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帶太空人回家的大功臣 獵戶座降落傘系統

每一次的太空探索最令人興奮的,便是發射成功的那一刻,而向星球俯衝而下的過程,更是讓人瘋狂!科學家們幾個寒暑的心血結晶全看這短短數分鐘的降落過程是否順利。2012年時,有史以來最大型的火星探測車—好奇號,在順利地張開降落傘後,配合小火箭的引導成功降落火星,而且運作正常,開始展開它的火星之旅。

封面圖、獵戶座降落傘系統測試

圖一、好奇號成功登陸火星後回傳的第一張照片因而,除了探測車上搭載了當代最為先進的設備之外,從發射到降落這中間的過程都是馬虎不得,才得以造就好奇號的成功,為人類未來的火星夢立下最堅實的基石。

圖二、先前的測試中,在海上等待救援的獵戶座太空艙



在未來的太空探索任務中,獵戶座太空船肩負著承載太空人的的重要角色。在2011年結束了歷時卅載的太空梭時代,將兩者相比,雖然都是設計為可重複使用的太空載具,但不同於太空梭複雜的氣動外型,獵戶座使用的是較簡單的降落傘系統。而NASA正在為這項計畫進行著各種大大小小的安全性測試,以確保其安全無虞。為使太空船能在約10分鐘內,從每小時480公里減速到相對平緩的每小時30公里,降落無疑是整個任務裡最為顛簸的階段。保護組員安全,降落傘系統無疑將會扮演一個非常重要的角色。

在歷經了貨艙門打不開的週三及強風吹襲的週四兩次的嘗試失敗後,在12月15日,於亞利桑那州的沙漠,自大約10公里的高空,太空艙的複製品就這麼從空軍C-17運輸機被丟了出來,完成了始於2016年來第五次的降落傘測試。

獵戶座太空艙上一共有11個降落傘,其完整的降落過程如下:

首先,連接著推進器的3頂頂蓋(Foward Bay Cover,FBC)降落傘會在約8公里的高度先打開以降低墜落速度,避免艙體以及其他的降落傘在下墜時由於過熱而損壞。

隨後在約7公里半的高度張開另外2頂穩定傘(Drogue parachute),降落過程中用以穩定,並繼續減速艙體,以達到適合張開主降落傘的條件。

在穩定傘脫離後會有15秒的空檔,再由3頂引導傘先行張開以帶出主傘。

最終由3頂主傘帶著獵戶座太空艙降落任務地點。

而本次為測試當其中一個主傘失效時,太空艙是否仍能安全降落,故只有見到其中的8個。

主傘的橘白相間,讓人回想起當年的阿波羅任務,不過別擔心,當然不是直接拿來繼續用。獵戶座的降落傘較諸之前更大,且其結構與材料都需經過重新設計,雖然配色類似,實際上卻完全不同喔!

在直播影片中,當主傘被拉出後先呈現了幾秒鐘的燈泡狀,那是由於每張主傘的面積高達10平方公尺,若是在引導傘拉出後瞬間展開,強大的風阻會對傘體以及太空艙造成損壞,嚴重的話更可能直接從連接點斷裂,太空人的生命線就這麼被剪去。因而,主傘並不會在被拉出的一開始便完全打開,而是先控制呈現燈泡狀後,再經第二階段展開才會是我們熟悉的降落傘形狀。

圖三、剛被引導傘拉出並呈現燈泡狀的主傘圖四、即將張開的主傘圖五、第二階段展開的主傘



在實際的任務中,獵戶座太空艙將會降落在太平洋上而非沙漠中,至於此次選擇於亞利桑那州尤馬(Yuma)沙漠測試,其原因不外乎是便於回收。除了要評估降落傘的損壞情形,若是整體狀況良好,亦能繼續在下一次的測試或任務中使用。畢竟每一個降落傘也意味著一筆經費,而製作也是需要時間的啊!

另外同樣值得注意的是,在同一週12日,新興航太公司藍色起源(Blue Origin)在德克薩斯州測試了新謝帕德火箭(New Shepard),以及他們的乘員膠囊2.0(crew capsule 2.0)。測試結果看來相當成功,火箭安穩的降落在回收平台,而太空艙則以每小時1.6公里的速度完好的掉回到地表上。也許你會困惑,為何同樣是使用降落傘,膠囊落地的速度竟遠低於獵戶座呢?不是NASA的技術不到位,這是因為獵戶座的測試是在海上,而非如膠囊在陸地上降落喔

 



獵戶座降落傘測試直播影片 / NASA

https://www.facebook.com/NASAOrion/videos/1493170407419353/



《NASA drops replica Orion spacecraft to test parachutes》 / THE ASSOCIATED PRESS

http://abcnews.go.com/Technology/wireStory/nasa-drops-replica-orion-spacecraft-test-parachutes-51817123



《NASA Invites Media to Orion Spacecraft Parachute Test in Arizona》

https://www.prnewswire.com/news-releases/nasa-invites-media-to-orion-spacecraft-parachute-test-in-arizona-300566827.html



NASA Orion官方網站

https://www.nasa.gov/exploration/systems/orion/index.html



Blue Origin 測試影片 / Space.com

https://www.facebook.com/spacecom/videos/10154999764336466/



〈ORION’S PARACHUTE SYSTEM〉/ NASA

https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/orion_parachutes.pdf



封面圖、Orion降落傘測試

http://abcnews.go.com/Technology/wireStory/nasa-drops-replica-orion-spacecraft-test-parachutes-51817123



圖一、好奇號成功登陸火星後回傳的第一張照片

https://www.nasa.gov/mission_pages/msl/images/index.html



圖二、先前的測試中,在海上等待救援的獵戶座太空艙

https://www.nasa.gov/exploration/systems/orion/gallery/index.html



圖三、剛被導引傘拉出並呈現燈泡狀的主傘

https://www.facebook.com/NASAOrion/videos/1493170407419353/



圖四、即將張開的主傘

https://www.facebook.com/NASAOrion/videos/1493170407419353/



圖五、第二階段展開的主傘

https://www.facebook.com/NASAOrion/videos/1493170407419353/



 

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