一艘深空探索飞船到底有哪些高科技？

美国宇航局的“猎户座”飞船，将搭乘“太空发射系统”火箭升空

在进行深空探索时，载人飞船需要武装一系列系统，确保自身及船员的安全。深空探索的飞行距离远，持续时间长，飞船必须具备稳定运转的能力，同时能在发生紧急情况时保证船员安全。此外，飞船的重量需要足够轻，以降低对运载火箭的要求。

艺术概念图，“猎户座”搭乘“太空发射系统”火箭升空

当“猎户座”飞船搭乘世界上最强大的火箭——“太空发射系统”火箭——从肯尼迪航天中心发射升空，美国宇航局的近月太空探索任务将正式拉开帷幕。发射后，“猎户座”将奔赴月球以外的深空，与地球间的距离将达到国际空间站的 1000 倍，成为史上飞行距离最远的载人探索任务。为了取得这项成就，“猎户座”将装备一系列先进技术，确保自身及船员顺利探索太阳系深处。

“猎户座”模型内部

在进行长时间的载人深空探索时，确保船员生命安全的系统必须足够可靠，同时要将重量和体积控制到最低。“猎户座”将配备先进的环境控制与生命支持系统，满足深空任务的需要。现在，国际空间站正在测试一个高科技系统，用于清除“猎户座”内部的二氧化碳和湿气。清除二氧化碳和湿气对确保空气安全至关重要。硬件表面的水凝结需得到控制，防止水渗入敏感设备或者腐蚀主耐压结构。

“猎户座”降落伞接受测试

该系统还能节省“猎户座”的空间。如果没有这个系统，“猎户座”不得不携带大量化学储罐，所占空间相当于 127 个篮球或者说船员生活区的 10% 。“猎户座”还将配备一种新的紧凑型卫生间，面积远小于空间站上的卫生间。长期深空探索任务要求工程师在设计紧凑系统时，不仅能最大限度地利用有限空间，确保船员舒适度，同时还能携带足够的食物和水等物资，让深空任务能够持续数天或者数周。

“猎户座”地面测试套件

由于不能像空间站一样频繁实施补给任务，或从地球运送零部件，配备高度可靠的系统便显得尤为重要。从卫生间到自动灭火系统再到健身器材，小尺寸系统也必须做到“可靠”二字，为船员的生活提供支持。零重力环境会导致肌肉和骨骼萎缩，船员需定期锻炼，以保持身体健康。深空探索还需要“猎户座”配备先进的航天服，在飞船失压时能够让宇航员坚持 6 天，确保他们安全返航。

“猎户座”地面测试套件

在执行深空探索任务时，推进系统需要具备极高的可靠性，以保证飞行安全，确保船员安全回家。“猎户座”装有一个先进的服务舱，充当飞船的动力之源，所提供的推进力能够让飞船环绕月球飞行，最后安全返航。

这个服务舱装有 33 台大小不一的发动机。主发动机提供太空机动能力，包括让“猎户座”进出月球轨道和重返地球。另外 32 台发动机用于飞船转向和在轨控制。服务舱的燃料箱可携带近 2000 加仑（约合 7570 升）推进剂，同时还有备用主发动机，允许“猎户座”进行长期深空探索。此外，服务舱还能经受住各种严酷考验，在发生紧急情况时确保船员安全返航。

“猎户座”地面测试套件

飞跃月球已非一项容易的任务，但这只是深空任务的一半。深空探索的距离越远，飞船重返地球时产生的热量越高。安全返航需要飞船拥有强悍的身体，能够经受住 30 倍于音速的极限速度以及两倍于熔岩的高温。从月球返航时，“猎户座”的速度接近每小时 2.5 万英里（约合每小时 4 万公里）。以这个速度飞行，从洛杉矶到纽约只需要短短 6 分钟。

“太空发射系统”火箭艺术概念图

“猎户座”的隔热罩采用 AVCOAT 材料，尺寸也是迄今为止最大的。有了它的加持，飞船在重返地球大气层时能够经受住 5000 华氏度高温。再入大气层前，“猎户座”还将经历 700 华氏度的温差变化，从零下 150 华氏度到 550 华氏度。先进的热防护系统和热量控制技术能够在阳光直射和黑暗环境中保护“猎户座”，让舱内温度保持在 77 华氏度左右，保证船员的安全和舒适。

辐射防护系统

深空探索意味着飞船失去地球磁场的保护，同时面临比低地球轨道更严酷的辐射环境。猛烈的带电粒子辐射和太阳风暴能够破坏电脑、航天电子设备和其它设备。此外，大剂量辐射还会导致船员出现急性和慢性健康问题，包括短期内患上辐射病和长期诱发癌症的风险。

2014 年 12 月 5 日，“猎户座”搭乘德尔塔 IV 重型火箭发射升空

在设计上，“猎户座”能够经受住高辐射环境的考验。这艘飞船配备 4 台一模一样的电脑，每个都能自行检查，此外还配备一个截然不同的备用电脑，确保飞船在遭遇紧急情况时发送指令。工程师对零部件和系统进行严格测试，确保所有关键系统能够在极端环境下正常运转。

2014 年 12 月 5 日，“猎户座”回收测试正处在进行时