重返月球迫不及待！洛克达因曝光霍尔发动机新进展丨话宇专栏

自从阿波罗计划结束之后，美国人呼喊重返月球的口号就一直没停过。去年年底，环绕月球运行的空间站深空之门（Deep Space Gateway）概念提出后，各方面的准备似乎都有加速，加之上周美国副总统彭斯再次重申了“返月”任务的重要性并强调了时间表——2024 年前将“深空之门”建成，以为后续的建立月表基地、登陆火星甚至深空探测打下基础。

 

在深空之门的建设层面，NASA 不仅向俄罗斯联邦航天局、欧空局等传统合作伙伴再次伸出了橄榄枝，美国国内的波音、洛克希德·马丁、诺格创新系统（原 Orbital ATK 公司）和 Aerojet Rocketdyne 等航天巨头都有参与。 

 

图丨 Deep Space Gateway（来源：NASA）

 

在 8 月 28 号的新闻发布会上，Aerojet Rocketdyne 公司的发言人提到，他们参与的 NASA 先进电推系统项目（Advanced Electric Propulsion System，AEPS）又有了新的进展，测试已经开展到了动力组件测试阶段，特别是放电供应装置和功率调节装置，目的是验证该系统可以高效地进行能量转化以及减少损耗。

 

不同于以往熟知的化学能航天发动机，Aerojet Rocketdyne 所承担的任务是开发一款 13 千瓦的霍尔推进器，是离子推进器的一种。其工作原理是先将气态工质（通常是氙气）电离，并在强电场作用下将离子加速喷出，通过反作用力推动卫星进行姿态调整或者轨道转移任务。一般来讲，该类型发动机的推进剂只是传统的化学火箭的十分之一。

 

这类型先进的电推进装置，因结构简单、高比冲（千 s 以上）和高效率（可达 60% 以上）等优点被广泛应用在卫星位置保持和姿态控制领域。虽然普遍被质疑推力不足，甚至被嘲笑“力可弹纸”，但相较于深空 1 号探测器的 2.3kW 功率和NEXT 系统的 6.9kW，Aerojet Rocketdyne 的工作还是有很大进步，所以也将用作深空之门的动力组成。 

 

图丨 2016 年，NASA 在克利夫兰的格伦研究中心正在测试一个 13 千瓦的推进器原型（来源: NASA）

 

Aerojet Rocketdyne 公司的首席执行官兼总裁 Eileen Drake 在一份公司声明中表示:“AEPS 就像是未来深空探索的“五月花号”，而我们显然正昂首屹立船头。通过保持在推进技术领域的前沿位置，我们为自己的定位已经不仅局限在重返月球，在未来将人类送上火星的任务中，我们都会扮演重要角色。”

 

根据该公司的说法，早期的集成系统测试是在美国俄亥俄州克利夫兰市 NASA 格伦研究中心的热真空室进行的。Aerojet Rocketdyne 表示，下一步将是在关键设计评估之前完成和验证设计，这将为最终的系统生产提供清晰的指导。

 

图丨 NASA 深空之门规划图（来源:NASA）

 

根据 NASA 的规划，Aerojet Rocketdyne 的发动机在 2022 年就会被发射，在之后的一年之内，还要在空间站上再增加两个模块，包括由欧空局提供的欧洲系统燃料及通讯设备 (ESPRIT) 和一个美国应用模块，前者将为空间站提供燃料补给能力，后者将提供最长15 天的初始居住空间。预计这两个系统都将由太空发射系统（SLS）发射。

 

而如果按照计划进行，在 2024 年深空之门建成之后，主要的交通工具将会是由洛克希德·马丁公司的研制的猎户座飞船，目前猎户座二号探索任务 (EM-2) 飞船也已经进入到了最后组装阶段，其将于 2023 年发射，搭载 4 名宇航员进行为期 21 天的月球之旅。

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