工程師密切關注美國宇航局最老的火星軌道飛行器奧德賽的燃料供應
來源：桑間濮上網
時間：2025-12-09 06:59:29
這幅插圖描繪了美國宇航局的2001年火星奧德賽號軌道飛行器。任務團隊在2021年的師密賽大部分時間里都在評估軌道飛行器上還剩多少推進劑，得出的切關結論是，它至少可以在2025年保持活躍。注美最老鳴謝:美國宇航局/JPL加州理工學院
（神秘的航局地球uux.cn）據美國宇航局：測量Odyssey上的燃料供應不是一件容易的事情，Odyssey是火道飛一艘有幾十年歷史的航天器，沒有燃料表。星軌行器
自從大約22年前美國國家航空航天局發射2001火星奧德賽軌道飛行器到這顆紅色星球以來，奧德該航天器已經環繞火星94000多次。燃料這大約相當于13.7億英里(22.1億公里)，工程國宇供這個距離需要對航天器的師密賽燃料供應進行極其小心的管理。鑒于奧德賽沒有燃料表，切關這一壯舉更加令人印象深刻；工程師們不得不依賴數學。注美最老
他們的航局工作幫助奧德賽建立了一個科學遺產:航天器繪制了火星表面的礦物圖，讓科學家們更好地了解這個星球的火道飛歷史。奧德賽發現了可供未來宇航員使用的冰沉積物。它研究了可能傷害這些宇航員的輻射。它為即將到來的任務尋找潛在的著陸點。Odyssey也是一個小型軌道衛星星座之一，它將數據從美國宇航局的漫游者和著陸器傳回地球(迄今約150千兆字節，還在繼續)。
但是去年，Odyssey看起來好像要耗盡汽油了:計算表明它的肼燃料比預期的低得多。
20多年來，美國宇航局的火星奧德賽軌道飛行器一直在研究火星表面。2006年，該任務的熱發射成像系統儀器捕捉到這張沙丘在一個叫邦格隕石坑的地方爬行的圖像。鳴謝:美國宇航局/JPL加州理工學院/亞利桑那州立大學
奧德賽在2001年發射時攜帶了將近500磅(225.3千克)的肼推進劑。因為沒有燃料表，工程師們使用了各種方法來推斷航天器在一段時間內消耗了多少肼。測量奧德賽燃料的一種方法是給飛船的兩個推進劑罐加熱，觀察它們達到某一溫度需要多長時間。就像茶壺一樣，幾乎空了的油箱會比滿了的油箱升溫更快。
事實上，這就是2021年夏天奧德賽號進行燃料估算時出現的情況。數學似乎表明，大約11磅(5公斤)的推進劑仍然可用——比任務的模型預測的要少。2022年1月的另一項估計表明，僅剩余6磅(2.8千克)肼。
如果數字準確的話，奧德賽將在不到一年的時間里耗盡資金。要么是飛船經歷了某種故障，比如泄漏，要么是團隊的測量出了問題。
接下來是幾個月的測試和深入調查。在研究了“失蹤”燃料的秘密后，任務工程師們對老化的航天器復雜的燃料系統在飛行中的表現有了新的了解。他們的結論是:軌道飛行器實際上應該有足夠的能量至少持續到2025年底。
奧德賽如何使用肼
Odyssey不需要大量的聯氨來度過任何一天。太陽能電池板為其系統提供動力，而三個戰略性放置的反應輪幫助軌道飛行器將其科學儀器指向火星表面。當反作用輪在航天器總線或主體內旋轉時，它們產生的扭矩導致奧德賽號向相反方向移動。
“這些反作用輪必須協同工作，以保持航天器的指向，”奧德賽的任務經理，美國宇航局在南加州的噴氣推進實驗室的賈里德·卡爾說。“但隨著奧德賽完成每一個軌道的完整循環，你需要一種方法來卸載不斷增加的動量。”
這就是奧德賽發揮作用的地方。宇宙飛船的推進器以小規模、有計劃的爆發方式釋放這種推進劑，以抵消反作用輪積聚的動量。
協力
因此，當團隊的計算顯示他們的推進劑供應低于預期時，JPL的工程師開始與洛克希德·馬丁航天公司的工程師合作，洛克希德·馬丁航天公司建造了奧德賽，維持任務運營，并提供航天器工程支持。
“首先，我們必須核實飛船是否正常，”奧德賽在JPL的項目經理約瑟夫·亨特說。“在排除了泄漏或我們燃燒的燃料比估計的多的可能性后，我們開始審視我們的測量過程。”
團隊一致認為他們需要一些新的視角來評估形勢。他們請來了鮑里斯·延德勒，一位專門研究航天器推進劑估算的外部顧問。
像所有的航天器一樣，奧德賽依靠加熱器來保持各種部件，包括燃料箱，在寒冷的太空中工作。Yendler想知道熱量是否從飛船上的其他來源加入到推進劑中，使燃料測量變得復雜。經過大量的實驗，研究小組證實了這一點:連接油箱的燃油管線上的加熱器加熱油箱的速度比預期的要快，這使得油箱看起來幾乎是空的。
“我們的測量方法很好。問題是奧德賽號上的流體動力學比我們想象的要復雜得多。
在計算出有多少熱量沒有被計算在內后，研究小組得出結論，奧德賽號還剩下大約9磅(4公斤)的肼。這足以讓任務再持續幾年。雖然這個數字可能會隨著團隊的工作而改變，以完善測量并提高其準確性，但團隊現在更容易休息，因為他們更好地了解了他們的航天器。
“這有點像我們的科學發現過程，”卡爾說。“你探索一個工程系統，卻不知道會發現什么。而且看得越久，越發現自己沒想到。”
Andrew GoodJet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
Karen Fox / Alana JohnsonNASA Headquarters, Washington
