2016财年NASA创新技术进展

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作者：冯云皓 中国国防科技信息中心

近期，NASA公布了空间技术委员会（STMD）2016财年在创新技术项目方面的进展。STMD主要负责开发NASA当前及未来任务所需的跨领域技术、先进技术和前沿技术，以维护NASA在空间领域的领导地位并促进美国经济发展。

2016财年，STMD在以下先进技术和能力领域取得重大进展：空间动力与推进；高带宽通信、深空导航、航电设备；先进生命支持和资源利用；进入、下降和着陆系统；自主性与空间机器人系统；轻型结构与制造；空间观测系统。

“太阳能电推进”技术

2016财年，STMD在多个领域取得显著进展，尤其是高功率“太阳能电推进”（SEP）技术。SEP是一种具有成本效益的深空探索使能技术，利用大型太阳能电池阵列，将采集的太阳能转化为电能，随后能量被输送到极为节能高效的推进器，从而在整个任务中提供轻微但不间断的推力。比起传统的化学推进系统，SEP推进器将使用非常少的推进剂。

SEP项目由STMD资助，并由格伦研究中心管理。研究团队已完成13千瓦的“霍尔”推进器原型机的研发和测试，并与航空喷气-洛克达因公司签订了合同，为“小行星重定向任务”（ARM）研发SEP飞行系统。

“小行星重定向任务”将利用太阳能电推进技术，航天器的太阳能电池阵列采集太阳能并将其转化为电能，电离氙推进剂以获得加速，航天器尾部产生明亮的蓝光。

此外，劳拉空间系统公司和轨道ATK公司正在将SEP太阳能电池阵列技术转化为商业应用。

绿色推进剂技术

2016财年，另一个值得关注的技术进展是“绿色推进剂加注任务”（GPIM）的集成和测试。GPIM准备在2017年发射，将在轨测试高效能、无毒的绿色推进剂。

STMD与航空喷气-洛克达因公司以及GPIM主承包商鲍尔航空航天技术公司合作，研发能使用这种独特推进剂的卫星。该卫星将搭乘美空军的“太空试验计划-2”（STP-2）任务发射。

GPIM有效载荷由鲍尔航空航天公司 BCP-100卫星平台搭载

这种绿色推进剂是硝酸羟胺基燃料/氧化剂的混合物，又被称为AF-M315E。GPIM项目将对这种燃料进行飞行试验，目标是取代当前普遍使用的剧毒联氨和复杂的双组元推进剂系统。GPIM绿色推进剂比联氨毒性小，可降低航天器的处理成本，并且单位体积的性能比联氨提高40%。

GPIM推进器建造商航空喷气-洛克达因公司正在将这种新型推进器作为产品销售。该公司还在与NASA格伦研究中心合作，进一步提高推进器性能，寻求降低成本和增加可靠性。

“深空原子钟”项目

STMD支持的“深空原子钟”（DSAC）项目正在持续推进。DSAC是一种小型、轻质原子钟，将在空间进行演示验证，为下一代深空导航提供前所未有的稳定性。NASA喷气推进实验室负责DSAC项目研发工作，该原子钟的精准度有望比目前最好的导航时钟提高50倍。

DSAC的设计工作遇到了诸多困难，如地面的原子钟技术应用于空间环境还存在技术挑战。DSAC计划于2017年由Space X公司“猎鹰重型”火箭发射。

DSAC准备在2017年发射

利用公私合作关系推进临界点技术

2016财年，STMD建立了第一批公私合作关系，发布了被称为“利用公私合作关系推进临界点技术”的信息征询书，工业界和NASA都会从中获益，NASA希望辅助商业公司推进技术发展以提升商业产品和服务。“临界点”合作项目已产生多项合同，如在轨机器人制造和小型航天器技术合同。

此外，一些商业公司通过与NASA签定的“太空行动协议”，利用NASA现有的成熟技术，使用NASA的人才和设施，从而为NASA提供服务。这些协议已使一些商业航天公司在小型运载火箭发动机和小型助推器等技术领域取得显著进步。

“飞行机会”项目

STMD的“飞行机会”项目在2016年取得了累累硕果。该项目为NASA有效载荷提供经济可承受的空间进入能力，利用各种飞行平台，如蓝色起源公司的“新谢泼德”亚轨道飞行器、马斯腾空间系统公司的XA-0.1B“Xombie”垂直起降可重复使用火箭以及UP航空航天公司的探空火箭。

“飞行机会”项目包括利用马斯腾空间系统公司的XA-0.1B“Xombie”垂直起降可重复使用火箭开展风险降低活动，在长期太空飞行之前测试科学实验和硬件。

2017年展望

展望2017年，“绿色推进剂加注任务”和“深空原子钟”的项目将是两个非常重要的飞行演示验证任务。在STMD支持的众多创新技术项目中，2017年将开展一系列小卫星飞行任务，如试验光学激光通信技术，这些任务包括用于高级通信的“集成太阳能阵列和反射阵天线”（ISARA）项目，以及测试自主交会对接技术的“立方体卫星接近操作演示验证”（CPOD）项目。

2017年STMD小卫星发射任务清单包括CPOD项目，该项目将使用两颗立方体卫星演示验证交会、接近操作与对接。