手电筒航天器推进系统的问题让NASA月球任务处于困难之中？

2023-01-17 05:27:56 来源：cnBeta

美国宇航局的"月球手电筒"任务于2022年12月11日成功发射，开始其为期四个月的月球之旅，在那里，这颗小型卫星即SmallSat将测试几种新技术，目标是寻找月球南极隐藏的地表冰。虽然小型卫星基本上是健康的，并与美国宇航局的深空网络进行通信，但任务运营团队已经发现它的四个推进器中的三个表现不佳。

任务小组在发射三天后首次观察到推力下降的情况，正在努力分析这个问题并提供可能的解决方案。在巡航期间，"月球手电筒"的推进系统一直在运行，每次最多几秒钟的短时脉冲。根据地面测试，该团队认为，性能不足可能是由于燃料管道中的障碍物造成的，这些障碍物可能限制了推进剂流向推进器。

这幅插图显示美国宇航局的月球手电筒正在进行轨迹修正机动，背景是月球和地球。由小型卫星的四个推进器提供动力，该机动装置需要达到月球轨道。资料来源：NASA/JPL-Caltech

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该团队计划很快将推进器的运行时间大大延长，希望在进行轨迹修正机动时，清除任何潜在的推进器燃料线障碍，使小卫星保持在到达计划的绕月轨道的方向。如果推进系统不能恢复到全部性能，任务小组正在制定替代计划，以利用推进系统目前的减推力能力完成这些机动。月球手电筒将需要从2月初开始每天进行轨迹修正机动，以便在大约四个月后到达月球轨道。

在月球表面低空俯冲，这颗公文包大小的小卫星将使用一个由四个近红外激光器构建的新的激光反射仪，将光线照进月球南极的永久阴影坑，以探测表面的冰。为了在其建造时携带的有限推进剂的情况下实现这一目标，"月球手电筒"将采用节能的近直角光环轨道，使其在月球南极9英里（15公里）范围内，最远处为43000英里（70000公里）。

只有一个其他航天器采用了这种类型的轨道。美国宇航局的月球自主定位系统技术操作和导航实验（CAPSTONE）任务，该任务于2022年6月发射到一个不同的近直角光环轨道，与Gateway计划的轨道相同。CAPSTONE在前往月球的过程中也遇到了困难，一些帮助小卫星到达其计划轨道的NASA团队正在借出他们的专业知识，以帮助解决Lunar Flashlight的推进器问题。

描述NRHO的信息图，Gateway独特的近直光环轨道。资料来源：美国国家航空航天局

由位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室管理，月球手电筒是第一个使用新型"绿色"推进剂的星际飞船，这种推进剂被称为先进的航天器高能无毒推进剂（ASCENT），比常用的推进剂如肼的运输和储存更安全。该任务的主要目标之一是展示这项技术，以供未来使用。这种推进剂在美国宇航局以前的地球轨道技术示范任务中得到了成功测试。

月球手电筒上的其他系统表现良好，包括从未开始使用的Sphinx飞行计算机，该计算机由JPL开发，作为小型卫星的低功率、耐辐射的选择。月球手电筒用于与深空网络进行通信的升级版"光圈"无线电也按照设计进行了运行，它具有一种新的精确导航能力，未来的小型航天器将利用这种能力在其他太阳系天体上进行会合和着陆。其他新的和突破性的系统，如该任务的激光反射仪，将在未来几周在任务进入月球轨道之前进行测试。

"月球手电筒"由位于加州帕萨迪纳的加州理工学院（Caltech）下属的喷气推进实验室（JPL）为NASA管理。小卫星由佐治亚理工学院操作，包括研究生和本科生。月球手电筒灯科学团队由位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心领导，包括来自多个机构的团队成员，包括加州大学洛杉矶分校；约翰霍普金斯大学应用物理实验室；以及科罗拉多大学。

小卫星的推进系统由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开发，并得到佐治亚理工学院的开发和集成支持。美国宇航局的小企业创新研究计划资助了小企业的组件开发，包括Plasma Processes Inc. (Rubicon)的推进器开发，Flight Works的泵开发，以及Beehive Industries（以前是Volunteer Aerospace）的特定3D打印组件。空军研究实验室也为"月球手电筒"推进系统的开发提供了资金支持。月球手电筒是由美国宇航局空间技术任务局的小型航天器技术项目资助的。

关键词：美国国家航空航天局三星伴月天象即将上演人造卫星