小行星重定向任务

小行星重定向任务（ARM）是NASA于2013年提出并于后来取消的一项任务概念。它旨在演示低地球轨道以外人类探索的技术，同时推进行星防御技术和太阳能电推进。计划中的机器人航天器，称为小行星回收机器人任务（ARRM），将前往一颗大型近地小行星，调查其表面，并使用机械臂、锚定抓取器和钻头固定一块约四米宽的巨石。然后，航天器将把巨石运送到稳定的月球轨道，特别是远距离逆行轨道，在那里可以由机器人仪器进行检查，并可能由宇航员使用猎户座飞船访问。 NASA主要将ARM作为未来人类火星任务和其他深空目的地的先驱。其太阳能电推进系统设计为在低推力下连续运行，利用大型太阳能电池阵的电离氙气加速。与化学推进相比，这种方法可以减少缓慢货物运输的推进剂需求，并支持地月空间中的可重复使用太空拖船概念。拟议的航天器还旨在测试自主交会与近距操作、小行星表征、表面锚定、样本或巨石获取、高功率电推进以及先进通信。 该任务从更广泛的小行星回收研究中演变而来。研究了两种主要的回收概念：一种是将小型自由飞行小行星封闭在大型捕获袋中，另一种是从较大的小行星上提取巨石。NASA于2015年3月选择了巨石回收方法，因为它被认为与航天器服务、自主操作、行星防御、采样和未来资源利用活动的技术更相关。近地小行星2008 EV5被用作规划示例，尽管NASA在计划终止前尚未选择最终目标。研究中讨论的其他小行星包括丝川、贝努和龙宫。 ARM面临科学、工程、政策和预算方面的批评。批评者质疑回收一块巨石是否能证明任务成本合理，或是否足以对载人火星计划做出贡献，特别是因为陨石样本和小行星观测已经可用。NASA咨询委员会在2015年建议该机构重新考虑该任务，并优先考虑用于火星往返的太阳能电推进。尽管如此，设计工作和技术开发仍持续了数年。2017年3月，拟议的NASA预算要求取消ARM，转而采用新兴的阿尔忒弥斯方法。NASA于4月发出撤资通知，并于2017年6月13日宣布收尾阶段。 尽管ARM本身从未飞行，但与该概念相关的几项技术继续在NASA开发中。特别是，高功率太阳能电推进随后与地月基础设施计划相关联，包括月球门户的动力和推进元件。因此，ARM仍然作为一个被取消的任务概念具有重要意义，它连接了小行星探索、行星防御、可重复使用的太空物流以及NASA人类深空探索战略的变化。

与小行星回收相关的想法早于ARM数十年。1980年7月，NASA局长罗伯特·弗罗施向国会作证，提到将小行星带回地球的可能性，同时承认该概念在当时不可行。2012年，凯克空间研究所进行了一项更专注的可行性研究。NASA随后将小行星回收和利用概念发展成一项拟议任务，旨在将机器人小行星操作与对人类探索有用的技术相结合。 NASA于2013年推出小行星重定向任务。最初的架构设想一个机器人飞行器访问近地小行星，改变其轨道或提取物质，并将物体或其重要部分移动到月球轨道。NASA将该任务描述为通往火星的灵活路径的一部分。机器人任务旨在演示深空推进、自主操作、小行星表征和行星防御技术。后来的载人任务，称为小行星重定向载人任务，将使用猎户座与回收的物体交会，并允许宇航员收集样本。 研究了两种回收方法。选项A提出将小型自由飞行小行星封闭在大型捕获袋中。该袋设计用于直径约八米、质量比最终基线概念中的巨石大得多的物体。选项B要求航天器接近较大的小行星，在表面附近稳定自身，并使用机械臂和抓取器捕获巨石。NASA于2015年3月选择了选项B。该方法被认为与未来的自主交会、对接、表面交互、采样、服务和行星防御活动更相关。 计划中的机器人飞行器将使用高功率太阳能电推进，可能基于霍尔效应推进器。大型太阳能电池阵将为电离和加速氙推进剂提供电力。该系统提供低加速度，但可以长时间推进，使其适合以比类似化学推进架构更少的推进剂在深空中移动大量货物。航天器概念还包括机械臂、锚定设备、钻探能力、先进太阳能电池阵和拟议的高带宽激光通信。其设计被讨论为可重复使用太空拖船的潜在基础，这些拖船在地球轨道、月球轨道和未来火星物流节点之间运行。 在ARM被取消之前，NASA尚未选择最终的小行星目标。近地小行星2008 EV5作为规划和模拟示例，而丝川、贝努和龙宫是与其他小行星任务相关的讨论对象。预期的巨石足够小，如果返回地球，不会构成重大撞击威胁，将其置于远距离逆行月球轨道将为其后的机器人或载人检查提供稳定位置。 该概念吸引了科学家、顾问和政策评论家的批评。问题集中在成本、回收一块巨石的科学价值、任务与火星探索的关系以及载人部分是否必要。NASA咨询委员会在2015年4月建议NASA重新考虑ARM，并专注于用于火星往返的太阳能电推进。然而，NASA继续技术开发，2016年1月，喷气推进实验室将设计研究合同授予洛克希德·马丁太空系统公司、波音鬼怪工厂、轨道ATK和太空系统/劳拉公司。意大利航天局于2016年5月加入联合研究。 2017年3月发布的拟议NASA预算要求取消ARM，并将资源转向阿尔忒弥斯月球计划。该任务于2017年4月收到撤资通知，NASA于同年6月13日宣布收尾。ARM从未达到飞行开发或发射阶段。其最持久的遗产是高功率太阳能电推进研究和相关地月物流概念的延续，包括为月球门户的动力和推进元件设计的技术。

• 2017

  任务被撤资并收尾

  [1]Asteroid Redirect Missionen.wikipedia.org

  该任务在2018年预算过程中被撤资，并于6月正式进入收尾阶段。

• 2016

  工业设计研究开始

  [1]Asteroid Redirect Missionen.wikipedia.org

  NASA委托进行太阳能电推进机器人航天器的设计研究。

• 2015

  选择巨石回收架构

  [1]Asteroid Redirect Missionen.wikipedia.org

  NASA选择了涉及从较大的近地小行星上机器人提取巨石的选项。

• 2013

  NASA提出ARM

  [1]Asteroid Redirect Missionen.wikipedia.org

  NASA提出ARM作为机器人小行星回收和深空技术任务。

• 2012

  凯克研究所可行性研究

  [1]Asteroid Redirect Missionen.wikipedia.org

  凯克空间研究所研究了机器人小行星回收和利用的可行性。

• 1980

  国会早期讨论小行星回收

  [1]Asteroid Redirect Missionen.wikipedia.org

  NASA局长罗伯特·弗罗施作证说，回收小行星已被考虑，但当时可用的技术不可行。

一个NASA技术演示和探索计划，定位为人类火星任务的前驱、行星防御方法的试验台，以及可重复使用地月物流的早期概念。

• 机器人航天器任务 · 2021

  小行星回收机器人任务

  ARM的拟议机器人阶段将与大型近地小行星交会，表征其环境，用机械臂和锚定抓取器捕获表面巨石，并将巨石运送到稳定的月球轨道。它还将演示自主操作、小行星交互技术、行星防御概念、先进的太阳能电推进以及可能的激光通信。

• 载人月球轨道任务概念

  小行星重定向载人任务

  拟议的载人后续任务将使用猎户座飞船与月球轨道中回收的巨石交会。宇航员可以检查物体并收集样本，尽管载人任务仍然是一个未来概念，从未被批准为飞行任务。

• 太空推进技术

  先进太阳能电推进系统

  ARM围绕高功率太阳能电推进设计，可能使用由大型太阳能电池阵供电的霍尔效应推进器。该系统旨在为深空货物和可重复使用太空拖船应用提供高效、连续的低推力加速。

• 2017

  NASA取消ARM以支持月球探索优先事项战略

  背景

  拟议的2018年NASA预算要求ARM失去资金，同时转向阿尔忒弥斯月球探索计划。

  采取的行动

  NASA于4月发出撤资通知，并于6月13日宣布正式收尾阶段，结束了作为综合飞行计划的任务工作。

  后续影响

  太阳能电推进和相关技术继续在其他NASA计划中发展，包括计划中的地月基础设施。

  来源

• 2015

  NASA选择巨石回收选项战略

  背景

  NASA研究了用于小型自由飞行小行星的捕获袋架构和用于从较大小行星提取巨石的机器人系统。

  采取的行动

  该机构选择了表面巨石方法，认为它更适用于自主交会、采样、服务和行星防御技术。

  后续影响

  选定的架构成为拟议的小行星回收机器人任务的基线。

  来源

1. 1Asteroid Redirect Missionen.wikipedia.org