二十年磨一剑（四）：服务舱

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服务舱

早期的猎户座飞船使用基于阿波罗和航天飞机技术的服务舱，不同的是发电方式由燃料电池发电转向太阳能电池阵列。原计划要求使用铝锂合金结构部件建造一个直径为5.03米、长度为4.78米的圆柱形服务舱模块。该模块干重 3,700。

服务舱中装有以水和乙二醇混合物为媒介的循环散热器，排出服务模块和船员模块中电子设备的多余热量。

电力将由 ATK 提供的两个 Ultra-Flex 太阳能电池阵列产生，并配备 120 伏特的专用航空电子设备调节冗余电量。

推进系统采用统一的架构，飞船的主发动机和姿控发动机由相同的自燃推进剂罐提供燃料。主推进系统将使用一个单一的猎户座主发动机，这是一个翻新后经过现代化改造的航天飞机轨道机动系统发动机，能够提供27千牛顿的推力。

几个反应控制系统推进器吊舱将用于姿态控制和精细机动，并作为主发动机的备份。

服务舱燃料容量设计为8,300公斤。环境控制系统设计有一对液氧罐和较小的氮气罐，为船员提供可呼吸的空气和10.2至15.05psi的加压。

二氧化碳过滤系统使用氢氧化锂，并将洗涤后的空气循环到航天器中。

服务舱计划配备一个水箱，为船员提供饮用水。调整国际空间站上使用的系统，猎户座计划将废水和尿液转化为饮用水和冷却水。

2014年以后，欧空局承担了服务舱的设计工作，大量引入自主转移航天器（Automated Transfer Vehicle）的技术，随着而来的是设计规范的变化。虽然欧空局负责大部分设计和组件，但美国宇航局、洛克希德马丁公司及其分包商也将参与到主推进系统、网卡以及 服务舱与乘员舱之间的脐带和结构接口的设计规范中。

引入欧空局的服务舱命名为ESM，广泛使用铝锂合金作为其结构部件，包括作为推力结构的铝框架，将负载从主推进系统传递到整个航天器。总体而言，不包括主推进器在内，ESM 的直径为 4.5 米，长度为 2.72 米，设计干重约为 3,800 公斤，能够携带多达 9,200 公斤的推进剂。

供电系统上，ESM 继续使用 ATV 特有的“X-Wing”太阳能阵列布置，具有四个可展开的阵列。与 ATV 相比，Orion 的太阳能电池阵列将比 ATV 稍短但更宽，并且通过使用与 ATV 相比效率接近 30% 的三结砷化镓电池，阵列上使用的太阳能电池将更加高效ATV 面板的效率为 17%。ESM 产生 11,100 瓦的标称功率。

每个太阳能电池阵列由三个刚性面板组成，这些面板由碳纤维增强聚合物覆盖的GaAs太阳能电池组成，这些太阳能电池连接成九串。机翼通过一个二自由度太阳能阵列驱动组件连接到航天器结构，该组件允许阵列通过由太阳能阵列驱动电子设备驱动的太阳能阵列驱动机构在两个独立的轴上定向（两个单元，每个有两个通道），它们使用来自太阳和姿态传感器的输入来优化太阳能阵列指向以实现最大发电量。来自太阳能阵列机翼的电力通过驱动组件传送到电力控制和配电单元（PCDU）。有两个PCDU，每个都有两个通道来独立处理来自阵列的电力。

Orion 的太阳能电池阵列除了具有旋转功能外，还包括倾斜功能。此功能在主引擎运行期间执行，以减少阵列上的负载。在正向机动期间，阵列进入与内轴成 –60 度的位置，这将是 Trans-Lunar Injection 的情况。对于反向推进期间，阵列向相反方向倾斜 +55 度（例如月球轨道驶入）。

电源控制和分配单元产生四个完全独立的航天器120伏主电源总线，并通过机组模块适配器将电力分配给所有 ESM 用户和机组模块。PCDU 还提供总线保护。从PCDU，电源直接传送到服务模块系统和乘员模块适配器中的两个电源和数据单元，这些电源和数据单元将电源传送到乘员模块、可能的未加压有效载荷和乘员模块适配器内的两个电池。

对所有服务模块系统的高级控制由 Orion飞船管理计算机执行，该计算机控制 ESM 的中央服务舱 FT 处理器，负责指挥各种下游控制器，其中包括 4 通道太阳能阵列驱动电子设备，两个2 通道电源控制和分配单元、一个 2 通道命令和监控单元、两个推进驱动电子单元和两个 2 通道热控制单元。ESM 使用 1000 Base-CX ODN 以太网总线在各个控制器之间交换遥测和命令，而模拟链路用于两个太阳传感器和 SLS 接口内的传感器的操作。通过 CMA 内的通信设备支持未加压有效载荷的 RS-422 串行链路。在各个系统链中，采用数字和模拟数据总线。

正在接受测试的轨道机动系统发动机

猎户座主发动机采用航天飞机上使用的经过翻新/现代化的轨道机动系统发动机（Orbital Maneuvering System engine），也即Aerojet Rocketdyne AJ10-190 发动机，同时它还在阿波罗服务舱和许多运载火箭上使用。AJ10-190 发动机由不锈钢燃烧室、喉部和上喷嘴段组成，全部采用镍合金制造。

总体而言，发动机的长度为 1.91 米，喷嘴直径为 1.09 米，燃烧室的直径为 26.4 厘米。发动机的锥形燃油歧管位于上喷嘴段，让燃油冷却上喷嘴和燃烧室，在进入燃烧室之前流过 120 个凹槽冷却剂通道，并在与氧化剂接触时自燃通过氧化剂入口注入。该发动机以 1.65 的氧化剂与燃料比运行。

R-4D发动机

八个辅助推进器，每个提供 490 牛顿的推力，将安装在 ESM 的后部，以提供良好的机动性并作为猎户座主发动机的备份。这些发动机是由 Aerojet Rocketdyne 制造的 R-4D-11 推进器，最初由 Marquardt 公司设计，用于阿波罗服务和登月舱。

这些发动机的其他版本还用于卫星远地点机动。