绕月飞行维生系统进展如何？美国人准备好了吗

NASA将与SpaceX联手研发和测试维生系统，以确保乘坐SpaceX载人飞船Crew Dragon的付费游客在绕月飞行时能够活着回来。

据每日邮报报道，美国宇航局（NASA）已经证实，开始与美国太空探索技术公司SpaceX联手研发和测试维生系统，以确保乘坐SpaceX载人飞船Crew Dragon的付费游客在绕月飞行时能够活着回来。此外，这套维生系统也将被用于NASA的“商业航天员计划”，即将在地球与国际空间站之间接送宇航员。同时，SpaceX的其他太空任务也可能用到。

这套维生系统简称ECLSS，是Environmental Control and Life Support System的缩写，即环境控制与生命支持系统。它是由机械、管道、箱槽以及传感器等组成的复杂网络，为宇航员提供空气和其他维持生存的必要条件。NASA“商业航天员计划”船员系统负责人布莱恩·丹尼尔（Brian Daniel）说：“ECLSS及其子系统对开发人员形成了独特挑战，这类系统必须确保对人类安全来说至关重要的参数进行严格控制，比如温度、二氧化碳水平、氧气水平以及舱内压力等。维生系统的各项功能不仅要健全，需要有容错能力，还需要确保在整个任务期间持续发挥作用。”

尽管由制造航天器的公司对ECLSS系统进行测试，但NASA工程师需要验证结果，看其是否满足飞行安全与可靠性操作的要求。波音公司和SpaceX都在为“商业航天员计划”制造航天器、发射系统以及操作网络，后者甚至制造了测试版本的Crew Dragon，专门用于评估维生系统。SpaceX表示，ECLSS Module以尽可能接近可操作飞船的规格建造，为此在制造和测试过程中获得的知识可被顺利传给飞行版本的飞船。

ECLSS系统还可为太空服提供空气、维持舱内压力、调节飞船内部所有环境因素，比如温度和湿度等。此外，这套复杂的系统拥有灭火功能，并过滤掉空气中宇航员呼出的二氧化碳。它在很大程度上非常依赖计算机软件，后者可在飞行过程中帮助宇航员自动进行操作调整。即使进入Crew Dragon飞船内部，宇航员依然需要穿上“发射-进入太空服”，以防飞船舱室泄露或其他紧急情况，比如发射终止等。

在早期开发阶段，工程师们曾被密封在ECLSS Module中4个小时，ECLSS为他们提供氧气和氮气混合气体。这种情况与参与飞船飞行的情况非常相似。SpaceX负责开发维生系统的工程师尼古拉斯·利马（Nicolas Lima）表示：“不同于单纯的依赖计算机模拟和分析，ECLSS Module允许我们进行测试，并观察Crew Dragon飞船中的维生系统，它们可自动控制真实船舱中的环境。我们已经对ECLSS Module进行了广泛测试，并将继续致力于改善龙飞船的设计和操作，最终确保船员安全。”

按照NASA的“商业宇航员计划”，Crew Dragon飞船将携带宇航员前往国际空间站。这种飞船将搭载猎鹰9号火箭发射升空，它们会在美国佛罗里达州NASA肯尼迪航天中心的Complex 39A发射架上起飞。此外，波音公司也正制造名为CST-100 Starliners的飞船，它也可以将宇航员送上国际空间站。NASA已经与这两家公司签署合同，它们将轮流前往空间站接送宇航员，但首先会对这些设备进行飞行和操作测试。

Crew Dragon中的ECLSS Module包括透明的地板面板，它不会被复制在操作飞船上。飞船的其余部分则会尽可能地按照飞行版Crew Dragon建造，透明面板只会放置在测试模板上，以便工程师们可以观察ECLSS系统的运行状态。一旦NASA专家证明飞船、发射系统以及其他系统的安全性和可靠性，ECLSS系统以及安全飞船上的其他必备设备将在轨道上接受最终测试。

SpaceX的Crew Dragon高6米、宽4米，每次最多可乘坐7名宇航员。SpaceX表示：“龙飞船2012年创造了历史，它成为世界上首艘向国际空间站运送补给的商业太空船。这样的壮举此前只有政府机构能够胜任。但从一开始，龙飞船就被设计供人乘坐，如今SpaceX正完成必要的改进，以实现这个目标。Crew Dragon载人飞船可以为宇航员们提供愉快的旅程。它有4扇窗户，乘客可以在座位上观赏地球、月球以及广阔太阳系的壮美景色。这些座位都是利用高级碳纤维和阿尔坎塔拉布做成的。”

Crew Dragon载人飞船将会取代俄罗斯联盟号飞船，从国际空间站接送美国宇航员。NASA希望在2年内，波音和SpaceX这两家私人太空公司能够开始送宇航员入轨，并减少对俄罗斯飞船的依赖。与联盟号飞船不同，Crew Dragon会使用推进器着陆，而非坠入海洋。SpaceX表示：“这套系统还能让龙飞船像直升机那样精确地降落在地球或其他行星上，让星际旅行成为可能，不必再受到在海洋着陆的限制。”

Crew Dragon上还有先进的紧急逃生系统（已经于2017年年初测试过），如果发生意外，它可以将宇航员迅速带到安全环境，就像在迪士尼乐园中体验重力。对于飞船上的宇航员来说，这该是一次平静的旅行。ECLSS系统可为他们提供舒适而安全的环境。在旅行期间，飞船上的宇航员可以将舱内温度设置在18到26摄氏度之间。

Crew Dragon的显示器可提供飞船状态的实时信息，包括飞船在太空中的位置、可能的目的地以及飞船上的环境等。除非在紧急情况下，宇航员们不必控制飞船飞行。Crew Dragon将是全自动飞船，也可以被飞船上的宇航员或远在地球的SpaceX任务团队监视和控制。2017年年初，SpaceX成功发射了Crew Dragon飞船，将来其可能将宇航员送入轨道。Crew Dragon已经证明，如果发射架上出现紧急情况，比如爆炸危险，它可脱离火箭，以保护宇航员安全为首要任务。

今天的测试名为“发射终止实验”，在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地的Complex 40发射架上进行。实验包括发生模拟紧急情况，载人飞船被发射到安全环境中。这些飞行只持续99秒钟，比预计时间短8秒钟，但依然成功地证明，它可以确保宇航员安全。举例来说，如果运载飞船的火箭出于某种原因发生危险，Crew Dragon飞船可与火箭脱离，将宇航员发射到其他地方。

要想制造出可确保人类安全的飞船，它必须通过这种测试。Crew Dragon的每个引擎可产生6800公斤推力，有望将飞船推离地面1500米高处。在此次测试中，Crew Dragon飞船降落早距离岸边1.6公里的大西洋中，并被救援团队找回。将来执行太空任务时，Crew Dragon可能会在陆地上降落。它可以接送7名宇航员，SpaceX还计划利用它执行火星任务。

由于以测试为目的，此次飞行Crew Dragon上没有真人，只有名为巴斯特的假人。它身上安装了各种传感器，以便了解人类在从危险发射台上逃离后需要应对的加速。幸运的是，测试不需要完美，主要目标是获取尽可能多的数据，它们对于Crew Dragon在2017年执行首次载人任务至关重要。但此次测试也具有重要的里程碑意义，SpaceX的终极目标是将宇航员送入太空。

SpaceX任务保证副总裁汉斯·库尼斯曼(Hans Koenigsmann)称：“这也是SpaceX被创建的初衷，最终是为了人类太空飞行。这是我们首次对Crew Dragon进行重大测试。”飞船上配有许多传感器，包括温度传感器、声音传感器以及麦克风，以尽可能多地收集数据。库尼斯曼说：“它基本上可以成为飞行的仪表甲板。测试完成后，我们可以获得许多数据。”

Crew Dragon的下个目标将是飞行中终止实验。届时，在实地发射测试中，同样的发射终止系统将被用于帮助飞船逃到安全环境中。下次测试有望在2017年晚些时候进行，飞赴国际空间站将从2017年开始。SpaceX下次向国际空间站运送补给将在6月15日进行。

【编者按】：本文转自网易科技微信公众号。

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