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空中客车公司获得ESA合同:将首次带回火星样本

http://www.cnair.com 2020-10-20 16:03:30 来源:中国航空旅游网

  欧洲太空探索新十年 – 前往月球和火星

  中国航空旅游网讯www.cnair.com  空中客车公司为火星采样返回(MSR)计划设计并建造返地轨道飞行器(ERO),该飞行器将到达火星轨道获取由火星发射至火星轨道的火星样本并带回地球

  20201020日,图卢兹:空中客车公司被欧洲航天局(ESA)选定为“火星采样返回”(MSR)计划中返地轨道飞行器(ERO)的主要承包商。这是有史以来第一架将样本从火星带回地球的航天器,该航天器合同价值4.91亿欧元。

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ERO - Infographic Mars Sample Return
 

  火星样本返回是欧洲航天局与美国国家航空航天局(NASA)的一项联合计划,也是火星探索的下一步计划。返地轨道飞行器和样本取回车(SFR)是火星样本返回计划中的两个主要欧洲组件,都是由空中客车公司设计并制造的。欧洲对火星样本返回计划的第三项贡献是称为样本传送臂(STA)的机械臂,它将把样本从样本取回车(SFR)转移到火星上升运载火箭(MAV)上。

  这项为期五年的计划包括发射航天器前往火星、作为与地面任务的通信中继、在轨道上接收样本、并将其安全带回地球。在搭乘火星上升运载火箭离开火星表面之前,火星样本将存储在管状样本容器中并由样本取回车进行收集。空客已经开始了样本取回车的前期研究。

  对于返地轨道飞行器的建造,空中客车将利用其在光学导航领域数十年所积累的自动交会对接经验,以及自动货运飞船(ATV)的成功技术和欧洲首次访问木星的计划(JUICE)的最新研发成果。

  “我们将充分利用在Rosetta(罗塞塔),Mars Express(火星快车),Venus Express(金星快车),Gaia(盖亚计划),ATV(自动货运飞船),BepiColombo(水星探测计划)和JUICE(木星冰月探测器)等项目上获得的经验,来确保这项任务的成功。将样本从火星带回地球将是一项非凡的壮举,它将行星际科学提升到一个新的高度。空中客车能够作为这一国际联合计划的一部分应对这一挑战,这是非常令人激动的”,空中客车航天系统负责人Jean-Marc Nasr表示。

  这座重6吨,长6 米的航天器将于2026年由阿丽亚娜6型运载火箭发射升空,它配备了面积为144平方米,跨度超过40 米的太阳能能电池阵列,这是航天器建造史上最大的太阳能电池板之一,该航天器将需要大约一年的时间到达火星。在巡航和螺旋下降阶段,它使用一种高效率的电推进混合动力系统,而在火星轨道接入时采取化学推进。到达后,它将为火星样本返回计划的两个重要组成部分——美国国家航空航天局“毅力号”火星车和样本回收着陆器(SRL)提供通讯覆盖。

  计划的第二步,返地轨道飞行器将探测、对接并捕捉一个篮球大小的物体,称为“在轨样本”(OS)的样本容器,该容器装有由样本收回车从火星上收集的样本管,这一切都在距地面控制5000万公里以外的太空进行。一旦被捕获,该样本容器将被封存在一个无菌的次级密封系统中,然后会被放置在地球再入飞行器(EEV)内的一个三级密封系统中,以此来确保珍贵的样本完好无损地到达地球表面,从而获得最大的科学回报。然后,返地轨道飞行器需要再过一年才能返回地球,在进入自己围绕太阳的稳定轨道前,以精确的轨迹将地球再入飞行器(EEV)发送到预定的着陆点。

  降落后,样本将被转移到专门的处理设施,在那里将被隔离。样本管打开后,将进行初始测量以获取详细的编目,从而对样本的各部分进行有针对性的科学研究。

  空中客车将全面负责返地轨道飞行器任务,包括在图卢兹研发航天器,在斯蒂夫尼奇进行任务分析。泰雷兹阿莱尼亚宇航都灵公司也将发挥重要作用,包括组装航天器,开发通信系统并提供轨道接入模块。阿丽亚娜集团将提供RIT-2X离子发动机。

  关于火星样本返回计划

  火星样本返回由三个分别发射的任务组成,将共同实现在2031年底之前将火星样本取回地球的目标。

  由NASA领导的“火星2020”火星车(称为“毅力号”)于2020年7月发射升空, 2021年2月在火星着陆。 毅力号将在火星采集样本并装入样本容器管,并将其留在一个或多个存放点,以备后续的SRL计划(样本回收着陆器)及其“欧洲样本取回车”收集这些容器管。

  由NASA领导的样本回收着陆器(SRL)计划将在2026年发射,包括一个装配样本传送臂(STA)的地面平台,样本取回车(SFA)以及火星上升运载火箭(MAV)。该地面平台将降落在位于Jezero陨石坑的样本容器管存放点附近。样本取回车将行驶到,找到并收集样本管,然后返回到着陆器平台。样本传送臂(STA)将样品管转移到在轨样本(OS)的样本容器中,然后将其装载到火星上升发射器(MAV)上。 火星上升发射器(MAV)将把绕轨样品容器发射到火星轨道,而返地轨道飞行器将在那里等待会合并捕获它。

  由欧洲航天局(ESA)领导的返地轨道飞行器(ERO)也将于2026年发射,并将搭载由美国国家航空航天局(NASA)负责的捕获,封装和返回系统(CCRS),它将处理并对在轨样本容器(OS)进行无菌封装同时提供地球再入飞行器(EEV)。返地轨道飞行器将按时到达火星轨道,并为样品回收着陆器(SRL)进入、降落、着陆、地面运行以及火星上升发射器(MAV)发射(将在轨样品容器送入火星轨道)提供通信。返地轨道飞行器还必须探测,会合和捕获轨道容器。在返地轨道飞行器(ERO)返回地球前,将装有样本的轨道容器密封并转移到地球再入飞行器(EEV)。

  接近地球后,返地轨道飞行器(ERO)将地球再入飞行器(EEV)释放到一个返回地球的轨迹上。随后地球再入飞行器(EEV)将着陆在犹他州的沙漠中,而样品将被转移到样品接收和管理设施。

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