Budowanie przyszłości NASA

Jedna z największych konstrukcji na świecie, hala montażowa pojazdów w Kennedy Space Center na Florydzie, jest ostatnim przystankiem dla promu kosmicznego, zanim zostanie wyprowadzony na wyrzutnię. Ale kiedy wahadłowce zaplanowano na emeryturę w 2010 roku, ogromny budynek stał się już domem dla następnego pojazdu startowego NASA.

Kawałki stali, które tworzą większość Ares I-X, są skupione w High Bay 4 budynku montażowego. Pięć cylindrów reprezentuje międzystopniowy i górny stopień Ares I; Ostatnim elementem jest makieta kapsuły załogi w kształcie rzutki. (Zobacz więcej zdjęć.)

Rakiety Ares są kluczową częścią programu Constellation, planu NASA dotyczącego nowych lotów załogowych na Księżyc i prawdopodobnie na Marsa i dalej. W przeciwieństwie do swoich poprzedników, Ares będzie używał oddzielnych pojazdów nośnych do transportu ładunku i załogi. Ares I przeniesie ludzi w kosmos, podczas gdy Ares V przetransportuje sprzęt na dużą skalę, taki jak przedmioty potrzebne do założenia bazy księżycowej.

Ta historia była częścią naszego wydania z lipca 2009

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Ares I-X, pierwszy pojazd nośny testowany od prawie czterech dekad, spoczywa w ogromnych kawałkach w budynku montażowym, czekając na lot testowy zaplanowany na koniec sierpnia. Ten lot pozwoli nam dopracować projekt Aresa I i wyeliminować niejasności, tak aby wszyscy czuli się bardziej komfortowo, gdy pierwsza rakieta leci z ludźmi, mówi Jon Cowart, zastępca kierownika projektu Ares I-X w Kennedy. Głównym celem jest zebranie danych podczas pierwszych dwóch minut wznoszenia, kiedy rakieta jest najbardziej narażona na awarie. W tym celu IX zawiera mieszankę rzeczywistych i symulowanych systemów i jest wyposażony w około 700 czujników, które mierzą obciążenie, ciśnienie, wibracje, temperaturę, akustykę, naprężenie i ruch w różnych punktach rakiety i na różnych etapach lotu . Czujniki będą zbierać informacje o zachowaniu rakiety w najtrudniejszych częściach atmosfery, o rozdzieleniu jej etapów i odzyskiwaniu dopalaczy.

W kawałkach
Wejście do High Bay 4 jest jak wejście na gigantyczny kryty stadion. Na środku zatoki znajduje się pięć dużych stalowych cylindrów, zwanych stosami, które zostaną zmontowane w Ares I-X. Wokół nich znajduje się pozornie przypadkowy asortyment dźwigów, skrzynek narzędziowych, laptopów i krzeseł na kółkach.

Multimedialne

• Obejrzyj animowany lot rakiety Ares I.

• Zobacz animowany lot rakiety Ares V.

Pierwszy etap Ares I będzie zawierał pojedynczy, pięciosegmentowy dopalacz rakietowy na paliwo stałe. Jego konstrukcja wywodzi się z wahadłowca, który wykorzystuje dwa czterosegmentowe silniki rakietowe na paliwo stałe i spala ten sam, specjalnie opracowany materiał miotający. Nie chcieliśmy zaczynać od nowa, mówi Steve Cook, kierownik biura projektowego Ares w NASA Marshall Space Flight Center w Huntsville, AL. Wydobyliśmy z przeszłości to, co najlepsze i połączyliśmy to z nowoczesną technologią. Ares I-X będzie używał tylko czterosegmentowego dopalacza rakietowego wielokrotnego użytku, z atrapą piątego segmentu ułożonego na górze. Próbny segment wyznacza początek pierwszego stosu i składa się z kilku kawałków o podobnej wielkości, wszystkich jednolicie białych. (Piąty silnik rakietowy pozwoli Aresowi I podnieść większy ciężar i osiągnąć większą wysokość, ale nie jest potrzebny do lotu testowego.)

W pobliżu dolnej części symulatora piątego segmentu znajduje się moduł awioniki pierwszego stopnia, który będzie sterował elementami wzmacniacza i komunikował się z górnym stopniem. Na przykład, moduł wyśle ​​sygnał do odpalenia silników, sterowania torem lotu pojazdu poprzez poruszanie dyszą silnika, zainicjuje sekwencję separacji dopalacza i nakazuje systemowi wyprowadzania spadochronu. Moduł będzie również gromadził ważne dane z lotu testowego, w szczególności dotyczące działania systemu sterowania lotem. Jednak w ostatecznym projekcie awionika będzie umieszczona w górnym stopniu rakiety, ponieważ paliwo wypełni piąty segment.

Na symulatorze piątego segmentu zamontowano przednią osłonę i jej przedłużenie, które podtrzymują system odzyskiwania spadochronu; pozwoli to pierwszemu stopniowi, po oderwaniu się od górnego stopnia, bezpiecznie pluskać się w oceanie, gdzie można go odzyskać do ponownego użycia. System składa się z komputera wyzwalającego separację, małego ładunku wybuchowego przecinającego metal oraz pięciu spadochronów.

Dopalacze Aresa są cięższe niż dopalacze promu kosmicznego i spadają z większej wysokości, więc spadają szybciej. Aby to zrekompensować, spadochrony rakiety nośnej są znacznie większe i mocniejsze, ale dzięki nowym materiałom lżejsze. Spadochrony zostaną rozmieszczone w trzech etapach, zaczynając od momentu, gdy rakiety osiągną wysokość około 4500 metrów. Rozmieszczanie etapowe nie tylko spowolni dopalacze podczas wodowania, ale także ustawi je w odpowiedniej pozycji, aby zapobiec uszkodzeniom.

Na samym szczycie 24-metrowego stosu znajduje się międzystopnia, która wyznacza początek wyższego stopnia i zawiera system zaprojektowany do kontrolowania sił, które powodują obrót rakiety podczas lotu. Na międzystopniowym Ares I zabiorę też silnik rakiety J-2X, który będzie napędzał górny stopień; nie będzie symulowany do lotu testowego, chociaż uwzględniany jest jego ciężar.

Kolejne trzy stosy symulują kształt i wagę reszty górnego stopnia. Drugi stos, który jest najkrótszy, reprezentuje zbiornik na ciekły tlen. Inżynierowie zastosowali stalowe płyty balastowe, aby uwzględnić wagę paliwa. Stos trzy, który ma prawie 14 metrów wysokości, ma logo NASA i trzy emblematy identyfikujące misję. W przypadku lotu testowego ten stos ma charakter czysto konstrukcyjny i pozostanie pusty. Jednak w Aresie I pomieści większość zbiornika na ciekły wodór, a także komputer pokładowy i awionikę kontrolującą wszystkie aspekty lotu. Stos czwarty, który wyświetla flagę USA, oznacza resztę zbiornika wodoru, który obejmie oba stosy; jest również wypełniony stalowymi płytami balastowymi.

Ostatni stos Ares I-X to makieta w kształcie strzałki modułu załogi Oriona i systemu przerywania startu. Górny stopień i moduł załogi będą stanowić jedną czwartą wysokości zmontowanej rakiety; w przypadku lotu Ares I-X będzie zawierał wiele najważniejszych czujników. Jednak po rozdzieleniu inżynierowie zgromadzą dane, których potrzebują najbardziej, więc te porcje spadną w niekontrolowany sposób i rozprysną się do Oceanu Atlantyckiego.

Wymagany montaż
Wewnątrz budynku montażowego Ares I-X ożyje. Zanim skończą, inżynierowie spędzą kilka tygodni na układaniu komponentów rakiety, delikatnie manewrując jednym elementem na drugim za pomocą masywnych dźwigów. Ukończony Ares I-X będzie z zewnątrz niemal identyczny jak Ares I: smukła, dwustopniowa rakieta z modułem załogi na górze, jak najdalej od układu napędowego. Aby dane z lotu testowego były jak najdokładniejsze, będzie on również miał podobną masę i rozmiary, będzie miał około 99 metrów wysokości, będzie miał średnicę od 3,7 do 5,5 metra i waży około 816 000 kilogramów przy pełnym zatankowaniu.

Trzy kolejne bezzałogowe loty testowe są planowane po sierpniowym starcie. Ares IY będzie identyczny z ostateczną rakietą – nic nie będzie symulowana – i jest wstępnie zaplanowany do startu w 2013 roku. Starty Oriona 1 i 2, zaprojektowane do testowania modułu załogi, planowane są na następny rok, a pierwszy załogowy start Aresa Jestem ustawiony na 2015 rok.

NASA stawia swoją przyszłość na długoterminowe eksploracje, wyjście poza niską orbitę okołoziemską i wykorzystanie rakiet Ares, aby się tam dostać. Prom kosmiczny był świetną maszyną, ale potrzebujemy pojazdu [z] większym bezpieczeństwem i niezawodnością oraz większymi możliwościami, mówi Cook. Ares I będzie miał większy zasięg niż wahadłowiec, a jego utrzymanie i wystrzelenie będzie mniej kosztować, dzięki czemu będzie można zapuszczać się dalej w kosmos i częściej. Kiedy Ares V zostanie ukończony, NASA ma nadzieję zbudować placówkę na Księżycu, utrzymując tam ludzką obecność do 2020 roku. Baza pozwoli im badać i testować nowe technologie przydatne do załogowej eksploracji Marsa. Mówi Cook, Po to przybyliśmy do NASA.

ukryć