Z 40 tysięcy kilometrów na godzinę do zaledwie 32 kilometrów na godzinę w niespełna półtorej godziny. Tak musiał wyhamować statek załogowy Orion, wyniesiony w kosmos przez rakietę SLS, by spokojnie opaść na taflę Pacyfiku. Zanim jednak tego dokonał, musiał odrzucić tzw. moduł serwisowy, służący m.in. do wykonywania manewrów orbitalnych.
Osłona termiczna Oriona rozgrzała się do prawie 3 tys. st. C
Gdy Orion wszedł w atmosferę z prędkością 32-krotnie większą niż prędkość dźwięku, fale kompresyjne spowodowały rozgrzanie zewnętrznych osłon statku do temperatury 2760 stopni Celsjusza. To jest połowa temperatury Słońca. Aby poradzić sobie z tak ekstremalnymi warunkami, osłona termiczna Oriona przeszła ponad tysiąc testów. Wystawiana była na działanie gorących i szybko poruszających się gazów, co miało symulować moment wejścia w atmosferę.
Osłona termiczna statku wykonana jest z płytek materiału ablacyjnego Avcoat. Jest to tzw. ablator, który topi się w trakcie wejścia w atmosferę. Spala się w sposób kontrolowany, usuwając ciepło z dala od statku kosmicznego. Nowy system płytek Avcoat o grubości od 2,5 do 8 cm został użyty do pokrycia zewnętrznej powierzchni osłony termicznej Oriona. Właśnie ten ablator sprawił, że mimo iż przód statku rozpalił się do temperatury 2760 stopni, tył utrzymał temperaturę około 90 stopni C.
Orion odbił się od atmosfery Ziemi
Innym manewrem, który z jednej strony spowolnił pędzący statek, z drugiej zmniejszył tarcie, było tzw. skip entry. Czyli przechylenie kapsuły w taki sposób, by na chwilę odbiła się od atmosfery, po czym ponownie w nią wpadła. Przypomina to puszczanie kaczek na wodzie.
– Skip entry daje większe bezpieczeństwo astronautom, ponieważ pozwala zespołom na ziemi lepiej i szybciej koordynować wysiłki ratownicze – wyjaśnił w specjalnym oświadczeniu Joe Bomba z Lockheed Martin Orion. Lockheed jest głównym wykonawcą statku kosmicznego Orion.
– Dzieląc ciepło i siłę ponownego wejścia w atmosferę na dwa zdarzenia, zmniejszamy też przeciążenia grawitacyjne, jakim podlegać będą astronauci – dodał Joe Bomba.
Orion został wyłowiony z Pacyfiku
Następną częścią podejścia do lądowania było sekwencyjne otwieranie kolejnych spadochronów. Orion wyposażony jest łącznie w 11 spadochronów.
Statek kosmiczny opadł do Pacyfiku. Za wyłowienie go odpowiadała specjalna grupa pracowników NASA oraz Marynarki Wojennej USA. Najpierw Oriona namierzyły dwa helikoptery, które oznaczyły miejsce lądowania granatami dymnymi.
Piloci sprawdzali również, czy nie doszło do niebezpiecznych wycieków. Statek dryfował w wodzie przez około sześć godzin, zanim został wciągnięty na pokład USS Portland. Następnie przetransportowano go do portu w San Diego.
Testy pomogą chronić astronautów prze promieniowaniem
Teraz rozpocznie się kolejna część misji. Statek zostanie dokładnie przebadany przez inżynierów. Badaniu, a konkretnie zebraniu danych, podlegać będzie również załoga. Mowa o trzech manekinach: Campos, Helga i Zohar. To naszpikowane sensorami lalki, dzięki którym można będzie ocenić, na co narażeni będą astronauci w trakcie długich misji księżycowych.
Sensory manekinów testowały warunki podtrzymywania życia wewnątrz Oriona. Sprawdzały też poziom promieniowania kosmicznego, na które wystawieni będą astronauci.
Bo właśnie to jest jednym z głównych i wciąż nierozwiązanych problemów nowych misji księżycowych. Gdy na Srebrny Glob latali astronauci programu Apollo, cała misja, od startu do powrotu, trwała około ośmiu dni. Misja Artemis 1 zajęła ponad 25 dni, a kolejne będą nawet dłuższe. Jeśli chcemy zbudować stację wokół Księżyca i bazę załogową na powierzchni, musimy nauczyć się chronić astronautów przed promieniowaniem kosmicznym.
Wkrótce lot załogowy programu Artemis
A astronautów misji Artemis 2 poznamy na początku przyszłego roku. Ten lot będzie tak naprawdę powtórzeniem misji Artemis 1, tylko tym razem zamiast manekinów w fotelach Oriona zasiądą ludzie. Pierwsze po ponad pół wieku lądowanie na Księżycu, a konkretnie w okolicach jego południowego bieguna, planowane jest na 2025 lub 2026 rok.
W ramach ciekawostki można dodać, że Orion powrócił na Ziemię dokładnie 50 lat po tym, jak na Srebrnym Globie wylądowali astronauci ostatniej misji programu Apollo, czyli Apollo 17.
Komentarze polskich specjalistek
– Mogłoby się wydawać, że ten lot to nic specjalnego, bo na Księżycu byliśmy już 50 lat temu. Ale dwie rzeczy są tu ważne. Tym razem nie chcemy tylko wylądować na Księżycu, ale tam zamieszkać. Potrzebujemy więc sprawdzonego statku, który stanie się też „kosmiczną ciężarówką”, dostarczającą astronautów i zaopatrzenie do przyszłej bazy księżycowej. Drugi istotny fakt jest taki, że 50 lat temu lot bezzałogowy na orbitę Księżyca i pomyślny powrót na Ziemię byłyby niemożliwe. Wówczas człowiek był niezbędnym elementem, bo komputery nie miały wystarczającej mocy obliczeniowej do samodzielnego wykonania tak skomplikowanych manewrów – komentuje dr Aleksandra Bukała, dyrektor Departamentu Strategii i Współpracy Międzynarodowej w Polskiej Agencji Kosmicznej.
– Artemis 1 był lotem testowym. Jego zadaniem było zbadanie granic możliwości nowego statku załogowego Orion. W trakcie lotu zarejestrowano problemy m.in. z systemem zasilania czy z wyciekiem amoniaku. To, że wszystkie problemy udało się pomyślnie rozwiązać, świadczy o tym, jak solidnie inżynierowie z całego świata przygotowali się do tej historycznej misji – dodaje dr Bukała.
Dr Anna Chrobry i studenci EMSS w Airbus przed makietą statku Orion / fot. archiwum prywatne dr Anny Chrobry
– Kapsuła Orion wróciła bezpiecznie na Ziemię, a europejski moduł serwisowy (ESM) zbudowany przez Airbus Defence and Space płonie w atmosferze ziemskiej. Teraz zaczyna się analiza danych i podsumowania – wyjaśnia dr Anna Chrobry, Programme Management Oficer ORION ESM 1-9 w Airbus Defence and Space.
– Pierwsza misja Artemis nie była oczywiście pozbawiona wyzwań. Zespoły były przygotowane na wezwanie do rozwiązania szeregu potencjalnych anomalii, które jednak niemal nie wystąpiły. Pierwszy lot Automatycznego Statku Transportowego (ATV) , czyli poprzednika ESM, nie przebiegał spokojne i co chwilę włączały się kontrolki ostrzegające o wystąpieniu anomalii – opowiada ekspertka.
– Odniosę się jeszcze do termicznych izolacji ESM, które projektowałam. Obawiałam się podobnej sytuacji, jak przy pierwszej misji ATV Jules Verne. Wówczas najbardziej widocznym problemem było balonowanie wielowarstwowej izolacji (MLI). Uwięzione powietrze sprawiło, że MLI napęczniała i izolacja się odłączyła od powierzchni statku. Problem został rozwiązany dla kolejnych pojazdów ATV. Nic takiego nie nastąpiło przy Artemis 1. W ogóle izolacja termiczna zdała test – cieszy się dr Chrobry.
– Chciałabym dodać, że nie tylko NASA świętuje teraz sukces. Airbus, główny wykonawca modułu serwisowego, również ma się z czego cieszyć. Misja Artemis 1 umożliwiła pełną demonstrację możliwości ESM. Z uwagi na brak dużych anomalii, zostały już przeprowadzone testy dla misji Artemis 2. Misja została pomyślnie wypełniona, otwierając drogę do kontynuacji serii jednostek ESM z astronautami na pokładzie – podsumowuje ekspertka.
Źródło: NASA.
