五角大楼的研究与开发机构——国防高级研究计划局(DARPA)正在准备一个名为安齐奥(Anzio)的项目,旨在开发一种技术,使航天器能够利用地球的上层大气,而不是火箭燃料,来进行大幅度的轨道变更。DARPA的战术技术办公室于11月9日在联邦政府的合同网站上发布了这一努力的公告,邀请公司于12月16日和17日在弗吉尼亚州阿灵顿参加行业日活动。
该机构表示,安齐奥的目标是开发“创新的航天器气动辅助技术,这将使得大规模、快速和精确的轨道转移成为可能,同时显著减少推进剂的需求。”DARPA尚未披露预算、时间表或计划授予的数量,公告中提到正式的项目征求将会在行业日之后发布。
DARPA列出了四个感兴趣的技术领域:热保护系统、控制系统和算法、大气传感以及轻量化气动外壳。它已排除了对通信、电力管理、航天器总线、有效载荷、推进系统和现有轨道转移车辆的研究,这使得该项目专注于航天器在大气中生存和导航所需的硬件和软件,并能够以不同的轨道返回。
气动辅助涵盖了几种用大气阻力或升力替代推进剂的技术。在气动制动中,航天器在多次经过薄薄的上层大气时逐渐降低其轨道。气动捕获则利用一次更深的经过来减速,以便进入轨道,而气动平面变化则利用在大气中产生的升力来改变轨道的倾角。DARPA的公告并未说明安齐奥将追求哪种技术,但其对“快速”转移以及气动外壳、热保护和控制算法的强调,表明其目标超越了过去任务中使用的缓慢、多周的气动制动。
推进剂是卫星在轨道上移动的主要限制因素。在低地球轨道中,仅改变航天器的倾角一度就需要大约135米每秒(440英尺每秒)的速度变化,而更大的平面变化可能消耗的燃料超过许多卫星整个生命周期所携带的燃料。利用大气来完成部分工作可以让航天器更频繁地重新定位,或者在同一任务中携带更少的推进剂。
美国国家航空航天局(NASA)在三十多年前首次证明了在其他行星上进行气动制动的可行性。从1993年5月25日开始,麦哲伦号(Magellan)航天器在金星的上层大气中反复飞行超过75天,将其最近接近点降低到约140公里(87英里),并将一个3小时15分钟的椭圆轨道转变为近乎圆形的94分钟轨道。NASA的喷气推进实验室称麦哲伦号为“第一艘利用大气阻力或气动制动改变轨道的轨道行星航天器。”后来的火星轨道器也使用了相同的技术来节省到达后的燃料。
美国军方此后在地球周围测试了气动制动。美国太空部队的X-37B航天飞机在其第七次任务中发射到一个高度椭圆轨道上,利用大气阻力在多次经过中以最小的燃料改变轨道,最终于2025年3月7日< a href="https://defence-blog.com/us-space-forces-x-37b-returns-after-record-breaking-mission/">在加利福尼亚州范登堡太空部队基地着陆,在太空中逗留超过434天。X-37B项目主任布莱恩·斯图尔特中校将这次“新颖的气动制动机动”描述为任务的主要成就之一。
X-37B是一种能够承受再入加热的翼型飞行器,太空部队尚未说明其气动制动活动持续了多长时间。DARPA对轻量化气动外壳和热保护的兴趣表明,安齐奥旨在为那些并非设计为航天飞机的航天器提供类似的能力,尽管公告中并未说明该技术将服务于何种类型的卫星或哪些军事客户将使用它。
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国防高级研究计划局(DARPA)宣布了安齐奥计划,旨在开发允许航天器利用地球大气层进行轨道变化的技术,从而减少对火箭燃料的依赖。该计划于11月9日公布,包括在弗吉尼亚州阿灵顿于12月16日至17日举行的行业日。该计划专注于创新的气动辅助技术,强调热保护系统和轻量化气动外壳。
- 国防高级研究计划局(DARPA)正在启动安齐奥计划,以开发航天器的气动辅助技术。
- 该计划旨在减少轨道变化所需的推进剂。
- 行业日定于12月16日至17日在弗吉尼亚州阿灵顿举行。
- 该计划将重点关注热保护系统、控制系统和轻量化气动外壳。
- 该计划为机密项目,参加者需满足严格的出席要求。