猎户座飞船的组成结构
载人舱
载人舱,用于搭载宇航员,可搭载四到六名宇航员,包含三个基本组成部分
逃逸塔
逃逸塔是载人探测飞船的独特部件之一,它是一种小型火箭,能在发射失败时将指令舱推离助推火箭。这种机制要比航天飞机的中止程序更安全。
太空舱
“猎户座”太空舱直径约5米,总重量约25吨。是“阿波罗”可居住空间的2.5倍。目前设计的“猎户座”至少有两个窗口(驾驶员和指令长的座椅旁边各有一个),和一个舱门。与“阿波罗”类似,“猎户座”的入口舱门在其侧面,对接通道在其顶端(用与空间站或登月载具对接)。猎户座飞船上的载人舱也采用了锥形结构,比航天飞机的外形更符合空气动力学原理。
服务舱
载人探测飞船的服务舱也将采用圆柱形外观。承载主推进系统、动力系统和飞行姿态控制系统。飞行姿态是指飞船在空间(x、y、z方向,或者俯仰、滚转和偏航轴)中的定向方式。“猎户座”飞船则采用反推力控制推进器来控制飞行姿态,这些推进器分别安装在飞船的头部和尾部。在飞行中,服务舱将覆盖并保护载人探测飞船载人舱的隔热层,同时为飞船提供电力、推进力和飞行姿态控制。服务舱将在飞船重返大气层之前被抛弃。
服务舱的一些特点包括:
·单发动机推进,使用甲烷/氧燃料,其效率稍高于阿波罗号飞船服务舱使用的自燃燃料混合物(肼/四氧化氮)。与肼/四氧化氮相比,甲烷/氧燃料具有更高的比冲(单位重量推进剂产生的冲量),这意味着当推进燃料质量相同时,其燃烧时间更长,并能带来更高的速度。将来,人类有可能会利用月球和火星上的原料来制造甲烷,为这种类型的飞船提供燃料。
·更大的载油量使选择不同的月球轨道和着陆点成为可能。
·除燃料电池提供的能源外,飞船上的太阳能电池板也能发电并提供补充能源。
·含有液态氨或水/乙二醇混合物的导管将热量传递给散热器,以便将其散发到太空中。在外太空,有阳光照射的区域和没有阳光照射的区域温差大概有204摄氏度。这种受热不均现象会使飞船结构中的金属产生热应力。为了抵消这一效应,阿波罗号飞船在飞往月球时,采用绕轴旋转的方法,确保太阳射线能够均匀照射飞船的各个部分(“烧烤棍滚动操纵法”)。预计载人探测飞船也会采用相同的方法。
·采用转向推进器控制飞行姿态,与阿波罗号飞船类似。
驾驶舱
“猎户座”驾驶舱是航天器特色之一。两种方案——往返空间站的6座位式和执行月球任务的4人式——都在设计中,座位采用可折叠的金属构架形式,以牢固的带子连接。这种设计可以保证着陆期间如果缺失2个降落伞(***4个)乘员仍是安全的,还可以在太空舱着陆后侧翻的情况下保证宇航员的安全。
贮藏舱
“猎户座”贮藏舱是沿着“猎户座”地板的内壁,正对着主窗的空间用来放置电子设备、生活用品及计算机设备, 剩余的空间可自由使用。“猎户座”与NASA过去的载人飞船不同的一个特点是增加了两个太阳能电池帆板。
登陆舱
登陆舱与阿波罗登月舱相比大很多,可以携带重量高达23吨的载筹抵达月球表面,甚至比整个阿波罗登月舱还要重。这么大载筹重量,甚至可以用于支持长期有人照料的月球基地。这一大载筹的特性,对于运送大量物资和科研设备至月球表面基地来说,是非常有意义的。
和阿波罗登月舱一样,猎户座的登月舱也包含降落和起飞两个过程。在起飞阶段,登月舱可以承载4人至环月轨道。按照原来的计划,登月舱应当使用使用甲烷-氧气燃料作为推进剂。在这一个基础上,还会衍生出结构近似的,用于火星任务的着陆器。选用甲烷作为燃料的一个重要原因是,它可以通过应用原位资源利用的理论方法在火星土壤中获得,而无需从地球运送过去。但由于该型推进系统仍然处于雏形阶段,为了避免因此拖后登月计划的整体进度而改为使用液氧-液氢燃料。
返回舱
猎户座的返回舱重达12吨,这几乎是阿波罗指令舱的两倍。和阿波罗指令舱一样,它也可以与一个服务模块连接,以提供诸如生命维持以及飞船推进等功能。需要特别说明的是,它的烧蚀式隔热盾在每次使用之后便会抛弃,这与阿波罗的设计类似,而返回舱本身则可以重复使用大约10次。
火箭助推器
火箭助推器将载人探测飞船送入地球轨道,货物运载火箭将负责运载重型载运物,比如登月车、月球中转站和空间站部件。如有必要,货物运载火箭也可以运送人员。
载人探测飞船助推器的第一级将是战神I型固体火箭推进器 (SRB),类似于航天飞机所采用的火箭推进器。第二级为单台航天飞机发动机,由液氢罐和液氧罐提供燃料。前两级火箭都无法回收或重新使用(而航天飞机的固体火箭推进器则可以回收再利用)。载人探测飞船的发射助推器只负责运载宇航员,而不运载沉重的载运物。因此,载人探测飞船的助推器可以比阿波罗号飞船和航天飞机的助推器小。载人太空探索需要将宇航员和载运物都送入太空轨道。以往的飞行器都是使用同一个火箭来运载人和物,但载人探测飞船将这些功能分开。 可运送重型载运物,必要时还能搭载宇航员,由两级组成:
·第一级有5台以液氢和液氧为燃料的主发动机(称为战神V型火箭)。
·第二级为一台航天飞机主发动机或一台阿波罗号飞船所采用的J-2型发动机,它们都采用液氢和液氧作为燃料。