从阿波罗到阿耳忒弥斯:利用NASA的超级计算机推进登月计划

从阿波罗到阿耳忒弥斯:利用NASA的超级计算机推进登月计划美国国家航空航天局(NASA)的"阿耳特弥斯"(Artemis)任务旨在扩大月球探索的范围,这些任务面临着新的挑战,因为着陆器体积更大,运行风险更高。这些任务必须在低重力和多尘表面等具有独特挑战的环境中驾驭复杂的月球着陆和升空。资料来源:帕特里克-莫兰,美国宇航局艾姆斯研究中心/安德鲁-韦弗,美国宇航局马歇尔太空飞行中心通过"阿耳特弥斯",NASA计划在月球表面执行人类和机器人任务,探索比以往更多的月球区域。由于未来的着陆器将比阿波罗着陆器更大,配备的发动机也更强劲,因此与着陆和升空期间的操作相关的任务风险要大得多。由于美国宇航局的目标是在月球上建立持续的人类存在,因此任务规划人员必须了解未来的着陆器在未开发的月球表面着陆时是如何与月球表面相互作用的。在月球上着陆非常棘手。当宇航员和有效载荷飞抵月球表面时,航天器通过启动火箭发动机来抵消月球的引力,从而控制飞船的下降。这种情况发生在地球上难以复制和测试的极端环境中,即低重力、无大气层以及月球碎屑的独特性质,尤其是月球表面一层细小、尖锐、松散的尘埃和岩石会对航天器造成极大威胁。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研究人员制作了阿波罗12号着陆器发动机羽流与月球表面相互作用的模拟动画。该动画描述了发动机关闭前最后半分钟的下降过程,显示了羽流在平坦的计算表面上施加的预测力。这种力被称为剪应力,是施加在一定面积上的横向力或侧向力,是流体流经表面时造成侵蚀的主要原因。这里,波动的径向图案显示了预测的剪应力强度。较低的剪切应力为深紫色,较高的剪切应力为黄色。资料来源:帕特里克-莫兰,美国宇航局艾姆斯研究中心/安德鲁-韦弗,美国宇航局马歇尔太空飞行中心着陆和升空带来的风险和挑战每次航天器着陆或升空时,其发动机都会向表面喷射出超音速的炽热气体羽流,强大的力量会掀起尘埃,并将岩石或其他碎片高速抛射出去。这会造成视觉障碍和尘埃云等危险,从而干扰导航和科学仪器,或对着陆器和附近的其他硬件和结构造成损坏。此外,羽流还会侵蚀着陆器下方的地表。虽然阿波罗级着陆器没有形成陨石坑,但即将执行的阿耳特弥斯任务计划中的较大型着陆器对表面的侵蚀程度如何,是否会在着陆区迅速造成陨石坑,从而给着陆器的稳定性和着陆器上的宇航员带来风险,这些都是未知数。为了提高对羽面相互作用(PSI)的认识,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研究人员开发了新的软件工具,用于预测美国宇航局项目和任务的PSI环境,包括人类着陆系统、商业月球有效载荷服务计划和未来的火星着陆器。这些工具已被用于预测即将执行的月球任务中的陨石坑和视觉遮挡,并帮助美国宇航局最大限度地降低未来着陆任务中航天器和乘员的风险。NASA马歇尔团队最近制作了阿波罗12号着陆器发动机羽流与月球表面相互作用的模拟,预测的侵蚀与着陆时发生的情况非常吻合。(该动画描述了发动机熄火前最后半分钟的下降过程,显示了羽流对平坦计算表面施加的预测力。这种力被称为剪应力,是施加在一定面积上的横向力或侧向力,是流体流经表面时造成侵蚀的主要原因。这里,波动的径向图案显示了预测的剪应力强度。较低的剪应力为深紫色,较高的剪应力为黄色。这些模拟在位于加利福尼亚硅谷美国宇航局艾姆斯研究中心的美国宇航局高级超级计算设施的Pleaides超级计算机上运行了数周,产生了数TB的数据。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398479.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1398479.htm

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月球勘测轨道器:NASA执行阿尔忒弥斯号月球任务的秘密武器

月球勘测轨道器:NASA执行阿尔忒弥斯号月球任务的秘密武器为准备2024年美国国家航空航天局(NASA)的阿特米斯二号(ArtemisII)任务,宇航员们利用月球勘测轨道器(LRO)的数据接受了广泛的培训。这项已有14年历史的任务旨在支持载人航天飞行,现已成为训练宇航员识别月球地标和地质特征的宝贵工具。LRO的综合绘图能力超过了任何行星体,有助于确定潜在的着陆地点。2024年,当宇航员跟随美国国家航空航天局的阿耳特弥斯二号(ArtemisII)任务踏上环月之旅时,他们将带着美国国家航空航天局最重要的机器人任务之一收集的月球地标知识前往我们最近的宇宙邻居。美国国家航空航天局(NASA)的月球勘测轨道器(LRO)于2009年发射升空,在其14年的运行过程中,已经传回了大量科学数据,但这并不是它所能提供的全部益处。它的名字中就有"侦察"二字,因此从设计之初就考虑到要帮助载人航天飞行,这也就不足为奇了。艺术家绘制的阿耳特弥斯号宇航员从月球着陆器踏上月球表面的插图。图片来源:美国国家航空航天局利用LRO数据培训宇航员在宇航员准备自1972年以来首次重返月球之际,他们已经接受了如何识别地标、发现地质特征以及帮助标记未来着陆感兴趣区域的培训,所有这些都是利用LRO收集的数据进行的。培训内容包括利用LRO数据制作科学可视化图像,以突出显示他们将从轨道上看到的地物。据位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的凯尔西-杨(KelseyYoung)介绍,这一功能从一开始就被纳入了LRO任务的工作中。杨说:"这次任务最初的资金和仪器的选择不仅是为了实现科学任务局的目标,也是为了实现载人航天计划的目标。这些仪器之所以被选中,部分原因是它们既能用于科学,也能用于探索。"利用月球轨道激光测高仪(LOLA)的月球勘测轨道器(LRO)数据创建的月球南极图像,该仪器测量着陆点斜坡和月球表面粗糙度,并已开始生成高分辨率的月球三维地图。资料来源:美国国家航空航天局/科学可视化工作室LRO在月球探测中的意义为此,被选中参加下一次月球之旅的四名宇航员参加了为期一周的课堂课程,学习如何从轨道上识别月球地标。课堂上展示了来自LRO的数据,这些数据为宇航员所学的课程提供了直观教具。作为课程的结点,宇航员们的任务是从精选的轨道图像中识别可能着陆的感兴趣区域。这种训练不仅对阿耳特弥斯二号,而且对作为阿耳特弥斯计划一部分的所有后续月球之旅都至关重要。正如戈达德科学可视化工作室的厄尼-赖特(ErnieWright)所指出的,LRO为我们提供了太阳系中任何行星体形状的最佳全球地图。这其中包括地球,因为地球上的海洋和极地冰层覆盖阻碍了对其下岩石表面进行类似的高分辨率测绘。美国宇航局月球勘测轨道器的艺术家效果图。资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心赖特说:"有了月球,我们就可以在全球范围内做所有这些事情,发射LRO的原因之一就是要找到一个有趣的地方来派遣宇航员。"人类洞察力与机器人数据戈达德行星科学团队的研究科学家雅各布-理查德森(JacobRichardson)也参与了为阿耳特弥斯二号宇航员制定的培训计划。理查德森说,在为阿耳特弥斯二号宇航员准备的课堂课程中,他们几乎没有一个小时不在使用来自LRO的数据和图像。他说:"我们所做的事情之一就是向他们展示他们将从轨道上看到的科学上有趣的特征。这样,当宇航员明年飞越月球时,他们就能知道自己可能会看到什么,这些特征相互之间的位置关系,以及如何寻找在未来任务中登陆月球表面的宇航员可能感兴趣的特征。"他指出,在后来的阿波罗任务中,我们对月球表面特征的了解受到了当时技术的限制。当我们通过阿波罗登月时,我们取得了令人难以置信的成功,尤其是对于早期的太空时代任务而言。但我们是在对月球表面实际情况了解非常有限的情况下完成任务的。即使是阿波罗16号,我们也认为他们是在熔岩流上着陆,但事实并非如此。LRO收集了14年多的图像和数据,确保返回月球的宇航员为成功完成探索和发现任务做好充分准备,这也是NASA正在进行的探索地球近邻任务的一部分。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381033.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1381033.htm

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NASA举办挑战赛 征集大学生解决登月过程扬起尘埃问题的想法

NASA举办挑战赛征集大学生解决登月过程扬起尘埃问题的想法虽然我们在人类重返月球和再次踏上月球表面之前还有几年的时间,但美国宇航局及其合作伙伴正紧锣密鼓地计划ArtemisIII任务如何将宇航员送上我们的月球表面。一个担忧是新的月球着陆器在着陆时产生的灰尘量,美国宇航局希望通过其人类登陆器挑战来解决这个问题。美国宇航局关注航天器在月球上着陆时掀起的灰尘的一个原因是它对月球表面的资产,包括未来的建筑和其他结构的危险。人类登陆器挑战赛的目的是设计一种控制灰尘产生的方法,以便火箭助推器不会在每次到达或离开时将危险物质的云层喷到月球表面。由于月球上的灰尘会损坏关键的仪器和科学设备,如果人类希望通过月球基地或其他结构在月球表面有一个适当的立足点,拥有一种控制它的方法是最重要的。对月球--甚至其他行星的长期探索将在很大程度上依赖于找到控制这些尘埃云的方法,这就是NASA举办人类登陆器挑战赛的原因。美国宇航局将挑选12个团队在2024年6月举行的首届人类登陆器挑战论坛上进行竞争。该论坛将让这些团队展示他们关于控制登陆月球所掀起的月球灰尘的想法。这些团队将获得每人7000美元的津贴,总奖金为18000美元,向获胜者颁发。第一名的团队将获得10000美元,第二名的小组获得5000美元,第三名的团队获得3000美元。在首届人类登陆器挑战论坛期间提供的津贴是为了让学生们能够编写一份技术论文和任何相关的设计模型,说明他们将如何控制月球登陆器产生的灰尘。有兴趣参加挑战赛的团队必须审查比赛准则和资格要求,并鼓励他们在2023年10月22日之前提交一份不具约束力的意向通知。论坛的提案将于2024年3月4日到期。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350929.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1350929.htm

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日本OMOTENASHI月球探测装置未能到达其预定目标 登月计划遭遇失败

日本OMOTENASHI月球探测装置未能到达其预定目标登月计划遭遇失败该着陆器是一个立方体卫星探测器,旨在登陆月球并探索其表面。它是NASA旗下ArtemisI上周发射工作的一部分。然而,在脱离ArtemisI火箭后不久,地面团队无法与OMOTENASHI着陆器沟通,这使得该飞行器无法确定太阳的方向并为其电池充电。日本建造的着陆器只是与阿特米斯一号发射相连的三颗立方体卫星中的一颗,这些卫星都是为月球计划准备的。其他的卫星包括ArgoMoon,一个意大利建造的航天器,以及NASA自己的BioSentinelCubeSat-slash-biolab。这另外两个仍在前往月球的途中。遗憾的是,OMOTENASHI着陆器是唯一计划在月球进行控制性着陆的。日本航天机构方面希望这个着陆器能够为小型航天器的安全着陆过程提供更多的见解,这对未来的太空探索至关重要,特别是如果美国宇航局在2030年代向火星派遣一个载人任务的话。然而,由于他们无法与OMOTENASHI着陆器联络,该团队无法完成其预定的着陆计划。看到日本的着陆器在其旅程中失联令人失望。然而,在执行这些长距离任务时,航天器失去通信或完全失败的情况并不是没有发生过。虽然仍然比较近,但从地球到月球的旅行对航天器来说,通信方面也可能是不稳定的。因此,OMOTENASHI到达月球的机会已经基本丧失。希望我们能从另外两个预定到达月球表面的着陆器上学到更多东西,并希望日本航天在下一次NASA的Artemis任务升空时,能再有机会派出像OMOTENASHI这样的月球登陆器。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333657.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1333657.htm

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NASA选择蓝色起源团队建造第二个人类登月系统

NASA选择蓝色起源团队建造第二个人类登月系统该奖项包括一次无人驾驶的示范着陆和一次有人驾驶的示范着陆。美国宇航局的目标是利用该飞行器和星际飞船在月球表面和一个正在开发的空间站之间运送宇航员,它称之为"门户",以实现人类在月球上的永久存在。根据这项奖励,蓝色起源领导的团队将为ArtemisV任务开发登陆系统,该任务目前定于不早于2029年9月发射。SpaceX公司的两项任务计划为ArtemisIII和ArtemisIV。NASA在2021年4月选择了SpaceX开发星际飞船人类登陆系统,价格约为29亿美元。当时值得注意的是,该机构只选择了一个供应商来完成这项任务--事实上,如此值得注意的是,竞争对手蓝色起源和Dynetics公司就这一决定向一个主要的政府监督机构提出了抗议,然而这些抗议被驳回。来自其他方面--特别是国会对该机构选择第二个供应商的压力越来越大,去年3月NASA宣布它将为第二个着陆系统开放竞争。由于这个原因,SpaceX没有资格竞争这份合同。然而,它和这个团队将有资格竞争ArtemisV之后的未来载人登月任务。NASA的Artemis计划是令人难以置信的雄心勃勃,该机构希望保持每月一次任务的节奏,宇航员每次在月球上停留长达30天。美国宇航局局长比尔-纳尔逊在一次新闻发布会上说:"第二个着陆器和额外的、不同的着陆器将有助于确保我们拥有一系列任务所需的硬件,以便在月球表面进行科学和技术发展。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1360651.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1360651.htm

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蓝色起源公司整计划在SpaceX错过NASA合同时抢下订单

蓝色起源公司整计划在SpaceX错过NASA合同时抢下订单今天早些时候,当美国宇航局局长比尔·尼尔森参观蓝色起源公司的设施时,蓝色起源向他展示了其货运着陆器演示器。在火箭设计和开发方面,蓝色起源和SpaceX处于相反的一端。SpaceX作为一家“硬件丰富”的公司运营,不断测试其设备并在此过程中进行更改。另一方面,蓝色起源遵循传统的方法,即设计整个载具,然后进行测试。蓝色起源目前正在开发重型新格伦重型火箭,其有效载荷范围与SpaceX的猎鹰重型火箭相同。新格伦号也是蓝色起源的登月计划和亚马逊子公司柯伊伯的低地球轨道(LEO)卫星互联网星座的核心。今年5月,蓝色起源获得了美国宇航局(NASA)的月球登陆器合同,该公司分享了该载具的一些功能和融资细节。蓝月月球着陆器属于NASA价值34亿美元的可持续月球开发合同,在合同公告新闻发布会上,蓝色起源负责月球运输的副总裁约翰·库鲁里斯(JohnCouluris)分享说,他的公司还为月球可持续开发项目贡献了34亿美元以及一系列努力、据Blue称,货运着陆器将在新格伦火箭的七米载荷整流罩内飞行,它将能够将三吨有效载荷飞行到月球表面的任何一点。该公司补充说,着陆器的设计目的是在月球表面使用原位资源利用(ISRU),工程师的目标是利用月球资源生产液氧和液氢。该货运着陆器设计为停留在月球表面,并将作为蓝色起源MK1-SN001任务的一部分首次飞行。这将是一次演示任务,类似于SpaceX的阿耳忒弥斯月球着陆器任务,该任务将尝试在美国宇航局认证其搭载宇航员之前将星舰火箭降落在月球表面。虽然该公司尚未提供首次月球货运着陆器任务的任何暂定发射日期,但该公司概述称将测试BE-7火箭发动机及其动力和燃料管理系统。它还将为MK2着陆器(Blue的载人月球着陆器原型)提供某种测试台。该公司还提到,MK1是一款单一运载火箭,这使其与SpaceX体积大得多的月球着陆器形成鲜明对比,后者的月球飞行依赖SpaceX推进剂库在轨加油。载人着陆器和货物着陆器都包含在美国宇航局五月份的合同中,货物着陆器的有效载荷规格取决于它是留在月球上还是往返地球。对于前一个任务,着陆器将能够向月球运输30吨,而后者将减少到20吨。根据蓝色起源公司五月份分享的细节,着陆器还将依靠地月运输机在太空中储存低温推进剂。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1392781.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1392781.htm

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NASA披露Artemis III任务潜在的登月目的地清单

NASA披露ArtemisIII任务潜在的登月目的地清单据CNET报道,美国宇航局(NASA)正准备让人类重返月球,该机构现在已经宣布了13个可能让ArtemisIII任务降落的地方。NASA周五表示,所有13个地点都在月球南极附近,那里存在着大量永久阴影区,到目前为止还没有被探索过。ArtemisIII月球任务将寻求收集样本并研究月球南极的水冰。ArtemisIII登陆将于2025年进行,也将看到第一位女性登上月球。“我们离人类重返月球又近了一大步,”NASA总部负责Artemis运动发展部的副局长MarkKirasich周五说。“这将不同于以往的任何任务,因为宇航员冒险进入人类以前未曾探索过的黑暗地区,并为未来的长期停留奠定基础。”以下是月球上的13个潜在着陆区域:FaustiniRimA.PeakNearShackleton.ConnectingRidge.ConnectingRidgeExtension.DeGerlacheRim1.DeGerlacheRim2.DeGerlache-KocherMassif.Haworth.MalapertMassif.LeibnitzBetaPlateau.NobileRim1.NobileRim2.AmundsenRim.这些区域的范围允许在一年中的不同时间着陆,因此发射日期可以很灵活。为了选择这些区域,NASA的一个团队研究了来自月球勘测轨道器的数据和其他关于地形、连续阳光的光照条件以及与地球通信的能力的科学研究。在考察登陆的可及性时,NASA还“考虑了太空发射系统火箭、猎户座飞船和SpaceX提供的星际飞船人类登陆系统的综合能力”。该任务将在月球表面停留六天半的计划。一旦发射日期确定,NASA将选择最终的着陆区域。ArtemisI任务定于8月29日起飞,将进入月球表面60英里范围内,测试月球重力和辐射,拍摄照片并部署CubeSats。ArtemisII任务将载着宇航员再次绕月飞行,但不尝试着陆,目标是在2024年5月发射。PC版:https://www.cnbeta.com/articles/soft/1306581.htm手机版:https://m.cnbeta.com/view/1306581.htm

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