www.nasa.gov/press-release/new-companies-join-growing-ranks-of-nasa-partners-for-artemis-program
50年前的今天，阿波罗12号发射升空
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。
NASA开封了尘封已久的阿波罗号任务月球样本
美国国家航空航天局（NASA）的科学家们开封了由阿波罗17号带回地球的一份原始月球岩石和土壤样本，这标志着40多年来阿波罗时代的原始岩石和风化层样本首次被开封。这为科学家们练习相关技术以研究未来在阿尔特弥斯号任务中收集的样本奠定了基础。 该样本于11月5日在NASA位于休斯顿的约翰逊航天中心的月球实验室被开封，样本由阿波罗17号宇航员吉恩•瑟曼（Gene Cernan）和杰克•施密特（Jack Schmitt）在月球表面凿入了4厘米宽的样品管而收集，另外一份样本将于明年一月份被开封。该样本是NASA阿波罗下一代样本分析（Apollo Next-Generation Sample Analysis，ANGSA）计划的一部分，该计划利用先进技术通过使用样本最初返回地球时不可用的工具来研究阿波罗号任务月球样本。 NASA华盛顿总部的ANGSA计划科学家萨拉•诺布尔（Sarah Noble）博士表示“如今，我们能够进行在阿波罗计划的那些年无法进行的测量。对这些样本的分析将最大限度地提高阿波罗计划的科学收益，也使新一代科学家和管理者们能够改进他们的技术，并帮助未来的探险家们为21世纪20年代及以后的登月任务做好准备。” 图中从左至右分别是阿波罗样品处理员安德里亚•莫西（Andrea Mosie），查理斯•克里舍（Charis Krysher）和朱利安•格罗斯（Juliane Gross），她们在NASA位于休斯敦的约翰逊航天中心开封了73002号月球样本。自近50年前被阿波罗号宇航员从月球表面收集并带回地球以来，该样品管中的月球岩石从未被动过，一直维持在原样。 版权：NASA /詹姆斯•布莱尔（James Blair） 阿波罗17号宇航员吉恩•塞尔南（Gene Cernan）准备采集73001号和73002号样本。 版权：NASA [rml_read_more] 自阿波罗时代以来，所有被带回地球的样本都被小心翼翼地保存在实验室里，以留存给子孙后代。其中大多数样本都经过了详细研究，许多样本仍在进行研究中。然而，NASA还决定保留一些样本不动，作为对未来的投资，以便这些样本能够在技术发展过程中使用更先进的技术堆其进行分析。这些样本包括在其原始容器中保持密封的样本，以及一些在特殊条件下储存的样本，所有这些样本都打算使用比阿波罗计划期间更先进的分析技术来进行开封和分析。 未开封的阿波罗号任务月球样本是在阿波罗15号、16号和17号任务中采集的。其中两个在阿波罗17号任务期间采集的样本，即73002号样本和73001号样本，将被作为ANGSA的一部分进行研究。无损三维成像、质谱分析和超高分辨率显微切片法等先进的技术将使这些样本的协调研究达到前所未有的规模。 73002号和73001号样本是一块两英尺长的风化层（岩石和土壤）中“凿入样品管”（drive tube）的一部分，收集自阿波罗17号站点Lara陨石坑附近的滑坡沉积物。这些样本保存了月球土壤中的垂直分层、关于月球等缺乏空气的天体上的滑坡信息以及被封存在月球风化层中挥发物的记录，甚至也可能保存了那些沿着“李-林肯陡坡”（Lee-Lincoln scarp，是阿波罗17号遗址上的一个断层）从月球上逃逸的挥发物。 NASA约翰逊航天中心天体物质管理员弗朗西斯•麦卡宾（Francis McCubbin）表示：“现在开封这些样本将使关于月球的新科学发现成为可能，也将使新一代科学家能够改进他们的技术以更好地研究阿尔特弥斯号宇航员带回的未来样本。在过去的50年里，我们的科学技术有了很大的进步，科学家有机会通过以前无法实现的方式来分析这些样本。” 两个样本，两个过程 73002号样本自带回地球以来一直未被开封，但也未在真空状态下保持密封。该样本是于11月5日从其容器中被取出的第一份样本。约翰逊航天中心的样品处理员将在接下来的几个月里对样本进行处理，并将部分样本分发给ANGSA科学团队进行分析。 73002号样本的底部扫描是于1974年由NASA利用X光技术拍摄的。上图中的X射线计算机显微断层扫描成像（X-Ray Computed Microtomography）是于2019年在德克萨斯大学奥斯汀分校拍摄的。这是技术发展使新一代技术能够在阿波罗号任务月球样本上进行新的科学研究的例子之一。 为了帮助开封样本，研究人员使用在德克萨斯大学奥斯汀分校进行的X射线计算机显微断层扫描成像（X-Ray Computed Microtomography）来记录了管内风化层的高分辨率3D图像。这种成像技术可以帮助样本处理员制定策略以取出样本进行剖析并分发给研究团队，同时也帮助科学家们在打开容器之前了解样本的结构。此外，还将保护脆弱的土壤成分在开封和处理过程中不受损害，并提供矿物粒和被称为小岩石（rocklets）较小的样本的详细图像。 在X射线扫描后，样本被充有超纯干燥氮气的手套盒里专用工具从试管中取出，然后再被细分成四分之一英寸的片段，以便科学家了解沿着岩芯样本长度观察到的变化。这是25年来NASA第一次处理这样的凿入样品管，管理科学家们在过去的几个月里一直在努力练习这个过程。 即将开封73002号样本的月球样品处理员查理斯•克里舍（Charis Krysher）表示：“我是听着阿波罗号的故事长大的，这些故事激励了我从事太空事业，如今我拥有了这样的机会，可以对使下一次登月任务成为可能的研究做出贡献。能够成为一个自采集于月球以来从未被打开过的样本的开封者中的一员，是一种荣誉也是一项沉重的责任，我们正在触摸历史。” 73001号样本在月球上被密封于一个特殊的岩芯样本真空容器中，然后被放置于另一个真空容器内再被密封保存在地球上，该样本将于2020年初开封。一旦科学家们对和样本本身一起收集到的月球气体制定好了详细的气体收集计划，该样本就会被开封。一旦取出，该样本将被放入手套盒中进行处理，并与ANGSA研究中选择的科学团队共享。 阿尔特弥斯代 阿尔特弥斯计划宇航员对月球的探索将能够利用月球的资源，包括可以用来制造火箭燃料或呼吸用氧气的水冰。研究这些未开封的样本可能会让科学家们深入了解月球极地冰沉积物的起源，以及未来探索的其他潜在资源。科学家们还将更好地了解阿波罗号任务工具的工作原理，这将有助于为未来的月球任务设计工具。 ANGSA的科学联合首席查尔斯•希勒（Charles Shearer）表示：“这些样本的发现将为NASA提供关于月球的新见解，包括月球表面的撞击史、月球表面如何发生滑坡、以及月球地壳如何随时间演变。这项研究将帮助NASA更好地了解挥发性储层是如何在月球和其他行星上发展、进化和相互作用的。” NASA于2019年11月5日在位于休斯敦的约翰逊航天中心开封了一个未被打开过的的阿波罗号任务月球样本。一组科学家从试管中提取了岩心物质，并将很快把样本送往全国各地的其他研究小组进行研究。该样本是计划于未来几个月内开封的两套样本中的第一套。现在研究这些岩石将有助于新一代科学家通过阿尔特弥斯计划更好地了解月球。 版权：NASA /詹姆斯•布莱尔（James Blair） 在对这些未被打开过的阿波罗号任务月球样本进行初步检测期间，几代科学家、工程师和管理者将共同研究这些标本。在有长期NASA工作经验的团队成员中有一些是最初研究阿波罗号任务月球样本的团队成员，他们将与年轻的团队成员一起工作，这是过去和现在几代月球探索者之间真正的合作。Schmitt是阿波罗号宇航员和阿波罗17号登月舱飞行员中唯一的地质学家，他收集了73002号样本，并积极参与了研究小组。 Shearer表示：“这为阿波罗计划的第一代月球探索者和从阿尔特弥斯开始探索月球及更远地方的未来几代人之间提供了重要的联系。” 自从收集了这些样本以来，NASA一直在通过月球勘测轨道飞行器（Lunar Reconnaissance Orbiter，LRO）等任务研究地球的近邻，现在有了关于月球表面、环境和组成的惊人数量的数据。根据阿尔特弥斯计划，NASA将于2024年宇航员登陆月球表面之前发送一套新的科学仪器和技术示范来研究月球，并于2028年在月球上建立持续的存在。NASA将在其过去的基础上，利用其阿尔特弥斯的经验，为下一次巨大的飞跃做准备 – 将宇航员送上火星。 NASA的科学家们开封了月球样本，这些样本自近50年前阿波罗号宇航员从月球收集以来，一直未被动过。11月5日（周二）开封的样本将将使我们对月球的了解有新的认识，并帮助重新点燃阿尔特弥斯计划下人类在月球表面的探索。 版权：戴夫•伊迪（Dave Edey）和罗米•汉娜（Romy Hanna）。UTCT， Jackson地球科学学院，德克萨斯大学奥斯汀分校。 来源： https://www.nasa.gov/feature/nasa-opens-previously-unopened-apollo-sample-ahead-of-artemis-missions
国际空间站如何帮助我们登上月球
国际空间站是美国国家航空航天局（NASA）阿尔特弥斯（Artemis）计划的基石，该计划将在2024年前将第一位女性和下一位男性登上月球。作为对微重力环境中生存如何影响生物体（尤其是人类）进行长期研究，以及测试使人类得以月球上工作的技术的唯一场所，空间站是在月球上建立可持续存在的一项独特资产。 登月任务将包括在“门户”（Gateway）月球空间站上、在月球表面以及包括“猎户座”(Orion)飞船和人类着陆系统在内的多个航天器上的时间组合。探索月球的技能和技术将有助于建立未来火星任务所需的能力。国际空间站这个轨道实验室为通向月球和火星所做的贡献如下所示。 人的因素 使宇航员在太空中保持安全是月球任务的重中之重，这需要对微重力环境下生活如何影响人类有广泛的了解。国际空间站提供了近20年的人类研究机会，这是其他平台无法实现的。以下是我们正在学习到的一些内容： 日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）宇航员Norishige Kanai正在使用高级电阻式运动装置（Advanced Resistive Exercise Device, ARED）, 该装置提供负荷，使宇航员在长时间的太空中体验复合并保持肌肉力量和质量。 版权：JAXA 骨骼和肌肉流失 在失重状态下，骨骼和肌肉的活动更少，宇航员在太空长时间停留期间会经历骨骼和肌肉流失。研究人员在不断研究这种流失的潜在机制和影响因素。一项研究通过扫描宇航员的髋骨来评估在微重力环境下骨折的可能性。其他研究将地面上的实验对象与空间站上的实验对象，或者与地面实验室模拟太空飞行条件下的实验对象进行比较。研究人员还利用空间站来了解如何利用饮食和锻炼来抵对抗微重力环境下生活的一些负面影响。 NASA宇航员Serena Auñón-Chancellor在空间站进行视力检测，这是国际空间站上目前正在进行的宇航员健康维持活动的一部分。 版权：NASA 视力 宇航员在月球任务中收集信息最有价值的工具之一将是他或她本身的眼睛。然而，长时间的太空飞行往往会改变宇航员的视力。科学家们对太空飞行引起的视力损害以及据信由头部压力升高引起的变化进行监测，以描述微重力环境下的生活如何影响视觉、血管和中枢神经系统。这些研究有助于制定措施来帮助防止视力和眼睛损伤的持久变化。 [rml_read_more] 欧洲航天局（ESA）宇航员亚历山大•格斯特（Alexander Gerst）向超灵敏气体分析仪呼气，进行气道监测实验，这是一项关于国际空间站上宇航员气道炎症的研究。实验结果帮助飞行外科医生制定更安全的前往月球和火星的长期任务，也可能会帮助地球上患有哮喘或其他呼吸道炎症性疾病的患者。 版权：NASA 健康监测 登月任务将使宇航员为火星任务做好准备，这将需要更大程度的自给自足且独立于地球，包括监测健康状况，以便宇航员能够自己识别并避免危险的健康状况。例如，个人二氧化碳监测调查试图展示一个可以不引人注目地收集和监测宇航员暴露于二氧化碳暴露情况的系统。人类通过呼吸自然产生二氧化碳，但是暴露在高浓度的二氧化碳中会导致健康问题。可穿戴式监测仪可以帮助宇航员跟踪他们暴露在二氧化碳中的情况，并在长时间的太空停留期间将其保持在安全水平以内。类似地，对宇航员气道炎症的研究旨在帮助宇航员识别微重力环境下由自由漂浮的灰尘和颗粒引起的健康状况的早期迹象。 ESA宇航员托马斯•佩斯奎特（Thomas Pesquet）正在进行感知器性能重力参考（Gravitational References for Sensimotor Performance，GRASP）实验，该实验研究中枢神经系统如何整合来自不同知觉的信息。这项研究进一步揭示了大脑是如何适应缺失传统“上下”运动的微重力环境。 版权：NASA 身心功能 暴露在太空飞行中会改变身体的许多系统，使宇航员在着陆于行星表面后很难立即执行重要任务。前往月球或火星的宇航员到达后几乎没有时间从这些变化中恢复过来，也无法使用地球上的医疗和康复设施。一项研究确定了可能受到影响的任务，并为克服任何损害的对策设计提供支持。另一项研究验证了一系列测量在太空中的认知能力的测试。其他研究着眼于身体变化的复杂性、严重性和持续时间，以改善恢复时间并预防伤害。 支持飞往月球以及登陆月球任务的技术 为了在穿越太空或在月球或其他行星上建立可持续的基地，宇航员需要技术和硬件来满足人类基本需求，包括氧气和水，以及维护和修复这些系统的能力。他们还需要工具来实施任务行动。 NASA宇航员杰克•费希尔（Jack Fischer）为毛细管结构研究安置了硬件，以研究用于水的循环利用和二氧化碳去除中流体和气体混合物的管理方法。研究结果有利于设计用于未来太空任务的更轻、更可靠的生命支持系统。 版权：NASA 生命支持系统 国际空间站为发展最先进的太空生命支持系统提供了动力，并成为改进这些系统的试验平台。目前空间站上的环境控制与生命支持系统（Environmental Control and Life Support System，ECLSS）提供氧气、饮用水和适当的舱内压力和温度，并去除二氧化碳、微量气体和颗粒。一套硬件被用来监测空间站的供水，其他硬件从回收的二氧化碳中产生氧气。最近的一个项目对一种新技术进行了测试，该技术使用蒸发冷却来使宇航服保持适当温度。 废物管理系统 每个人都需要“排泄”，太空对人类排泄物的管理提出了挑战。人类在空间站数十年的居住为改进厕所设计和废物管理系统做出了贡献。新的通用废物管理系统（UWMS）结合了航天器先前设计的最佳特征和现有空间站硬件，采用新技术来改善卫生、宇航员舒适度和可持续性。该系统包括一个双隔间，为厕所系统和卫生隔间提供隐私保护。 消防安全 了解火在太空中的蔓延和行为对宇航员的安全至关重要，尤其是当人类远离地球的时候。燃烧集成架（CIR）和微重力科学手套箱等设施为在空间站上研究燃烧提供了一个安全可靠的环境。CIR支持了广泛的燃烧和火焰实验。这项研究的一项重大发现来自于对灭火剂的分析：研究人员发现，在一定条件下，火焰熄灭后，“冷焰”仍然继续“燃烧”。 NASA宇航员凯特•鲁宾 （Kate Rubins）正在为生物分子测序仪实验做准备，该实验首次在航天器里对DNA测序进行了示范操作。基于太空的DNA测序可以识别微生物、诊断疾病并监测宇航员健康，以及对发现在太阳系的其他地方的基于DNA的生命提供潜在帮助。 版权：NASA 太空操作 宇航员已经在空间站上测试并使用了3D打印机，提高了在航天器上或月球及火星表面按需制造零部件的能力。这种制造甚至可以使用回收的废弃塑料来减少宇航员从地球上携带的工具或备件的质量和数量。 多亏了其他研究，我们现在可以在太空中进行DNA测序。这项技术使识别微生物和诊断疾病成为可能，以帮助维持宇航员的健康，并有可能探测到月球、火星或太阳系其他地方的基于DNA的生命。 空间站的研究还测试了利用月球和恒星的导航技术。这些技术可以作为未来任务的紧急增援或用于确认导航信息。 大规模的国际和商业伙伴关系 国际空间站是有史以来最复杂的太空探索项目，涉及美国、俄罗斯、欧洲、日本和加拿大的航天机构。它汇集了国际飞行任务的宇航员们；多个发射器；全球范围内的发射、运营、培训、工程、通信和研发设施；以及国际科研群体。 此外，空间站的研究已经从几乎完全依靠政府的资助和运作发展到涉及各种各样的商业参与者。这种商业化驱动未来的发展和创新，包括有效载荷集成和小型卫星市场。 空间站的国际和商业伙伴关系为2024年前实现人类在月球上的存在提供了宝贵的经验。这一规模更大、可持续的探索活动与国际和商业伙伴联合起来，使各国团结起来，创造新的经济机会，并激励子孙后代。 欲了解更多关于NASA的月球到火星计划的信息，请访问： https://www.nasa.gov/specials/moon2mars/ 关于国际空间站的每日更新，请关注@ISS_Research、空间站研究和技术新闻或国际空间站的Facebook。若想有机会看到空间站飞过你所在的城镇，请查看Spot the Station。 来源： https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/how-the-international-space-station-is-helping-us-get-to-the-moon
阿尔忒弥斯登月时代的新款宇航服：更安全、更灵活、更合身
没有观看直播的，可以在这里回看发布会的完整视频。 来源：NASA video 北京时间10月16日凌晨2时，NASA局长吉姆·布莱恩斯汀（Jim Bridenstine）在华盛顿总部公布了下一代阿尔特弥斯宇航服，这两套宇航服将用于载人登月和登陆火星。 在阿尔忒弥斯（Artemis）任务中，宇航员将穿上美国航空航天局（NASA）的新型宇航服，从外形上看，这套新的宇航服和如今用于国际空间站（International Space Station today）太空行走中的宇航服非常相似，但实际上，得益于在阿波罗（Apollo）计划开始之前就已取得的技术进步，21世纪的月球漫步者将有能力完成比之前的登月宇航员更为复杂的任务。 图片版权：NASA 宇航服不仅是人类太空探索的一个经典标志，还是一种个性化的微缩型航天器，模仿了对宇航员所有的保护措施，包括保护他们免受恶劣太空环境的侵害，同时也模仿了地球及大气层提供的所有基本资源。 在阿尔忒弥斯任务中，宇航员将穿着的新型宇航服被称为“探索舱外活动单元”（Exploration Extravehicular Mobility Unit），简称xEMU。这款宇航服的研发历史也是一个漫长的工程演变史，可以一直追溯到水星太空服，而水星太空服本身其实是升级版的海军高空飞行服。在阿尔忒弥斯任务中，下一个月球漫步者将穿着的宇航服在21世纪进行了多方面的升级优化，下面就为您介绍一下大致的升级项目： 安全第一 安全始终是人类太空探索任务的第一要素，而得益于阿波罗任务中踏上月球的探索者，以及最近的机器任务，我们对月球环境的了解比以往任何时候都更加全面和深刻。在阿波罗11号（Apollo 11）任务之前，科学家对月球土壤最大的担心就是它究竟能否支撑着陆器或宇航员的重量。而现在我们了解到，关于月球土壤更大的危险其实是它的组成：微小的玻璃状碎片。因此，这套新款宇航服加上了一系列防尘部件，可防止宇航服的生命支撑系统吸入或沾染上这些致命的碎片。除此之外，新型宇航服还能承受住背阴处-250华氏度（约合零下157摄氏度）以及阳光下250华氏度（约合121摄氏度）的极端温度。 宇航员在太空行走中，已经习惯于背着便携式生命支撑系统（Portable Life Support System，PLSS）这个背包，它可以储蓄宇航服的电量和供宇航员呼吸的空气，同时去除宇航服中的二氧化碳和其他有毒气体、气味和水汽。便携式生命支撑系统还有助于调节宇航服内部的温度，并监控整体性能，一旦出现资源不足或者系统故障的情况，它的警告系统就会被触发。将电子设备和管道系统小型化，让大部分系统的重复构建成为可能，从而使某些故障不再成为潜在的隐患。同时，这种重复构建还可以提高太空行走的安全性，可能延长太空行走的持续时间。 更好的灵活性和通讯系统 在月球上捡东西时，宇航员哈里森•哈甘•“杰克”•施密特博士（Dr. Harrison Hagan “Jack” Schmitt）走得跌跌撞撞。xEMU的新设计为即将在月球进行探索的阿尔忒弥斯宇航员提供了更大的灵活性。 动图版权：NASA 宇航服工程师Kristine Davis捡石头 动图截取自NASA video 随着新款宇航服灵活性的增强，阿尔忒弥斯宇航员在执行任务时，将比以往任何时候都能更加灵便敏捷。动图中的阿波罗宇航员走起路来跌跌撞撞像跳兔子，看起来很有趣，但是以这种方式移动所需耗费的体力，比NASA所希望的要多得多，毕竟这些英勇的探险者是在离家25万英里（约合40万千米）之外的地方为人类的探索迈出重要的步子。压力服是宇航服的人体形状部分，它让宇航员能进行活动并保护其身体免受外界环境的影响，包括来自极端温度、辐射、微流星体（micrometeoroid）和较低气压的侵害。压力服的主要组成部分包括上半躯干、头盔、下半躯干和冷却服。 新款的下半躯干包含了先进的材料和关节轴承，让臀部可以弯曲和旋转，增加了膝盖处的弯曲程度，同时还包括鞋底具有弹性的远足式靴子。在上半躯干上，除了升级版的肩部安置之外，其他的肩部增强功能还能让宇航员更自由地移动手臂，轻松地将物体举过头顶。在阿波罗任务中，宇航服的肩部活动是通过织物中的褶皱实现的，织物中附有缆绳滑轮，带来的机械优势虽然可以让肩部上下移动，但限制了关节旋转的能力。新款宇航服的肩部设计最大程度地减少了完全移动所耗费的体力，还包含了一套轴承让宇航员从肩膀到手腕都能进行旋转。 在宇航服的头盔内部，NASA对通讯系统进行了重新设计。现在使用的宇航服中，头盔内部的头戴式耳机有时也会被称作“史努比帽”（snoopy caps），常常会变得汗涔涔的让宇航员感到不舒服，同时，配备的麦克风也并不总是能跟上宇航员的动作。在上半躯干内部，新的音频系统包括多个嵌入式语音激活麦克风，当宇航员与其他太空漫步者、“门户”（Gateway）的机组人员或休斯顿的任务控制区对话时，它们会自动拾取宇航员的声音。因此，我们的登月探险者再也不会佩戴捂汗耳机啦！ 在太空行走期间，宇航员所穿的宇航服里还是会有类似纸尿裤的部分，这是科技与商品完美结合，以达到最大程度的吸收功能。尽管太空漫步者们通常倾向于不去使用它，但是太空行走的时间可能维持数小时之久，如果他们需要，就可以利用这一设计放松自己。 组件模块化、可升级，适用于多个探索目的地 新款宇航服设计了可互换的零件，这些零件能适配微重力环境下或行星表面的太空行走。相同的核心系统同样也能用于国际空间站、月球轨道上的“门户”、月球或火星。针对火星环境的差异，新款宇航服还能进行进一步升级，包括在富含二氧化碳的大气层中提供生命支撑功能的其他技术，以及能让宇航员在火星冬季保持温暖、夏季保持凉爽的改良版外衣。 在这款升级版的宇航服中，还设计了一个新功能，那就是后入式开口：宇航员将能够从宇航服的后部爬入宇航服，这使得硬质上半躯干的肩部元素比目前使用的宇航服更为紧凑。改进的肩部设计提高了灵活性，并实现了更好的人体契合，同时还降低了宇航员肩部受伤的风险。 下半躯干（包括裤子和靴子）将在现用宇航服的基础上进行升级，以适应重力减弱时的活动性，因为漂浮在太空中时，相比在行星表面行走或是驾驶探测车，宇航员并不用过多使用他们的腿或脚。 在阿尔忒弥斯任务中使用的宇航服，头盔内还将配有快速交换的防护面罩，这种透明的防护面罩是一种牺牲性防护面罩，可保护加压的透明头盔免受行星体上磨蚀性尘土造成的任何磨损、凹陷或刮伤。快速交换功能意味着宇航员可以在太空行走之前或之后更换防护面罩，而不必将整个头盔送回地球进行维修。 符合人体测量学和生物力学 这幅艺术描绘图展示了xEMU上半躯干在宇航员身上的数字拟合检查 图片版权：NASA 在NASA约翰逊航天中心（Johnson Space Center）的人体测量学和生物力学中心（Anthropometry and Biomechanics Facility）里，宇航员需要测试太空行走过程中可能会有的基本运动和姿势，进行全身三维扫描。借助完整的三维动画模型，NASA可以将宇航员与模块化的宇航服组件相匹配，从而提供最大的舒适度和最大的运动范围，同时还能减少宇航服与身体接触时对皮肤的潜在刺激。 通往月球南极的宇航服之路 太空旅行可不是温馨惬意的，无论宇航服的发展有多大的飞跃，宇航员在佩戴自己的“私人航天器”时，仍然必须进行复杂的科学和操作启动训练。在地球上练习的确会有所帮助，但是太空中的重力、压力和环境暴露差异很难在地面上真实再现。 在2024年第一位女性和第二位男性踏上月球南极之前，NASA将在国际空间站上的航天环境中测试这套新型宇航服及其几个部件，以确它的认整体性能。 作为阿尔忒弥斯 III（Artemis III）任务的一部分，NASA准备好了为2024年人类的首次月表之旅建造和认证这套初始宇航服。在阿尔忒弥斯 III之后，NASA计划将一系列飞行和训练款宇航服以及相关硬件的生产、组装、测试、支持和维护责任转交给美国工业界。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/a-next-generation-spacesuit-for-the-artemis-generation-of-astronauts/ 延伸阅读 [1]NASA公布下一代宇航服
阿尔忒弥斯计划更进一步：NASA新合作将带来得天独厚的绕月轨道
最近，美国航空航天局（NASA）已经与位于科罗拉多州博尔德市的高级航天公司（Advanced Space）签订了一份价值1,370万美元（约9770万人民币）的商业合同，用于开发和运行一项月球轨道立方体卫星（CubeSat）任务，其运行轨道将与“门户”（Gateway）相同。“门户”是一个轨道前哨站，在NASA阿尔忒弥斯计划（Artemis program）的登录系统降落月球表面之前，宇航员将会首先访问“门户”。 月地空间自主定位系统技术操作与导航实验（Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment，CAPSTONE）有望成为首个在月球周围的近直线晕轮轨道（near rectilinear halo orbit，NRHO）中运行的航天器。在这个独特的轨道中，立方体卫星将随月球的自转绕月运行，同时和月球一起绕地球运行，运行期间，立方体卫星距离月球表面最近为1,000英里（约1600千米），最远为43,500英里（约70000千米）。 近直线晕轮轨道（NRHO）是一种围绕月球的高椭圆轨道（Highly Elliptical Orbit），利用了地球和月球引力中精确的平衡位置，创造出了非常适合像“门户”这种长期任务的轨道稳定性。 图片来源：高级航天公司 这项探路者般的任务代表着一次快速绕月飞行演示，最早可于2020年12月发射。CAPSTONE将演示进入近直线晕轮轨道并正常在轨运行的方式，同时还将测试新导航的性能。这些信息将有助于减少“门户”的后勤不确定性，因为NASA与国际合作伙伴正在努力确保登月的安全性，即宇航员能够安全地到达月球表面。除此之外，这项任务还将提供科学技术的示范平台。 “这是一次激动人心的合作机会，NASA将与几家美国小型企业一同进军月球，并以此作为阿尔忒弥斯计划的开路先锋，推进近地轨道之外人类的持续探索任务，”NASA空间技术任务部的副部长吉姆•路特（Jim Reuter）说道，“无论是在成本上还是在进度上，这项任务都雄心勃勃，因为它将会带来月地空间导航技术的飞速发展、验证轨道轨迹假设，以及给未来的任务排除未知疑虑的新机会。因此，慎重考虑并承担其中的风险也是该任务的目标之一。” 立方体卫星是一类使用标准尺寸和形状因子的纳米卫星（nanosatellite），12个单位（12-unit）的立方体卫星大约只有一个小型微波炉那么大。立方体卫星上的通信系统能够确定CAPSTONE与NASA月球勘测轨道飞行器（Lunar Reconnaissance Orbiter，LRO）之间的相对距离，以及两个航天器之间距离变化的速度。航天器与航天器之间的信息将用于测试自主导航软件，让未来任务的导航不再受限于来自地球的位置追踪。 月地空间自主定位系统技术操作与导航实验（CAPSTONE）的示意图 图片来源：泰瓦克纳米卫星系统公司 [rml_read_more] CAPSTONE将给NASA和其他的合作伙伴带来重要的信息，进一步支持人类对月球和火星的探索，这些信息将来自： •航天器与航天器之间导航服务的演示 •未来航天器近直线晕轮轨道特性的证实 •进入轨道后能高效进行月球转移的经验 •共享发射或小型登月专用发射的经验 •商业方面的经验，能为地球轨道之外的立方体卫星提供任务计划和运营支持服务 •在地球轨道之外对立方体卫星任务的快速商业交付 “ CAPSTONE的体型虽小，但功能超凡，” 高级航天公司的首席执行官布拉德利•切特汉姆（Bradley Cheetham）说道，“CAPSTONE将不仅是阿尔忒弥斯计划的探路先锋，它还会展示出支持探索的关键商业功能。我们的团队将率先利用最为先进的工具，来进行任务的规划和运行，让未来前往月球、火星和乃至整个太阳系的探索任务数量更上一层楼。” CAPSTONE任务有多种不同的发射选择，其中一种是作为主要载荷搭乘小型航天器运载火箭进行发射。发射后，CAPSTONE大约需要3个月的时间进入目标轨道，并开始为期6个月的初步演示阶段，目的是测试这种独特轨道运行方式的实际情况。 通过第III阶段小型企业创新研究（Small Business Innovation Research，SBIR）的合同（早期SBIR奖金的后续合同），高级航天公司获得了本次任务研究和开发的资金。CAPSTONE自主定位与导航系统实验的开发就是在早期SBIR早期奖项中完成的。 CAPSTONE的研发团队包括位于科罗拉多州博尔德市的高级航天公司（Advanced Space），以及位于加利福尼亚州欧文市的泰瓦克纳米卫星系统公司（Tyvak Nano-Satellite Systems）；该项目由NASA空间技术任务部的小型航天器技术（Small Spacecraft Technology，SST）计划负责管理。SST的总部位于加利福尼亚州硅谷的NASA艾姆斯研究中心（Ames Research Center），通过对小型航天器在空间探索、科学和商业航天领域适用能力的快速开发和技术演示，SST极大地扩展了美国执行独特空间任务的能力。NASA人类探索与运营任务部（Human Exploration and Operations Mission Directorate）的高级探索系统（Advanced Exploration Systems，AES）将为任务的发射和运营支持提供资金。AES参与的内容侧重于高级设计、开发以及探索能力，以降低安全风险、降低生命周期成本，并进一步验证未来人类任务的操作概念。 参考链接： [1]https://www.nasa.gov/press-release/nasa-funds-cubesat-pathfinder-mission-to-unique-lunar-orbit [2]https://www.nasa.gov/content/what-are-smallsats-and-cubesats