从火星制氧到安静地超越音速：回顾NASA 2023年入选《时代》的新发明

从火星制氧到安静地超越音速：回顾NASA2023年入选《时代》的新发明美国国家航空航天局局长比尔-纳尔逊（BillNelson）说："65年来，美国国家航空航天局不断创新，造福人类。从将二氧化碳转化为火星上的氧气，到向地球运送最大的小行星样本，帮助改善整个北美的空气质量，以及改变我们的飞行方式，我们的MOXIE、TEMPO、OSIRIS-REx和X-59Quesst任务证明了NASA将科幻小说变成了科学事实。这一切都要归功于我们世界一流的员工队伍，他们一次又一次地向我们证明，只要我们齐心协力，没有什么是做不到的"。改进空气质量数据美国国家航空航天局的TEMPO（对流层排放：污染监测）任务是首个在北美地区白天每小时测量污染情况的天基仪器，测量范围从墨西哥城到加拿大北部，从海岸到海岸。TEMPO将于2023年4月发射，对主要空气污染物进行前所未有的日间测量和监测。这种首创的仪器可以监测4平方英里范围内的污染情况，并通过提供可公开获取的空气质量数据，帮助气候科学家改善地球上的生活，用于研究高峰时段的污染、森林大火和火山喷发造成的污染迁移，甚至化肥的影响，它还有可能帮助改善空气质量警报。MOXIE-在火星上制造氧气这幅艺术家的概念图描绘了火星上的宇航员和人类居住地。美国国家航空航天局（NASA）的"毅力号"漫游车搭载了多项技术，这些技术可以让人类更安全、更容易地探索火星。其中之一就是MOXIE（火星氧气就地资源利用实验），这是一种在火星上成功产生氧气的装置。资料来源：美国国家航空航天局MOXIE是美国国家航空航天局（NASA）"毅力号"号火星探测器上的制氧实验装置，也是该杂志表彰的技术之一。2019年，MOXIE（火星原地氧气资源利用实验）被放入NASA"毅力号"的底盘。在这次任务中，MOXIE从火星大气中提取了16次氧气，测试了一种未来宇航员可以制造火箭推进剂的方法，这种推进剂将把宇航员送回地球。图片来源：NASA/JPL-Caltech今年9月，美国国家航空航天局（NASA）的"毅力号"号漫游车（Perseverancerover）搭载的一个名为MOXIE（火星原地氧气资源利用实验）的微波大小装置第16次，也是最后一次从火星大气中提取氧气。通过原地资源利用过程从火星大气资源中提取氧气对于人类对红色星球的长期探索至关重要，这将为探索者提供可呼吸的空气和火箭推进剂。自"毅力号"号于2021年着陆以来，MOXIE已被证明比预期成功得多，共产生了122克氧气，其中最后一次运行产生了9.8克。在最高效的情况下，MOXIE每小时产生12克氧气，是NASA最初为该仪器设定的目标的两倍，纯度至少达到98%。OSIRIS-REx小行星采样任务2023年9月24日，美国国防部犹他州测试和训练场的洁净室里，保存团队正在处理NASAOSIRIS-REx任务的样本返回舱。图片来源：NASA/KeeganBarber9月24日，NASA的OSIRIS-REx任务将小行星贝努的一个样本送回地球。该样本是NASA在太空中采集的第一颗小行星，也是有史以来从小行星上采集的最大样本。这些岩石和尘埃代表了早期太阳系的遗迹，可以揭示生命的起源。美国国家航空航天局休斯顿约翰逊航天中心对样本的早期分析表明，样本中碳含量和水含量都很高，这可能表明在这块岩石中可能发现了地球生命的组成部分。贝努样本将被分割开来，与合作太空机构和其他机构共享，为几代科学家提供一扇通往45亿年前的窗口。X-59-安静地超越音速X-59飞机在洛克希德-马丁公司位于加利福尼亚州帕姆代尔的工厂下线。图片来源：洛克希德-马丁公司美国国家航空航天局（NASA）的X-59试验飞机是该机构几十年来第一架专门制造的超音速X飞机，目前计划于2024年飞上蓝天。作为NASAQuesst任务的核心，NASA将驾驶X-59展示以超过音速的速度飞行的能力，同时将典型的巨大音爆降低为更安静的"音爆"。NASA将利用X-59提供数据，帮助监管机构修改禁止陆地上空商业超音速飞行的现行规定，为大大缩短飞行时间打开大门。在任务的最后阶段，NASA将让X-59飞越美国的几个城市，收集公众对低沉的"音爆"的意见。关于技术的更多信息TEMPO仪器由NASA兰利科学局与史密森天体物理天文台合作管理。它由BallAerospace公司制造，并由Maxar公司集成到Intelsat40E上。MOXIE实验由麻省理工学院制造，NASA的喷气推进实验室为该机构的空间技术任务局管理该项目。2016年9月8日发射的OSIRIS-REx任务由亚利桑那大学领导。它由美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心管理，隶属于该局科学任务局的新前沿计划。低爆飞行演示项目由美国宇航局位于加利福尼亚州爱德华兹的阿姆斯特朗飞行研究中心管理，X-59Quesst由美国宇航局位于弗吉尼亚州汉普顿的兰利研究中心管理，这两项工作都由美国宇航局航空研究任务局领导。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1394907.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1394907.htm

美国宇航局X-59静音超音速飞机从生产线转移到飞行线 开始地面测试

美国宇航局X-59静音超音速飞机从生产线转移到飞行线开始地面测试从施工现场搬到飞行线上是X-59为首飞和后续飞行做准备的众多里程碑之一。接下来，团队将进行重要的地面测试，以确保飞机的飞行安全。这幅NASAQueSST喷气机的艺术家概念图反映了经过多年研究和设计工程后飞机的最终配置。该喷气机目前正在洛克希德-马丁公司位于加利福尼亚州帕姆代尔的"臭鼬工厂"建造。图片来源：洛克希德马丁公司2023年6月19日，在加利福尼亚州帕姆代尔的洛克希德-马丁公司臭鼬工厂，技术人员在跑道附近检查X-59飞机。图片来源：洛克希德-马丁公司X-59飞机是NASAQuesst任务的核心，旨在展示超音速飞行的能力，即速度超过1马赫，同时将巨大的音爆减少到安静的音爆。随后，NASA将驾驶X-59飞越几个社区，收集人类对超音速飞行时产生的声音的反应数据。NASA将向美国和国际监管机构提供该数据集，以便有可能在陆地上空实现商业超音速飞行。2023年6月19日，NASA的X-59飞机停在加利福尼亚州帕姆代尔洛克希德马丁臭鼬工厂的跑道附近。X-59将在这里进行地面和初始飞行测试。图片来源：洛克希德-马丁公司静音超音速技术（QueSST）任务由美国国家航空航天局（NASA）的航空创新者牵头，是政府和行业之间的开创性合作，旨在使陆上超音速飞行成为现实。这一革命性的举措将大大缩短美国乃至全球的旅行时间。2023年6月19日，NASA的X-59飞机停在加利福尼亚州帕姆代尔洛克希德马丁臭鼬工厂的跑道附近。X-59将在这里进行地面和初始飞行测试。图片来源：洛克希德-马丁公司QueSST任务有两个主要目标。首先，设计和建造X-59研究飞机，该飞机配备尖端技术，可将通常与超音速飞行相关的震耳欲聋的音爆减轻到地面上的人可以感知到的轻微砰砰声。第二个目标是让X-59飞机飞越美国的各个社区，收集人类对超音速飞行时产生的噪音反应的重要数据。收集到的数据将与美国和国际监管机构共享。目的是利用这些信息来制定和实施新的陆上超音速飞行声学法规。这有可能开启新的商业货运和客运市场，为比声音更快的空中旅行提供诱人的可能性。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370207.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370207.htm

美国NASA的 X-59 Quesst正在颠覆50年前的超音速飞机技术极限

美国NASA的X-59Quesst正在颠覆50年前的超音速飞机技术极限图中所示的美国国家航空航天局的X-59号飞机，其设计飞行速度比声音还快，但产生的声波"砰砰"声比飞机轰鸣声更小。为了测试公众对这种噪音的感受，Quesst计划的一部分包括让X-59在几个社区上空飞行，以调查人们的反应。资料来源：洛克希德-马丁公司50年前，美国联邦政府禁止所有民用超音速飞机在陆地上空飞行。该规则禁止非军用飞机以快于声音的速度飞行，这样它们产生的音爆就不会惊吓到下方的公众，也不会让他们担心潜在的财产损失。该禁令于1973年4月27日正式生效，在超音速军用喷气式飞机飞过的城市进行的民意调查对禁令的出台产生了很大影响。许多人表示，他们不喜欢听到的声音，也不喜欢车窗被音爆震响。尽管一些研究提出了减缓音爆影响的方法，但20世纪60年代和70年代初的航空技术还不够成熟，无法及时完全解决这一问题，从而阻止了该规则的颁布。但如今，美国国家航空航天局正在研究一种解决方案。美国国家航空航天局Quesst任务集成经理彼得-库恩（PeterCoen）说："这是一条今天很多人都不知道的规则，但它却是我们Quesst任务的核心所在，因为我们的X-59飞机是静音超音速飞机。"空军的B-58Hustler超音速轰炸机是20世纪60年代用于在美国城市上空产生音爆的众多军用喷气式飞机之一，以观察公众对声音的反应。这项研究促使美国从1973年开始禁止民用超音速飞机在陆地上空飞行。资料来源：空军美国国家航空航天局的X-59被设计成以比声音更快的速度飞行，但噪音却大大降低--如果发出任何声音的话，下面的人会听到声波"砰砰"声，而不是轰鸣声。为了测试公众对这种噪音的感受，Quesst计划的一部分包括让X-59在几个社区上空飞行，以调查人们的反应。美国国家航空航天局（NASA）将把结果提交给美国和国际监管机构，他们将考虑制定新的规则，以取消长期以来实施的禁令。我们的目标是转变监管方式，重点关注飞机产生的声音，而不是速度限制。"我们肯定已经准备好书写超音速飞行史上的新篇章，使陆上空中旅行的速度提高一倍，但这种方式是安全的、可持续的，而且比以前安静得多"。-PeterCoen，NASAQuesst任务集成经理联邦对超音速飞行禁令的起源可以追溯到1947年，当时以火箭为动力的XS-1飞机首次突破了音障，开启了超音速研究的英雄时代。起初，人们只是为了学习如何让X型飞机飞得更快、更高。没有人考虑音爆的问题，主要是因为很少有人居住在进行研究的地方。尽管人们很早就对飞机飞行速度超过音速时产生的大气冲击波（我们听到的音爆）这一神秘现象产生了兴趣，但当时却没有什么工具和有限的数据来帮助了解发生了什么。但是，随着空军和海军开始在全国各地的基地部署大量超音速喷气式飞机，越来越多的公众开始接触到这种经常令人震惊的噪音，人们对音爆的兴趣也迅速增长。美国国家航空航天局将向美国和国际监管机构提交结果，后者将考虑制定新的规则，以取消长期以来实施的民用超音速飞行禁令。资料来源：英国皇家空军米尔登霍尔基地从1956年开始，一直到20世纪60年代，空军、海军、美国国家航空航天局（NASA）和美国联邦航空管理局（FAA）都动用资源，研究音爆在各种条件下是如何形成的，对建筑物可能产生什么影响，以及公众在不同地点会有什么反应。这些年来，亚特兰大、芝加哥、达拉斯、丹佛、洛杉矶和明尼阿波利斯等地的居民在使用多种类型的超音速喷气机时，都会受到军用战斗机和轰炸机在高空飞行时产生的音爆影响。两次集中研究--一次是1961年在圣路易斯上空，另一次是1964年在俄克拉荷马城上空（分别被称为Bongo和BongoII）--毫无疑问，公众并不完全支持从高空落下的常规音爆。这些试验引发了全国性的新闻报道，并助长了人们对超音速飞行的强烈负面情绪。美国国家航空航天局的Quesst任务图显示了环绕着研究飞机的超音速冲击波的造型，它位于一个住宅社区的上空。该图像突出了此次任务期间将在美国多个城市进行的突破性研究。图片来源：NASA/MariaWerries为了更好地了解和预测音爆的形成，美国政府开始与工业界合作，尝试开发超音速运输机（SST）。1963年6月，约翰-肯尼迪总统宣布建造SST，从技术角度提高了人们对研究和缓解音爆的兴趣，使这项研究成为当务之急。SST项目旨在生产新型商用超音速客机的原型，这种客机能够以三倍于音速的速度在世界任何地方搭载多达300名乘客。(请注意，声速会因温度和海拔高度等因素而变化。在海平面和华氏68度时，音速为每小时768英里）。航空界竞相发展对超音速冲击波的认识，以降低SST可能产生的音爆噪声水平。但是，这些研究人员的速度远远赶不上环境问题和政策讨论的速度，甚至有可能在飞机制造之前就将其停飞。1968年夏天发生的三件事就证明了这一点：5月31日，在科罗拉多州空军学院的一次典礼上，一架F-105雷电战斗机在学校上空飞行50英尺时突破音障。音爆炸毁了标志性的空军礼拜堂一侧的200扇窗户，造成十几人受伤。一周后的6月8日，《纽约时报》发表了一篇社论，利用科罗拉多州发生的事件来强调音爆对国家和平与福祉的危害，声称许多人"被它吓得半死"。随后，国会于7月21日指示联邦航空局制定"控制和消除飞机噪音和音爆"的标准。几年内，美国联邦航空局正式提出一项规则，限制民用飞机以超过1马赫的速度飞行。1971年5月，美国国会取消了SST计划，两年后，禁止民用飞机在陆地上空进行超音速飞行的规定正式生效。在同一时期，英国和法国正在开发和试飞协和式飞机，该飞机在1976年至2003年期间提供了商业超音速航空旅行。协和式飞机的消亡有很多原因，包括2000年的一次致命坠机，但经济和环境问题是最主要的原因。美国和其他国家的禁令限制协和式飞机在陆地上以超过声音的速度飞行，这大大限制了其创收选择。展望未来，为了取消禁令并使陆上超音速航空旅行有一个可行的市场，我们的想法是监管机构将根据与以前不同的标准制定新的规则。1973年制定的速度限制并没有考虑到飞机可以超音速飞行，但又不会产生音爆影响到下面的人的可能性。当时的评估是公平的，因为当时还不存在实现超音速所需的技术。"现在确实如此，"库恩说。"因此，我们建议根据声音来制定规则，而不是仅仅根据速度来制定规则。如果超音速飞行的声音不足以影响下面的人，那么飞机就没有理由不能超音速飞行。"在过去的半个世纪里，美国国家航空航天局的航空创新者们有条不紊地攻克了让轰鸣声安静下来的难题。奎斯特的X-59正在证明这项技术的道路上，不久之后将进行社区飞越和最重要的公众调查。然而，今天公众对超音速飞机在上空飞行的接受程度远远超出了音爆噪声。机场噪音、废气排放和气候影响都是仍需解决的因素。美国国家航空航天局正与政府、工业界和学术界的合作伙伴一起，努力解决这些挑战。但是，在第一步--解除长达半个世纪之久的陆上超音速飞行禁令--完成之前，这一切都不重要。库恩说："我们很高兴能向前迈出这一大步，但我们也认识到，还有更多的工作要做。"本文大部分内容基于劳伦斯-本森（LawrenceBenson）的研究成果，他撰写了美国国家航空航天局（NASA）官方历史书《安静的轰鸣：异型音爆演示器与安静超音速飞行的探索》（QuietingtheBoom:TheShaped...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433915.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433915.htm

F414-GE-100发动机已安装在NASA的X-59 QueSST静音超音速飞机上

F414-GE-100发动机已安装在NASA的X-59QueSST静音超音速飞机上来自通用电气航空的F414-GE-100发动机长13英尺，拥有22000磅的推力，将为X-59以高达1.4马赫的速度和大约55000英尺的高度飞行时提供动力。"发动机的安装是NASA、洛克希德-马丁公司和通用电气航空团队多年设计和规划的结晶，"NASAX-59推进性能负责人雷-卡斯纳说。"我对这个联合团队既印象深刻又感到自豪，他们在过去的几个月里制定了关键程序，使安装工作得以顺利进行。"X-59团队将在飞机组装后进行一系列的地面测试，并最终在2023年进行首次飞行。NASA的X-59是该机构的Quesst任务的核心，X-59静音超声技术飞机或称QueSST，被设计成飞行速度超过音速，而不产生巨大的、破坏性的音爆，旨在将飞机以超音速飞行时产生的音爆声减少到音量小得多的一声"砰"。当NASA从2025年开始在美国各地的社区上空飞行X-59时，这将得到证明，其目的是提供必要的数据，以开启未来在陆地上的商业超音速飞行，大大减少飞行时间。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333283.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333283.htm

Boom的XB-1获FAA许可 将进行首次超音速试飞

Boom的XB-1获FAA许可将进行首次超音速试飞到目前为止，Boom公司的XB-1已经完成了一次试飞，但如果它的飞行速度要超过1马赫，就必须办理好所有手续。民用超音速飞行在美国领空是非法的，因此该公司必须获得美国联邦航空局的特别许可，才能实施超音速飞行计划。此外，在批准XB-1的同时，还将加利福尼亚州爱德华兹空军基地的黑山超音速走廊和R-2515空域内的部分高空超音速走廊指定为布姆公司进行超音速试飞的允许区域。这一切并不急于一时，Boom介绍说，在达到马赫数之前要完成多达20项亚音速测试。这些测试包括首次升轮飞行、飞行系统测试、子系统测试、振动测试，并证明机身可在安全振动限制范围内运行。前三次超音速飞行的速度分别为1.1、1.2和1.3马赫。由于速度极快，测试将需要面积广阔的空域来进行。新协议将允许Boom公司以超过1马赫的速度测试XB-1，同时免除一些涉及音爆及其影响的环境法规。在飞行过程中，XB-1将由一架追逐机陪同，以帮助收集有关性能的信息，包括操控性、高度、空速和适航性。BoomSupersonic公司创始人兼首席执行官布莱克-烁尔（BlakeScholl）说："继XB-1成功首飞之后，我期待着它历史性的首次超音速飞行。我们感谢联邦航空管理局对创新的支持，使XB-1能够继续发挥其重要作用，为超音速旅行的未来提供信息。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427769.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427769.htm

如何保护高超音速飞行器？让它们出汗

如何保护高超音速飞行器？让它们出汗高超音速飞行有望使航空业发生自1947年突破音障以来前所未有的变革。然而，事实证明，从超音速到高超音速比从亚音速到超音速更具挑战性。其中最大的挑战之一就是飞行速度超过五倍音速的机体所产生的巨大热量。在这种温度下，除了最奇特的材料外，所有材料都会熔化或无法使用。这意味着高超音速飞行器经过精密设计和加工的线条，尤其是前缘，会迅速变圆和变形，完全改变飞行器的空气动力学特性。避免这种情况的明显方法是冷却飞行器的外皮。遗憾的是，对于传统系统来说，这意味着增加重量和复杂性，而工程师们并不特别喜欢这样做。高超音速飞行会产生高温作为一种替代方案，RTX公司根据一份DARPA合同，正在研究利用我们用来消暑的机制--出汗--来冷却高超音速飞行器。研究人员的想法是，在高超音速飞行器的前缘设置一个微通道网络，以类似人类汗腺的方式将液体输送到皮肤表面。当液体到达皮肤表面时，就会蒸发带走热量。这样，飞行器就能保持足够的冷却能力，以维持其空气动力学性能。据RTX技术研究中心的项目团队负责人约翰-沙龙介绍，他们利用预测建模和先进的微型加工技术，制造出了一个信用卡大小的楔形试验品。首先将其置于一个被描述为大型"奶油布丁火炬"的燃烧器上，然后用电弧将气体加热并膨胀到更接近模拟高超音速飞行条件的高温和高速。下一步工作将是改进该技术，将排汗通道变小，并将试验品放大到全尺寸高超音速飞行器的规模。如果这项技术被证明是成功的，那么它也可能适用于其他问题，比如保护燃气轮机叶片。沙龙说："当你以五倍以上的音速飞行时，温度会在几分之一秒内迅速升高。参与建模的团队成员在估算试验品的存活时间方面做得非常出色。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391867.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1391867.htm