由美国宇航局马歇尔太空飞行中心管理的美国宇航局火星上升飞行器(MAV)取得了重大进展，成功测试了固体火箭发动机并通过了初步设计审查。MAV是火星样本返回计划的一部分，该计划是与欧洲航天局的战略合作伙伴关系，将于2028年发射。来源:美国国家航空航天局

美国宇航局的火星上升飞行器(MAV)最近完成了关键的里程碑为2028年的发射做准备。作为火星样本返回计划的一部分，该飞行器旨在将火星样本带回地球进行研究，可能会揭示火星的古代历史和生命迹象。

美国宇航局的火星上升飞行器(MAV)最近在支持火星样本返回计划方面取得了一些重大里程碑。火星上升飞行器将是第一次从另一个星球表面发射火箭。开发MAV的团队成功地测试了发射所需的第一级和第二级固体火箭发动机。

这张插图显示了美国宇航局的火星上升飞行器(MAV)在动力飞行中。MAV将携带装有火星岩石和土壤样本的管道进入火星轨道，欧洲航天局的地球返回轨道飞行器将把它们包裹在一个高度安全的密封舱中，并将它们运送到地球。来源:美国国家航空航天局

“火星样本返回号”将把科学选择的样本带回地球，使用世界上最先进的仪器进行研究。与欧洲航天局(ESA)的战略伙伴关系是首次从另一个星球返回样本的任务。美国国家航空航天局(NASA)的“毅力号”探测器(Perseverance Rover)在探索一个古老的河流三角洲期间收集的样本，有可能揭示火星的早期演化，包括古代生命的可能性。

火星任务的准备和计划

MAV由美国宇航局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心管理，目前计划于2028年6月发射，样本将于2030年代初抵达地球。火星样本返回计划由美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室(JPL)管理。

为了使MAV获得成功，团队对MAV的设计和组件进行了广泛的测试、分析和审查。在从地球发射的过程中，该车辆将乘坐样本检索着陆器，进行为期两年的火星之旅，并将花费近一年的时间接收毅力号收集的样本。

这张插图展示了NASA提出的样品检索着陆器的概念，该着陆器将携带一个小型火箭(大约10英尺，或3米高)，称为火星上升飞行器到火星表面。在装载了装有美国宇航局毅力号火星车收集的火星岩石和土壤样本的密封管后，火箭将发射到火星轨道上。然后，这些样本将被送往地球进行详细分析。来源:美国国家航空航天局/姓名

样品转移和启动程序

在着陆器上的样本转移臂将毅力号上的样本装入火箭前端的样本容器后，MAV将从火星发射到环绕地球的轨道上，释放样本容器供地球返回轨道器捕获。

MAV的发射将使用两个固体火箭发动机- SRM1和SRM2。SRM1将推动MAV离开红色星球表面，而SRM2将旋转MAV的第二级，将样品容器放置在正确的火星轨道上，使地球返回轨道器能够找到它。

艺术家对欧洲航天局地球返回轨道器的印象。图片来源:ESA/ATG Medialab

火箭发动机的测试与分析

为了测试固体火箭发动机设计，MAV团队准备了开发发动机。这使得团队可以看到发动机的性能，以及在为任务建造之前是否需要进行任何调整。SRM2开发发动机于2023年3月29日在马里兰州埃尔克顿的诺斯罗普·格鲁曼工厂进行了测试。然后，4月7日，SRM1的开发发动机在加利福尼亚州爱德华兹空军基地进行了测试。

SRM1的测试是在一个冷却到零下20摄氏度(零下4华氏度)的真空室中进行的，并允许团队测试超音速分裂线喷嘴，这是SRM1推力矢量控制系统的一部分。大多数万向球固体火箭发动机喷嘴的设计方式无法应对MAV将经历的极端寒冷，因此诺斯罗普·格鲁曼公司的团队不得不提出一些可以解决这个问题的东西:一种最先进的具有超音速分裂线的困球喷嘴。

在测试和拆卸SRM1开发发动机后，分析表明该团队的聪明才智被证明是成功的。

2023年3月29日，在马里兰州埃尔克顿的诺斯罗普·格鲁曼公司的工厂，基于NASA火星上升飞行器第二级固体火箭发动机设计的开发发动机进行了测试。两级MAV火箭是美国宇航局和欧洲航天局联合计划的重要组成部分，该计划将在本世纪30年代初将科学选择的火星样本带回地球。来源:美国国家航空航天局

成就及未来发展

位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心的MAV推进部经理本杰明·戴维斯说:“这次测试表明，我们国家有能力开发一种运载火箭，它既能成功地将重量轻到足以到达火星，又能将一组样本送入轨道带回地球。”“硬件告诉我们，我们的技术已经准备好继续开发了。”

事实上，超音速劈裂线喷管已经达到了美国宇航局开发的9个技术就绪水平中的第6个，即TRL-6。TRL-1是一项新技术的一个想法的起点，而TRL-9意味着这项技术已经被开发、测试并成功用于太空任务。

美国宇航局的火星上升飞行器(MAV)最近在支持火星样本返回计划方面取得了一些重大里程碑。这段视频显示了最近对发射所需的第一级和第二级固体火箭发动机的测试。两级MAV火箭是美国宇航局和欧洲航天局联合计划的重要组成部分，该计划将在本世纪30年代初将科学选择的火星样本带回地球。图片来源:NASA/乔纳森·迪尔和乔·库纳

戴维斯说，超音速分流管通过真空台架测试和4月份的全尺寸高温测试达到了TRL-6。结果正在进行独立评估，并将在8月份得到确认。

超音速分割线喷管还将进行资格测试，以确保它能够应对发射时的剧烈震动、接近真空的空间以及MAV飞行过程中预期的极端高温和低温。

除了电机测试外，MAV团队最近还进行了初步设计审查，这是对MAV整体设计的为期四天的密集审查。火星上升飞行器项目经理Stephen Gaddis表示，MAV通过了审查，这意味着该团队现在可以专注于在明年夏天进行关键设计审查之前继续改进MAV。

NASA马歇尔公司目前正在与项目的两个主要承包商洛克希德·马丁航天公司和诺斯罗普·格鲁曼公司合作，设计、建造和测试MAV。洛·马公司作为整体系统集成商，提供多个子系统，诺·格公司提供第一级和第二级主推进系统。火星样本返回计划由美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室(JPL)监督。