SpaceX最近向FCC提交一份苦求,旨在为将来星舰系列任务获取通讯授权,包括营业放射、星链部署、阿尔忒弥斯有关任务。这份文献初次表现了星舰诸多技能细节,有些信息前所未闻。
源文献
好意思东时辰12月18日,SpaceX向好意思国联邦通讯委员会(FCC)提交一份通讯许可苦求书▲(包括无线频谱分拨、轨谈操作许可等),用于将来的一系列星舰(Starship)任务,以确保这些任务适应通讯法例和外洋相助条件。
张开剩余89%好意思东时辰12月27日,FCC文献处置系统夸耀已收到该苦求,并插足待处理气象。在航天规模,FCC认真为天外任务分拨和授权通讯频谱,确保大地站、航天器和其他竖立间的无线通讯不发生骚扰。
SpaceX提交这份苦求,但愿赢得单独的FCC通讯许可,用于将来星舰系列任务,包括营业放射、星链(Starlink)部署、阿尔忒弥斯(Artemis)有关任务。要点内容和簇新信息梳理、解读如下▼
轨谈权术
▲文献夸耀SpaceX为星舰任务权术三类轨谈:低地球轨谈、椭圆地球轨谈、月球有关轨谈——
低地球轨谈(LEO)
从181公里到381公里高度的圆形轨谈,包含整个倾角。这是部署星链轨谈、载东谈主登月器低轨加油轨谈。
也即是说,这类轨谈高度规模在181公里到381公里之间,星舰插足难度低,约略收场较低的燃料徒然插足轨谈,同期具备较高的运行成果。还有笼罩规模广的上风,不错相沿卫星部署、轨谈补给、科学照料以及航天器调试等任务。再有,算作深空任务(如载东谈主登月)的前期齐集和轨谈加油的运行位置,这种轨谈联想不错大幅镌汰单次放射的运输需求,通过屡次补给收场星舰的深空任务。
星舰LEO轨谈联想包含整个倾角,即笼罩从赤谈轨谈(0°倾角)到极地轨谈(90°倾角),约略得志不同任务需求。低倾角轨谈得当笼罩赤谈地区(如部署星链卫星);高倾角轨谈、极地轨谈得当全国笼罩和科学探伤任务。
椭圆地球轨谈(Elliptical Earth Orbit)
近地点181~381公里,远地点10,534~150,534公里,倾角28~33度。通过这种轨谈,星舰不错应用近地点的燃料成果和远地点的高速率上风,完成从地球引力深井脱离的任务。
换句话说,星舰椭圆轨谈的近地点是在181~381公里,这是轨谈中最围聚地球的点,与低地球轨谈(LEO)重迭。从近地点开赴,星舰不错进行轨谈疗养,燃料徒然较低。星舰椭圆轨谈的远地点介于10,534~150,534公里区间,这是该轨谈距离地球的远点,远高于中地球轨谈(MEO,2,000~35,786公里)。这么的高远地点为星舰提供了更大的速率和动能,以便推行更高轨谈(GTO、MEO)任务、深空任务(月球任务、火星任务)。GTO(地球同步滚动轨谈)属于近地点低、远地点高的椭圆轨谈,是将通讯卫星或导航卫星送入最终责任轨谈(如GEO或MEO)的中间边幅。MEO(中地球轨谈)用于导航卫星(如GPS)等需要插足中圆轨谈的任务。椭圆地球轨谈(EEO)亦然星舰登月器在载东谈主登月任务中进行第二次燃料加注的最终加注轨谈(FTO)。第一次燃料加注在LEO进行(181~381公里的圆形轨谈)。第二次燃料加注在椭圆轨谈完成,即近地点低、远地点高的轨谈,以便载东谈主登月器提高至更高的月球滚动轨谈(TLI)。联想最终加注轨谈(FTO),不仅减少了任务的举座燃料徒然(Δv)需求,况兼提高了鼓励剂应用成果,通过FTO提供星舰登月器奢靡的燃料以相沿月球着陆和复返。
椭圆地球轨谈(EEO)的联想充分体现了燃料成果和深空任务的需求均衡。算作SpaceX星舰的最终加注轨谈(FTO),这一轨谈不仅优化了登月任务的鼓励剂应用成果,还为复杂的月球任务提供了一条低资本、高成果的技能旅途。
月球有关轨谈
包括月球滚动轨谈(TLI)、月球轨谈(NRHO和LLO)、月球名义操作,这些用于阿尔忒弥斯任务。
近直线晕轨谈(NRHO)是一种高度椭圆的月球轨谈,航天器沿近直线轨谈围绕月球运行,这种轨谈联想旨在应用地球和月球的引力户外 内射,收场恬逸的轨谈保持,同期能耗较低。因此阿尔忒弥斯任务弃取NRHO算作深佛门/月球空间站的运行轨谈。NRHO近月点高度约3,000公里(隔离月球名义);远月点高度约70,000公里(接近月球和地球的引力均衡点);轨谈周期约6.5天;倾角接近 90°,得当笼罩极地地带。
近月轨谈(LLO)同样于地球的近地轨谈(LEO),更靠拢月球名义,得当登陆和月球科学探伤任务,用于相沿月球着陆任务、探伤任务和样本复返任务。阿尔忒弥斯任务中的星舰登月器聘请LLO算作登月轨谈,从LLO插足月球名义所需的燃料少,成果高。
星舰通讯频段
UHF和5.8 GHz频段
通讯规模2公里,用于星舰登月器(HLS)与舱外宇航服在月球名义的通讯。UHF(超高频)指的是频率规模在 300 MHz 至3 GHz的无线电波段,波长较短,因此天线不错联想得更小,便携性强,得当应用在登月器和宇航服等袖珍竖立中。且在灵通环境(月球名义)下,UHF信号传播相对恬逸。5.8 GHz频段实质上是WiFi技能的一部分,具备高带宽和短距离高速传输的上风,得当局部高数据需求,如宇航员及时视频。表面上,WiFi信号功率莫得上限,但竖立备功率受FCC和东谈主体健康结果,尤其是在月球这种短少大气保护的环境下。FCC对大地通讯竖立的放射功率有严格结果,尤其是WiFi信号,为了保护东谈主体免受高功率微波辐射的影响。
勾引色情S频段
(2–4 GHz)用于大部分通讯,包括星舰与地球、星舰与燃料库/其他星舰、星舰与猎户座/网关的通讯。在FTO轨谈,星舰登月器和燃料仓星舰通过S频段与NASA的TDRSS卫星通讯,确保大地限制中心及时掌捏轨谈操作和加注气象。S频段算作星舰的主要通讯频段,高可靠性和通用性使其成为深空任务中弗成替代的一环。
Ku频段
(12–18 GHz)用于星舰和星链星座之间的通讯,但只可在300公里以下高度使用。Ku频段得当高带宽数据传输,相沿任务数据(如高清视频)通过星链网罗快速回传至地球。星舰应用星链算作临时宽带网罗节点,尤其是在近地轨谈时可收场高效的数据回传。
Ka频段
(26–40 GHz)适用于高带宽、高数据率的通讯场景,在月球任务中,星舰登月器通过Ka频段径直与地球通讯,无需依赖中继系统,由此收场高带宽传输,相沿任务日记、高清视频和其他大批数据的回传。
轮廓起来,S频段是星舰的主力通讯频段,相沿大多数关节任务,包括与地球、载东谈主星舰、燃料仓星舰和NASA系统的通讯,可靠性高,笼罩规模广。Ku频段用于星舰与星链网罗的宽带通讯,得当低轨任务,但受限于300公里以下高度。Ka频段相沿登月器与地球的高带宽径直通讯,得当深空任务中大批数据的高效回传。这三种频段相得益彰,共同保险星舰任务的通讯需求,从低轨操作到深空探伤,由此组成完满的通讯网罗体系。
星舰登月器确立细节
载东谈主登月版星舰又称星舰登月器(HLS),苦求文献夸耀出确立的通讯技能细节,比如天线确立、月球着陆雷达。
天线确立
HLS配备4个双频天线,相沿S频段与Ka频段通讯。每个天线位于一个象限(即分散在四个标的),为任务提供全向通讯笼罩。聘请双频联想,S频段用于可靠的中低带宽通讯,举例遥测、限制和气象数据传输。Ka频段用于相沿高带宽通讯,得当任务数据回传和高清视频传输。万向抛物面天线具备指向疗养才调,约略动态疗养天线标的以保持与意见(如地球或中继卫星)的恬逸通讯,高天真性还能提高任务通讯的可靠性和笼罩规模。
星舰登月器的天线确立确保在多种任务场景中的通讯恬逸性,包括与地球、中继卫星、近月意见的通讯。通过4个双频天线收场全所在的高效通讯,以支吾深空任务中复杂的通讯需求。动态疗养才调可保险通讯的恬逸性。双频特质可同期优化低带宽关节数据、高带宽任务数据的传输。
月球着陆雷达
星舰登月器配备了两部着陆雷达,责任频段为35.5–36 GHz(毫米波雷达)。该频段得当高离别率地形探伤与精准距离测量。距离月球名义4公里启动,雷达运行约5分钟,直到完成着陆。着陆流程中,及时探伤月球名义的地形特征。提供高精度的高度和速率测量,提拔着陆器的自动着陆系统收场巩固、安全着陆。2021年10月,该雷达系统通过WT9XBJ呼号苦求临时许可,在飞机上进行了测历练证,测试意见是模拟雷达在迁徙环境下的性能发达,确保在信得过月球环境中约略使用。
星舰登月器的毫米波雷达为精准着陆提供了必要相沿,通过高离别率地形探伤与及时高度测量,确保任务安全与收效。
综合这些天线与雷达系统的联想,星舰登月用具备了巨大的通讯和导航才调,为月球任务的收效提供垂死技能保险。这些系系数同组成了星舰登月器在深空环境中的「感知与连气儿」中枢。
第三代星舰架构
这里所指的第三代星舰即锻练版星舰系统。当今已完成第一代星舰测试(2023~2024),行将插足第二代星舰测试(2025~2026),展望2027~2028年插足第三代星舰阶段。
01
月球任务架构
载东谈主星舰(Crew Starship)和燃料仓星舰(Tanker Starship)在LEO加注后,共同前去低月球轨谈(LLO)。载东谈主星舰完成登月任务后复返LLO,与燃料仓星舰对接并进行燃料加注,然后复返地球。
02
轨谈加注次数
SpaceX早期估算(按照马斯克说法),仅需4次加注即可完成月球任务。NASA最新估算可能至少需要15次。还有估算需要20次放射才能得志燃料需求。之是以加注次数离别如斯大,争议点主要在于:载东谈主登月器干质料、燃料蒸发赔本、有用载荷运力。当今多数分析师认可的数值:载东谈主登月器干质料150吨;燃料蒸发赔本30吨;有用载荷运力175吨;每次月球任务需放射12次星舰至LEO。
03
载东谈主登月任务资本
2028年每次月球任务12次放射用度展望为24亿好意思元(按照马斯克订价意见,每次放射星舰至LEO用度为2000万好意思元),且星舰系统王人备可重复使用,整个这个词任务架构更具资本效益,也更适应弥远的营业化登月意见。
比拟之下,NASA阿尔忒弥斯任务现行有策画用度崇高,使用SLS火箭和Orion飞船系统,每次任务资本至少41亿好意思元。况兼无法径直将宇航员送至月表,需要借助载东谈主登月器才能收场载东谈主登月。
04
现时主要技能瓶颈
①轨谈加注:微重力环境下鼓励剂的精准滚动技能尚未王人备考证;
②热驻防系统:尽头是在高温再入时的经久性问题;
③地外任务才调:星舰登月器在月球名义的精准降落与可接续资源应用(ISRU)。
当SpaceX打破这些技能瓶颈,意味着锻练版星舰即第三代星舰有才调、有经验担纲载东谈主登月任务,致使全面取代阿尔忒弥斯现行有策画。
发布于:北京市