为了准备在 8 月发射,Psyche 宇宙飞船已经过测试,以确保它能够在前往富含金属的小行星时面临的极端条件下运行。
美国宇航局航天器所承受的条件是极端的:火箭发射的剧烈摇晃和刺耳的声音,与运载火箭分离的颠簸,太阳光线内外的极端温度波动,太空无情的真空。
在发射前,工程师们尽最大努力在一系列严格的测试中复制这些恶劣的条件,以确保航天器能够承受这些条件。 NASA 的 Psyche 宇宙飞船刚刚在该机构位于南加州的喷气推进实验室完成了自己的电磁、热真空、振动、冲击和声学测试。 Psyche 被认为是健康的,并已准备好进行发射。
“这证明每个人都做对了他们的工作。不仅是那些将飞行硬件带入组装、测试和发射操作的人 [ATLO] 负责监督 Psyche 动力测试(包括振动、分离冲击和声学测试)的 JPL 工程师兰迪·林德曼(Randy Lindemann)说,“测试表明,是的,航天器是可以飞行的。”
今年春天,这艘宇宙飞船将从喷气推进实验室运送到佛罗里达州的美国宇航局肯尼迪航天中心,准备从卡纳维拉尔角发射。 发射期于 8 月 1 日开始,离开地球大气层 9 个月后,Psyche 将驶过火星。 它将利用这颗红色星球的引力将其弹射向目标,这是一颗位于主要小行星带的富含金属的小行星,也称为 Psyche。
这是一个大约 15 亿英里(24 亿公里)的旅程。 该航天器将于 2026 年到达这颗小行星,并将花费 21 个月的时间在逐渐降低的轨道上收集科学数据。 科学家们认为,这颗小行星可能主要由来自小行星核心的金属组成,小行星是我们太阳系中岩石行星的组成部分。 更多地了解它可以告诉我们更多关于我们自己的星球是怎样形成的。
完成它的步伐
但要了解这颗小行星,轨道飞行器必须先到达那里,这就是为什么测试如此重要。 工程师们将这种特殊的方案称为“环境测试”,因为航天器要模拟它必须生存的恶劣环境。
该活动于 12 月开始进行电磁测试,以确保航天器能够在太空的电磁条件下正确运行,并确保组成航天器的电气和磁性组件相互兼容且不会相互干扰。
然后,该团队将航天器滚入 JPL 高 85 英尺、宽 25 英尺(26 米乘 8 米)的超坚固真空室,用于热真空 (TVAC) 测试。 所有的空气都被吸出腔室,以复制空间的无气真空。 该测试确保航天器能够在太空真空中生存,并帮助工程师了解航天器怎样在没有空气流动的情况下自行加热和冷却,以帮助其调节温度。
NASA 的 Psyche 宇宙飞船被放置在该机构位于南加州的喷气推进实验室的超坚固真空室中。 图片来源:NASA/JPL-Caltech
“在地球上,当你在航天器周围有空气时,它会改变热量在它周围的移动方式。想象一下,有一个风扇对着你吹,这会改变你的温度。在太空中,我们没有那种热量移动,”喷气推进实验室的说Kristina Hogstrom,一位帮助领导 Psyche 的 TVAC 测试的飞行系统工程师。
航天器周围的温度会剧烈波动。 硬件在发布后的几个小时内会很热,当时它仍然 close 到地球并面向太阳,尤其是在其电子设备运行的情况下。 后来,当航天器离太阳越来越远时,它会面临严寒,尤其是在小行星的阴影中飞行时。
经过 18 天的 TVAC 测试,工程师将航天器暴露在飞行中最冷和最热的条件下,以证明它能够调节自身温度。 轨道飞行器的百叶窗可以打开并且 close、绝缘毯、电加热器和输送流体以移动热量的管道网络; 所有这些设备都经过测试,以确保它们可以在飞行中工作。
TVAC 不仅仅是一项耐力测试。 有关航天器性能的数据有助于工程师改进他们将在 Psyche 飞行时使用的模型,以便他们更好地了解航天器的性能。
在 Psyche 在 TVAC 室中的磨难之后,进行了动态测试,其中包括振动、冲击和声学。 在振动测试中,航天器会反复摇晃——上下左右摇晃。 冲击测试确保航天器不会因轨道器在发射后与火箭分离时的突然推动而损坏。
最后,声学测试确保 Psyche 能够承受发射时的噪音,当火箭的隆隆声如此响亮时,如果航天器不够坚固,它实际上会损坏硬件。 在 JPL 的声学室中,航天器被绑起来,发出的噪音比典型的摇滚音乐会响亮一百倍。