Artemis to zakrojony na szeroką skalę międzynarodowy program prowadzony przez NASA, którego celem jest powrót
Głównym zadaniem misji jest przetestowanie pracywszystkich systemów statku w celu przygotowania do pierwszego lotu załogowego. Jest to szczególnie ważne, ponieważ większość komponentów, od rakiety nośnej, która wyniosła Oriona na orbitę, po lądownik i ochronę termiczną, jest przeznaczona wyłącznie do programu Artemis i nie była używana w żadnym poprzednim locie.
Według wstępnych danych NASA, wszystkie systemyStatki wywiązywały się ze swoich zadań niemal wzorowo. Głównym problemem, nad którym obecnie pracują specjaliści agencji kosmicznej, jest szereg awarii z układem zasilania silnika. Została wyłączona bez polecenia, ale pracę silników można było przywrócić po komendzie z Ziemi, a te błędy nie miały wpływu na całość misji.
Twórcy tak wysoko ocenili wydajność misji, że do eksperymentów, które początkowo przeprowadzono na statku, dodano jeszcze kilka testów możliwości silnika.
Według urzędników NASA, po wodowaniuzostanie przeprowadzona większa analiza, aby zobaczyć, jak dobrze radził sobie Orion. W tej chwili kluczowe pozostaje pytanie, czy mechanizmy lądowania Oriona na Ziemi sprawdzą się równie skutecznie.
Artystyczna ilustracja powrotu Oriona na Ziemię. Obraz: NASA
Powrót: jak to będzie?
Po podróży poza księżyc na odległośćponad 430 tys. km i wracając z powrotem, statek kosmiczny rozwinie prędkość dochodzącą do 40 000 km/h przy zbliżaniu się do Ziemi. To około 25 razy więcej niż prędkość dźwięku w powietrzu. Po zderzeniu z atmosferą tarcie zredukuje tę prędkość do 480 km/h w zaledwie kilka minut.
Główne zadanie końcowego etapu testulotu – aby sprawdzić, czy osłona termiczna kapsuły wytrzyma te ekstremalne warunki, a uczestnicy przyszłych misji załogowych będą bezpieczni.
Statek kosmiczny Orion składa się zkapsuła kosmiczna Crew Module i europejski moduł serwisowy. Pierwszy z nich jest przeznaczony dla sześcioosobowej załogi, a drugi obejmuje główne elementy sterujące poza niską orbitą okołoziemską oraz silniki statku.
Konstrukcje statku "Orion". Kadłub ochronny (po prawej) i moduł startowy (po lewej) otaczają europejski moduł serwisowy (po środku po lewej) i kapsułę załogi (po środku po prawej). Obraz: NASA
Zaledwie 40 minut przed wodowaniem, dostawaOriona na Ziemię, europejski moduł serwisowy oddzieli się od kapsuły i wejdzie w górne warstwy atmosfery. Lądowanie będzie kontrolowane przez własne silniki modułu załogi, a komponent serwisowy spłonie w atmosferze. Jednocześnie trajektoria końcowego lotu modułu serwisowego została dobrana tak, aby nie uszkodzić kapsuły, ludzi i statków oraz całkowicie wypalić się w atmosferze nad Oceanem Spokojnym.
Po oddzieleniu od modułu serwisowego kapsułazałoga uruchomi własne silniki i zacznie schodzić w atmosferę przy użyciu specjalnie opracowanej techniki wejścia na statek. Wejdzie w górną atmosferę Ziemi pod łagodnym kątem, a następnie użyje go i zmiany nachylenia kapsuły, aby wyskoczyć i „zanurkować” z powrotem w celu ostatecznego lądowania.
Ta technika, przypominająca kamień, któryodbija się od wody po rzuceniu pod właściwą trajektorią, pomoże Orionowi dotrzeć do dokładnego miejsca lądowania. Alternatywą jest tradycyjne wejście pod kątem prostym, które jest prostsze, ale znacznie ogranicza możliwości dalszych manewrów. Ponadto nowe podejście zmniejszy obciążenie termiczne ekranów statku dzięki płynniejszemu hamowaniu.
Zmiana możliwej długości lądowania dla podejścia bezpośredniego (zielona linia), krótkiego (niebieska) i długiego ponownego wejścia. Obraz: NASA
Po ponownym wejściu w atmosferę ziemska atmosfera ulegnie spowolnieniuPrędkość statku kosmicznego sięga 450 km/h, po czym otworzy spadochrony na wysokości około 8 km nad ziemią. Płynne zniżanie będzie trwało około 10 minut i spowoduje spowolnienie prędkości kapsuły załogi do 32 km/h lub nawet mniej.
NASA wybrała Ocean Spokojny do lądowaniau wybrzeży wyspy Guadalupe, u zachodnich wybrzeży Meksyku. Ekipy ratownicze na statkach US Navy będą dyżurować w pobliżu miejsca lądowania i odebrać kapsułę.
Próba akcji ratunkowej dla kapsuły Orion. Zdjęcie: NASA/Tony Gray
Osłona termiczna Oriona
Dno kapsuły do lądowania załogi jest zakryteNajwiększa na świecie osłona termiczna o średnicy 5 m. Wykonana jest z materiału o nazwie Avcoat. Jest to ablator – materiał, który spala się w kontrolowany sposób podczas ponownego wejścia na pokład, usuwając ciepło ze statku kosmicznego.
Zewnętrzna powierzchnia osłony termicznej jestskładający się ze 186 bloków materiału Avcoat o grubości od 3 do 7 cm, połączonych z tytanową ramą i kompozytową powłoką, która nadaje tarczy kształt i zapewnia strukturalne wsparcie modułu załogi podczas opadania i wodowania.
Avcoat został wykonany w dużych blokach inastępnie przetwarzane w 186 unikalnych kształtach przed nałożeniem na osłonę termiczną. W trakcie tego procesu inżynierowie szukali pustych przestrzeni w liniach mocujących, a także mierzyli stopnie i szczeliny między blokami. Szczeliny wypełniono specjalnym materiałem adhezyjnym.
Po zamontowaniu i sprawdzeniu termikiinżynierowie i technicy ds. zabezpieczeń poddali osłonę termiczną cyklicznemu testowi termicznemu. Zapewnia to, że klocki są odpowiednio połączone i będą działać prawidłowo, gdy zostaną wystawione na działanie ekstremalnych temperatur podczas misji. Następnie osłonę termiczną pokryto białą farbą epoksydową. Aby rozproszyć ładunki elektryczne powierzchni i utrzymać akceptowalną temperaturę, na wierzch nakłada się aluminiowaną taśmę.
Tak poważne przygotowanie nie jest przypadkowe.Podczas lądowania moduł będzie musiał wytrzymać temperatury przekraczające 2760°C. To prawie dwa razy mniej niż na powierzchni Słońca. Jednocześnie, według obliczeń inżynierów, temperatura wewnątrz osłony nie powinna przekraczać 100°C. Przed lotem specjaliści NASA przeprowadzili ponad tysiąc testów w specjalnej instalacji symulującej wejście w atmosferę, ale dokładne określenie, czy tarcza będzie działać poprawnie, będzie możliwe dopiero podczas lądowania i po nim.
Osłona termiczna Oriona. Zdjęcie: NASA/Isaac Watson
Gdzie i kiedy oglądać?
Lądowanie z załogąStatek kosmiczny Orion będzie transmitowany na żywo na kanałach NASA i Europejskiej Agencji Kosmicznej. Transmisja z komentarzem rozpocznie się o godzinie 19:00 czasu moskiewskiego. Zgodnie z planem o godzinie 20:00 europejski moduł serwisowy oddzieli się od kapsuły lądującej. Statek ma wejść w atmosferę o 20:20 i wylądować około 20:40.
Co stanie się potem?
Po spryskaniu kapsułki, topozostanie w wodzie przez dwie godziny, aby wykonać test „reimpregnacji”. Pomoże to zrozumieć, w jaki sposób statek kosmiczny radzi sobie z impulsem termicznym podczas ponownego wejścia w atmosferę. Ekipa ratunkowa, wspierana przez małe łódki i helikoptery, odholuje kapsułę na pokład statku i wysuszy ją.
Następnie aparat, a także części zachowaneOsłona termiczna Oriona – zwęglone płytki Avcoat – zostanie przesłana do szczegółowego zbadania do Centrum Kosmicznego NASA. Naukowcy planują przeprowadzić dodatkowe testy i analizy, a także przetworzyć dane, które będą odbierane z czujników w trakcie i po wylądowaniu.
Inżynierowie oczekują danych dotyczących lądowaniakapsuły Oriona pomogą potwierdzić dokładność symulacji i bezpieczeństwo statku. Jest to o tyle ważne, że kolejnym etapem – „Artemis-2” – powinna być misja załogowa, która powtórzy trasę pierwszego statku. NASA planuje wysłać tę misję w 2024 roku, jeśli wyniki pierwszego lotu pokażą, że wszystko poszło dobrze. Artemis-3 z załogą lądującą na Księżycu wstępnie zaplanowano na 2025 rok.
Czytaj więcej:
Czy nauka istnieje w ekstremalnych warunkach? Odpowiadamy w liczbach
„The Walking Dead” istniało miliony lat temu: naukowcy opowiedzieli, jak się pojawili
Nadpobudliwa plama słoneczna doprowadzi do burzy geomagnetycznej na Ziemi
Okładka: Artystyczna ilustracja statku kosmicznego Orion wchodzącego w atmosferę ziemską. Obraz: NASA