Część Apollo, część Boeing 787

Program Apollo, który wysłał kilkunastu ludzi na Księżyc, zakończył się w 1972 roku. To tak dawno, że mniej niż połowa wszystkich Amerykanów jest na tyle dorosła, aby oglądać jedną z jego misji w telewizji na żywo. Jednak niektóre technologie stojące za Apollo mają zostać wycofane z emerytury na powrót NASA na Księżyc, zaplanowany na 2020 rok.

Kapsuła załogi Oriona leci na orbitę ziemską na rakiecie Ares I, również w fazie rozwoju (koncepcja artysty). Dzięki uprzejmości NASA.

Nowy system agencji do podróży na orbitę okołoziemską, a później na Księżyc i Marsa, nazwany Program konstelacji , zasadniczo powiela technologie misji Księżyca zaproponowane przez Wernhera von Brauna pod koniec lat pięćdziesiątych i użyte w programie Apollo. Na przykład zawiera wielostopniową rakietę podobną do Saturn V Apollo, pojazd załogowy podobny do modułu dowodzenia Apollo oraz lądownik księżycowy oparty bezpośrednio na lądowniku Apollo.

W zeszłym miesiącu NASA wybrała giganta lotniczego Lockheed Martin do zbudowania pojazdu załogowego o nazwie Orion. Moduł załogi w kształcie stożka i cylindryczny moduł serwisowy statku mogły właśnie przybyły z Smithsonian Air and Space Museum – z wyjątkiem tego, że są nieco większe niż wersje Apollo, niosąc od czterech do sześciu członków załogi zamiast trzech.

Jednak według urzędników Lockheed Martin, Orion sprawi, że statek Apollo będzie wyglądał jak system powrotu modelu T. Orion, na przykład, będzie zawierał wiedzę zebraną z niedawnych misji Lockheed Genesis i Stardust, które wydobywały materiały z komet. Co więcej, oprogramowanie i wyposażenie awioniki będzie oparte na systemach stosowanych w najnowszych samolotach pasażerskich; a nowy system przerywania odciągnie astronautów od głównych rakiet w przypadku katastrofy startowej podobnej do Challengera.

Patrick McKenzie jest menedżerem ds. rozwoju biznesu w projekcie Orion w Lockheed Martin Space Systems w Denver w stanie Kolorado. Rozmawiał z Przegląd technologii 7 września o technologiach – starych i nowych – wchodzących w skład Oriona.

Przegląd technologii: Czego inżynierowie lotnictwa nauczyli się od Apollo, co można zastosować w projekcie Orion? I dlaczego twój projekt jest tak podobny, przynajmniej powierzchownie, do modułu dowodzenia i modułu obsługi Apollo?

Patrick McKenzie: Jedną z najtrwalszych rzeczy, które Apollo miał rację, był aerodynamiczny kształt kapsuły - który jest również najbardziej widocznym elementem. Jednym z powodów, dla których NASA wybrała kształt typu Apollo, jest sprawdzona baza danych bezpieczeństwa, która się z tym zgadza. Kiedy patrzysz na alternatywy, takie jak konstrukcje z podnoszonym kadłubem – samoloty kosmiczne, takie jak Shuttle – zapewniają one takie rzeczy, jak dodatkowy cross-range [możliwość kierowania do różnych miejsc lądowania], ale nie jesteś w stanie bezpiecznie nimi latać w przypadku, gdy system sterowania przechodzi w tryb offline. Balistyczny system powrotu, taki jak kapsuła, może bezpiecznie wrócić załogę w przypadku awarii. Ale praktycznie wszystko inne w tej kapsule to nowa technologia – niekoniecznie najnowocześniejsza, ale opracowana po Apollo.

TR: Jakie są według Ciebie jedne z najważniejszych nowych technologii?

PO POŁUDNIU: Jedną z głównych aplikacji technologicznych, która wyraźnie zmieni się w Orionie, jest możliwość zautomatyzowanego spotkania i dokowania. Orion będzie musiał zadokować z Międzynarodową Stacją Kosmiczną oraz z etapem odlotu Ziemi [rakietą, która przyspieszy Oriona z orbity ziemskiej na Księżyc]. Prom jest ręcznie zadokowany, a Apollo oczywiście nie był zautomatyzowany. Orion będzie miał możliwość ręcznego przesterowania, ale w większości przypadków nie powinno być potrzeby interwencji członka załogi.

TR: Rozumiem, że Orion będzie miał nowy rodzaj osłony termicznej do ponownego wejścia w ziemską atmosferę.

PO POŁUDNIU: Pomysł jest prawie taki sam jak w przypadku Apollo, ale będzie nowy projekt i nowe materiały, które zapewnią bardziej solidną ochronę. To ważne, ponieważ w przypadku pojazdów wracających z Księżyca, a zwłaszcza z Marsa, prędkości powrotu będą znacznie wyższe [niż w przypadku statków kosmicznych na niskiej orbicie okołoziemskiej]. Patrzymy na materiały osłony termicznej, takie jak PICA [impregnowany fenolem węgiel ablacyjny] i SLA [materiał ablacyjny na bazie korka], które Lockheed udowodnił podczas misji zwrotu próbek z kosmosu Genesis i Stardust.

Inną rzeczą, która będzie nowa, jest pomijanie ponownego wejścia, co będziemy robić rutynowo. To tam odbijasz się od atmosfery i wracasz z powrotem, co daje ci możliwość wylądowania na lądzie, w przeciwieństwie do lądowania Apollo na oceanie. Zapewnia to dodatkową miarę bezpieczeństwa i zwiększa możliwość ponownego użycia systemu. Oczywiście przyglądamy się również ulepszonym systemom uderzenia podczas lądowania. Nadal schodzisz na spadochronach, tak jak Apollo, a następnie uruchamiasz poduszki powietrzne lub odpalasz rakiety retro, podobnie jak robi to rosyjski Sojuz, aby spowolnić pojazd w celu bezpiecznego lądowania.

TR: Jakie będą warunki w module załogi?

PO POŁUDNIU: Apollo mógł przewozić tylko trzy osoby i mieli bardzo ciasne warunki życia. Moduł załogi Oriona będzie miał dwukrotnie większą objętość: 361 stóp sześciennych na członka załogi. Czterech załóg może podróżować tam iz powrotem na Księżyc, a podczas lotów na Międzynarodową Stację Kosmiczną mogliśmy pomieścić do sześciu członków załogi. Ponadto moduł załogi będzie mógł pozostawać na orbicie wokół Księżyca w trybie w pełni autonomicznym, tak aby wszyscy czterej członkowie załogi mogli zejść na powierzchnię, na potencjalnie długie pobyty.

TR: Dla Apollo, NASA zaprojektowała system przerywania, który przenosi moduł dowodzenia z dala od rakiety Saturn V w przypadku nagłego startu. Taki system przerywania mógł uratować astronautów Challengera, ale niestety prom kosmiczny go nie ma. Co jest planowane dla Oriona?

PO POŁUDNIU: To ten sam pomysł, co w przypadku Apollo. Jedną ze szczególnych zalet konfiguracji kapsuły nad promem kosmicznym jest fakt, że nie jesteśmy montowani z boku. Na promie wahadłowym zarówno dopalacze rakietowe na paliwo stałe, jak i zewnętrzny zbiornik paliwa znajdują się tuż przy brzuchu pojazdu i nie ma możliwości oddzielenia załogi od osób w sytuacji awaryjnej. Orion będzie siedzieć na szczycie pojazdu startowego Ares I w taki sam sposób jak Apollo, więc jeśli wystąpi jakikolwiek problem z rakietą poniżej, zaawansowane rakiety zaporowe na wieży nad modułem załogi będą w pełni zdolne do przyspieszania z dala od Ares i wprowadzenie załogi w bezpieczną sytuację ze spadochronami do lądowania.

TR: Stare mechaniczne systemy kokpitu w promie kosmicznym zostały niedawno zastąpione nowoczesną konstrukcją szklanego kokpitu, z całkowicie elektronicznymi wyświetlaczami i urządzeniami sterującymi. Zakładam, że technologia trafi również do Oriona?

PO POŁUDNIU: Systemy awioniki na pokładzie będą o lata świetlne przed miejscem, w którym znajdował się Apollo. Nie tylko będziemy mieli coś, co nazwałeś szklanym kokpitem, ale innym kluczowym elementem jest podwójna odporność na uszkodzenia. Oznacza to, że przy krytycznych systemach wbudowanych w Oriona, możesz mieć dwie awarie w tym samym systemie i nadal bezpiecznie latać. System, nad którym pracuje nasz kolega z zespołu, Honeywell, jest oparty na architekturze awioniki Boeinga 787, która jest również odporna na podwójne błędy. Systemy stale monitorują się nawzajem, a jeśli jeden system ma problem, inny automatycznie przejmuje kontrolę. Dodaje trochę dodatkowej wagi i złożoności do pojazdu, ale zapewnia znacznie większy margines bezpieczeństwa podczas tych bardzo niebezpiecznych misji kosmicznych.

TR: Wahadłowiec kosmiczny ma zostać wycofany z użytku w 2010 roku, a pierwsze załogowe loty testowe w ramach programu Constellation – lub przynajmniej rakiety Ares z Orionem na szczycie – są zaplanowane na 2014 rok. do tego harmonogramu?

PO POŁUDNIU: Zazwyczaj rozwój oprogramowania awioniki staje się krytycznym elementem ścieżki. Silniki RCS, pochodne silników RCS wahadłowca, są kolejnym [Systemem Kontroli Reakcji – małymi rakietami montowanymi z boku, używanymi do kontroli położenia i sterowania. Silniki RCS wahadłowca same pochodziły od Apollo. wyd. ] Więc sprowadza się do oprogramowania i napędu. Jesteśmy świadomi tych problemów związanych ze ścieżką krytyczną i współpracujemy z NASA, aby jak najszybciej je rozwiązać. Chcielibyśmy zlikwidować lukę po przejściu wahadłowca na emeryturę i skrócić harmonogram do startów testowych w 2012 roku lub nawet wcześniej. Ale proces rozwoju pojazdu startowego Ares I musi iść w parze z Orionem.

TR: Od przemówienia prezydenta Kennedy'ego z maja 1961 r., zapowiadającego cel lądowania na Księżycu, do faktycznego lądowania Apollo 11 w lipcu 1969 r., minęło nieco ponad osiem lat. Dziś NASA twierdzi, że zrobienie tego samego zajmie co najmniej 14 lat. Czemu?

PO POŁUDNIU: Część projektu Orion prawdopodobnie będzie zdolna do misji księżycowych wcześniej niż w 2020 roku. Biorąc to pod uwagę, będziesz także musiał opracować lądownik księżycowy, etap odlotu z Ziemi i pojazd dźwigowy [Ares I i Ares V]. Ponieważ budżet NASA w dzisiejszych czasach stanowi znacznie mniejszy procent budżetu narodu niż w erze Apollo, musimy iść tak, jak można zapłacić, jak to ujął administrator NASA [Michael] Griffin. Początkowy priorytet budżetu to rozwój Ares I i Orion. Nie będziemy mogli równolegle rozwijać lądownika księżycowego, EDS i wszystkich elementów Aresa V.

TR: Jak myślisz, dlaczego propozycja Lockheeda Martina dotycząca kontraktu Orion wygrała z Northrop Grumman? Czy Lockheed oferował najwyższą technologię?

PO POŁUDNIU: Jestem niezwykle dumny z zespołu i tego, co osiągnęli dzięki koncepcji technicznej, którą dostarczyliśmy NASA. Jednak wymagania wciąż się zmieniają, a wszyscy oferenci faktycznie musieli poradzić sobie ze zmianą średnicy [w kapsule Orion] w połowie procesu, z 5,5 metra na 5 metrów. Ponieważ NASA dostarczyła nam tak wiele rzeczy jako wymagań, pole gry zostało nieco wyrównane.

Kiedy to się sprowadza, NASA podpisuje umowę z partnerem przemysłowym, która potrwa kilkadziesiąt lat. Chcieli wiedzieć, że będzie to szczęśliwe małżeństwo, w którym duch partnerstwa będzie widoczny. Podczas Fazy I [kiedy NASA zapłaciła kilku oferentom za opracowanie projektów dla Oriona], podjęliśmy inicjatywę, aby upewnić się, że nasze biuro projektowe znajduje się w Houston, co ułatwiło im udział we wszystkich naszych spotkaniach zarządu i innych ważne wydarzenia poza typowymi dwumiesięcznikami. Mamy znaczną siłę roboczą w Michoud Assembly Facility w Nowym Orleanie [gdzie składają się zewnętrzne zbiorniki wahadłowca]; na samym początku podjęliśmy decyzję o przeprowadzeniu końcowego montażu i wymeldowaniu w Kennedy Space Center; zamierzamy przeprowadzać testy silników w Stennis Space Center w Mississippi [główne miejsce testowania napędów rakietowych NASA]. Myślę, że NASA to doceniła.

ukryć