美国NASA发布首份月球至火星探索战略架构概念评估报告
4月,为响应美国副总统、国家空间委员会主席哈里斯提出的要制定涵盖商业和国际合作伙伴的初步月表架构计划的要求,美国国家航空航天局(NASA)相继发布《NASA月球至火星战略及其目标的制定》报告、《架构定义文件》及其执行摘要以及6份配套白皮书,全面阐释了NASA月球至火星探索战略架构及其制定方法[1]。
1、月球至火星架构的定义。月球至火星架构旨在集中阐释载人月球和火星探索任务所需的硬件和运行,以及其如何作为系统协同工作[2]。该架构并不是一项任务、一份清单或一套要求,而是定义火箭、航天器、漫游车、航天服、通信中继等各单元,通过逐步开发和交付各单元,实现长期、由人主导的深空科学发现。
2、月球至火星架构的战略目标。NASA确定了科学、基础设施、运输和居住、运行四大领域的共计63个月球至火星载人深空探索战略目标,以及9个跨领域长期原则,共同定义了NASA的载人深空探索战略,为开展可持续的载人深空探索活动制定了以目标为牵引的发展蓝图。该目标体系的三大基石分别是科学、激励、国家形象。
3、月球至火星架构的关键问题。月球至火星架构主要涵盖6个关键问题:探索的理由是什么?需要哪些基础能力?探索系统应建在哪里?如何前往和返回?月球探索目标将在何时实现?纳入该架构的都有谁?
表1 月球至火星架构的6个关键问题
关键问题 |
答案 |
探索的理由是什么? |
科学:认识宇宙,直接观测 激励:培育“阿尔忒弥斯”一代人,战胜挑战,通过努力工作获得成功 国家形象:造福地球,技术开发,国际合作 |
需要哪些基础能力? |
长期微重力系统;部分重力的目的地平台;近地轨道资产和基础设施 |
探索系统应建在哪里? |
确保能到达月球南极;有能力对极区以外开展探索 |
如何前往和返回? |
近直线晕轨道的月球微重力平台;地球-近直线晕轨道-月表之间往返;月表机动 |
月球探索目标将在何时实现? |
持续数十年的系列任务;支持按年度计划开展载人飞行任务;开发永久性基础设施;将太空经济圈拓展至月球 |
纳入该架构的都有谁? |
NASA,美国政府,工业界,国际合作伙伴,学术界,公众 |
4、月球至火星架构的制定过程。NASA从月球至火星目标体系出发,采用系统工程方法,将目标提炼分解为架构的各个组成部分。具体流程是:从目标出发,定义实现目标所必需的探索任务的实施特点或活动以及必要能力,然后追溯到单元必须提供的功能和用例,指定相应单元的空间飞行计划、项目和系统。《架构定义文件》从63个目标出发,明确了每个目标的具体特征、需求、用例和功能。全部63个目标共计对应97个用例,121个功能(各目标的用例和功能有重复)。NASA每年将按照这一流程开展一次机构级别的架构概念审查。2023年1~2月进行的第一次架构概念审查的重点是确定架构制定过程,并审查在2022年开展的架构分析。未来的架构概念审查将于每年11月进行,以审查上一财年开展的架构研究。 (韩淋)