Orion: posibile destinații

Peste 1300 de candidați s-au prezentat pentru preselecția care va decide viitori astronauți ai NASA, însă aceștia nu știu încă încotro vor merge. Planul trasat de Obama prevede vizitarea unui asteroid în jurul lui 2025, dar asta este doar una din posibillee destinații pentru Orion.

A început deja freamătul intern în cadrul agenției pentru definirea obiectivelor viitorului program de explorare al spațiului cu echipaj uman. Piesele fundamentale ale acestui program sunt racheta dezvoltată în cadrul proiectului SLS și capsula MPCV (sau Orion), ambele elemente oferind o paletă largă de opțiuni. Orion nu a fost dezvoltat cu o anumită destinație planificată pentru el, iar acest lucru a fost criticat la vremea lui, dar asta ar putea să fie și un avantaj, dând mână liberă experților NASA să îi traseze diverse traiectorii prin sistemul solar.

Capsula Orion, în configurația cu 6 locuri

Ideea de a folosi unele module ale Stației Spațiale Internaționale după ce aceasta va fi scoasă din uz, după anul 2020, împreună cu o capsulă Orion începe să prindă tot mai mult contur. Folosind propulsoare adăugate în viitorul apropiat, un astfel de modul ar putea să se îndrepte spre un punct Lagrange Pământ-Lună unde să aștepte sosirea unei capsule Orion cu care ar urma să se cupleze. Motivul? Spațiul oferit de modul este mult mai generos decât cel al capsulei, făcând astfel zborurile de lungă durată mai ușor de îndurat pentru echipaj.

NASA țintește 2017 ca anul primului zbor din cadrul programului SLS cu o misiune în jurul Lunii, dar fără echipaj uman. Vor mai trece încă patru ani, conform planului actual, până când primii astronauți vor pilota o capsula Orion prin spațiu, prima dată, în drum spre ISS.

Ce opțiuni are Orion? Printre cele mai interesante, aș îndrăzni să spun. Ce spuneți de o excursie de 35 de zile în partea întunecată a Lunii, în punctul Lagrange L2? Nu doar că de acolo NASA ar putea experimenta zborurile cu echipaj uman de lungă durată în apropierea Pământului, dar în același timp și comunitatea științifică ar avea de câștigat: un radiotelescop ar putea fi coborât pe suprafața Lunii și controlat de pe Pământ, ar putea asculta în liniște primele sunete ale cosmosului. Sau câteva rovere ar putea străbate suprafața selenară și aduna probe din bazinul Aitken. Această misiune ar putea fi o repetiție generală înainte de a pleca spre Marte, cândva în jurul anului 2030.

Lockheed Martin, compania care a construit capsula Orion pentru NASA, a identificat deja potențiali candidați pentru misiunea dorită de președinele Obama: asteroidul 2008 EA9, aflat la o distanță de 12 milioane de kilometri de Pământ. Echipajul ar avea nevoie de 195 de zile pentru un drum dus-întors. Un alt asteroid, 2000 SG334 se află la 8 milioane de kilometi de Pământ și necesită 450 zile pentru a fi ajuns de Orion. NASA ia în calcul și folosirea unei contragreutăți atașate capsulei, care s-ar roti împreună cu aceasta pentru a crea gravitație pentru echipaj.

Echipajul poate fi redus la trei sau doi membrii pentru un zbor spre Lună de maximum 21 de zile. Însă pentru perioade mai lungi, NASA trebuie să vină cu soluții pentru un habitat în care echipajul să își țină proviziile și în care să poată locui pentru perioade mai lungi de timp.

Cum Marte rămâne destinația supremă pentru Orion, un alt mod de a pregăti echipajul pentru o astfel de misiune ar fi vizitarea lui Deimos, unul din cei doi sateliți ai lui Planetei Roșii. Aflat pe o orbită mai largă decât Phobos, Deimosare dimensiuni relativ reduse, diametrul maxim fiind de doar 15 kilometri. Unele zone polare ale satelitului sunt scăldate de Soare timp de 10 luni, ceea ce ne convine deoarece avem nevoie de Soare pentru panourile solare generatoare de electricitate. Gravitația lui Deimos este atât de redusă încât capsula ar putea ajunge și pleca de pe suprafața acestuia folosind propulsoarele pentru poziționare, fără să fi nevoie de alte îmbunătățiri. Dacă Orion ar avea atașat și un modul, acestea ar putea ateriza împreună cu capsula la polul sud al asteroidului, unde echipajul ar putea petrece 4 luni pe suprafața acestuia, după care ar urca din nou pe orbită pentru 50 de zile și ar ateriza din nou, de data asta la polul nord, unde ar mai petrece încă 10 luni înainte să se întoarcă pe Pământ. Misiunea ar dura în total 900 de zile iar echipajul ar putea folosi rovere pentru colectare de probe de pe suprafața lui Deimos. Toate astea ar putea să se întâmple între 2033 și 2035, pentru a profita de alinierea dintre Pământ și Marte și pentru a expune echipajul unui minim de radiații cosmice.

Deși Marte este țelul suprem al următoarei generații de astronauți, destinațiile intermediare sunt cel puțin la fel de interesante.

SLS și viitorul NASA

NASA a făcut publice planurile rachetei ce urmează să fie construită de agenție la ordinul Congresului SUA.

După ce președintele Obama a suspendat anul trecut Proiectul Constellation din pricina costurilor crescânde ale aestuia, NASA s-a văzut nevoită să apeleze la partenerii ruși pentru a accesa orbita terestră, Statele Unite neavând în acest moment nici o rachetă capabilă să lanseze oameni în spațiu, o situație fără precedent în ultimele decenii.

Noul proiect anunțat în această săptămână este deocamdată denumit SLS (Space Launch System) și a fost în așa fel conceput încât să folosească la maximum resursele deja existente, evident pentru a minimiza costurile.

Astfel SLS va consta dintr-o rachetă a cărei prime trepte va fi de fapt rezervorul extern al navetei spațiale, din moment ce fabrici pentru așa ceva există deja, la fel și infrastructura necesară transportării, inspecției și depozitării acestei componente. Două propulsoare auxiliare cu combustibil solid vor ajuta racheta să ajungă în spațiu, aceleași propulsoare folosite și de navetele spațiale timp de 30 de ani. De data aceasta însă, ele vor fi mai înalte, fiind alcătuite din cinci și nu din patru segmente. Se dorește ca în viitor acestea să fie înlocuite cu propulsoare noi cu combustibil lichid, care vor fi capabile să își modifice puterea dezvoltată în timpul zborului.

Racheta va fi propulsată de minim trei, maxim cinci, motoare RS-25D, exact motoarele cu care navetele spațiale s-au întors din ultimele lor misiuni. Faptul că sunt refolosibile nu vor fi de prea mult folos în cadrul noului proiect, ele urmând să se dezintegreze la reintrarea în atmosferă. Pentru a limita costurile, după epuizarea stocului de 12 astfel de motoare (câte trei de la fiecare navetă plus încă un set de rezervă) va fi dezvoltat un model mai ieftin (RS-25E) care să poată justifica renunțarea la întregul set de motoare după fiecare lansare.

A doua treaptă va fi propulsată de motorul J-2X ce urma să fie folosit pentru racheta Ares I din fostul program Constellation. J-2X este o variantă modificată a motorului J-2 care a propulsat a doua și a treia treaptă a rachetei Saturn V.

Capsula Orion (acum denumită MPCV), singurul sub-proiect complet ce reușit să supraviețuiască anulării programului Constellation, va fi folosită de patru astronauți pentru destinații dincolo de orbita Pământului, dar și pentru transportul acestora spre și dinspre Stația Spațială Internațională.

SLS va fi un sistem flexibil ce se va adapta nevoilor NASA. Nu de fiecare dată agenția americană va dori să plaseze pe orbită 140 de tone, capacitatea maximă de transport a noii rachete. Primul zbor de test este programat pentru 2017 și probabil va consta într-un ocol dat Lunii de o rachetă fără echipaj uman.

În faza finală, noua rachetă va avea 122 metri (față de 110 metri ai lui Saturn V) și va putea transporta între 70 și 140 de tone (față de 120 de tone cât putea urca Saturn V sau maximum 20 de tone cât era capacitatea navetei spațiale), devenind astfel cea mai puternică rachetă construită vreodată.

Planurile NASA sunt ambițioase: un echipaj uman urmează să ajungă, folosind această rachetă, pe un asteroid prin anii 2020 iar zece ani mai târziu se conturează o misiune cu echipaj uman spre Marte. Întâi un survol, apoi, poate, o debarcare pe suprafața planetei roșii.

Lansarea unei navete spațiale (stânga) și reprezentarea artistică a lansării unei rachete SLS (dreapta). Imaginile nu sunt la scară, dar evidențiază comparativ subsistemele celor două lansatoare. Racheta din dreapta este pictată după modelul grafic al rachetei Saturn, dar probabil în realitate culoarea primei trepte (rezervorul extern) va fi portocaliu, ca în cazul navetei spațiale, din rațiuni ce țin de minimizarea masei: în primele două misiuni ale navetei spațiale rezervorul extern a fost vopsit în alb, însă acest lucru adăuga un surplus de 272 kilograme sistemului, o masă absolut inutilă.

NASA anunță planul pentru o nouă capsulă

Directorul NASA, Charles Bolden, a anunțat astăzi într-o conferință de presă planurile agenției pe care o conduce pentru viitorul apropiat: dezvoltarea, împreună cu Lockheed Martin, a unei capsule bazate pe Orion care să poată transporta patru astronauți americani într-o misiune dincolo de orbita Pământului, pentru o durată de 20 de zile.

NASA va ceda sectorului privat oportunitatea de a duce astronauți pe orbita Pământului, agenția concentrându-se de acum înainte de un plan pentru a continua explorarea umană a sistemului solar. Noua capsulă va putea fi folosită dincolo de orbita Pământului, dar și ca sistem de rezervă în situați de urgență pentru Stația Spațială Internațională, pentru a reduce dependența americanilor de capsula rusească Soyuz.

Cei patru astronauți din noua capsulă, denumită Multi-Purpose Crew Vehicle (MPCV) vor avea la dispoziție pentru cele 21 de zile un volum util de 9 metri cubi din totalul celor aproape 20 cât va avea în final capsula (incluzând toate subsistemele). La finalul misiunii, capsula va fi recuperată din ocean, întocmai ca în cazul programului Apollo.

Diferența dintre acest plan și Apollo este că la începutul anilor ’60 NASA a avut de la început un scop: Luna. În jurul acestui scop clar definit, s-a construit infrastructura necesară: racheta, modulele, activitățile intermediare necesare ajungerii pe Lună. De data asta, prin anunțul lui Bolden, avem un mijloc, un modul, o capsulă dacă vreți, dar nu avem un scop. NASA nu mai este în stare să-și definească obiectivele pe termen mediu și lung. În comunicatul de presă nu se pomenește nicăieri de o misiune cu echipaj uman pe asteroizi sau pe Marte. Se pomenește doar de construirea unei nave fără nicio destinație.

La 30 de ani de la primul zbor al unei navete spațale și la 50 de ani de la orbita lui Gagarin, în anul în care este retras din uz cel mai complex aparat de zbor construit vreodată, NASA revine la designul unei nave care nu este altceva decât o capsulă din anii ’60 upgradată, o formă fără fond și fără scop, un mare pas înapoi pentru NASA și pentru explorarea spațiului cosmic.

Viitorul NASA, același de 40 de ani: desene frumoase de pe orbita lui Marte

Propulsii nucleare: Proiectul Orion

Sistemul nostru solar este imens, vorbim despre distanțe de miliarde de kilometri. Luna este extrem de aproape în termeni astronomici, fiind la o distanță de 380000 km iar cea mai apropiată planetă, Marte, la peste 50 de milioane de km.

Motoarele care au propulsat și care încă propulsează rachetele sunt toate de natură chimică. Explozia controlată este cauzată de reacții chimice dintre doi compuși, iar motoarele cu care este echipată naveta spațială costă NASA, pentru fiecare lansare, aproximativ 400 de milioane de dolari iar randamentul acestora în prezent se apropie de limita practică: nu putem merge mai repede sau nu putem urca pe orbită încărcături mai mari decât în prezent, folosind energia eliberată prin reacții chimice, decât construind rachete mai voluminoase și implicit mai costisitoare.

În anii ’50, un grup de cercetători a avut ideea de a propulsa o navă spațială folosind energia nucleară. În acea perioadă, pe când orice națiune era bucuroasă dacă putea lansa pe orbită un satelit de câteva kilograme (și nu erau mai mult de două astfel de națiuni), ei făceau deja planuri pentru lansare spre Marte a unei întregi colonii.

Continue reading →

Lansare Orion în 2013?

Lockheed Martin nu mai are răbdare să aștepte limpezirea birocrației de la NASA și plănuiește să lanseze pe cont prorpiu capsula Orion, produsă de corporația sus-amintită pentru agenția spațială americană, inițial ca parte a proiectului Constellation. Pentru a se încarda în liniile directoare trasate de președintele american pentru NASA, Lockeheed Martin consideră că o lansare test a capsulei trebuie să aibă loc în 2013 pentru ca un echipaj uman să poată folosi capsula în 2015, după cum doresc oficialitățile americane. Pentru că planurile pentru construirea unei noi rachete nu sunt încă nici pe departe definitivate, Lockheed Martin vor folosi o rachetă Delta IV, urmând ca aceasta să fie lansată de la complexul din Cape Canaveral.

Rachetele Delta IV sunt folosite de către forțele aeriene americane din 2002 pentru a transporta diverse încărcături pe orbită, acestea efectuând 14 zboruri până în prezent, din care doar unul nu a decurs conform planului, dar toate lansările au fost lipsite de pericole majore. Pentru a putea transporta echipaj uman, rachetele Delta IV trebuie modificate, mai ales pentru montrea unei alte rachete de putere mai mică în vârf care ar desprinde capsula Orion în cazul unei situații de urgență.

Racheta Delta IV Heavy pe rampa de lansare

Zborul test din 2013 ar urma să verifice stabilitatea capsulei Orion, eficiența scutului împotriva micrometeoriților în timpul operațiunilor orbitale și sistemul de parașute pentru revenire pe Pământ. Pentru lansare, va fi folosită varianta heavy a rachetei Delta IV, capabilă să urce peste 22 de tone pe LEO (low Earth orbit, orbită terestră joasă). Pentru aceasta, motorul RS-68, o evoluție a motoarelor principale ale nevetei spațiale, va arde nu kerosen cum se întâmplă de obicei în cazul primei trepte a unei rachete, ci va fi propulsat de oxigen și hidrogen lichid.

Capsula Orion, pe orbita Lunii (simulare)

Orion a fost una din componentele principale ale programului Constellation care urma să poaret din nou astronauții americani spre Lună. Administrația Obama a renunțat la proiect, din care a păstrat capsula Orion, capsulă ce va fi folosită pentru zboruri spre Stația Spațială Internațională și pentru viitoarele misiuni cu echipaj uman spre asteroizi, pregătind drumul primilor oameni spre Marte. Orion va fi folosită și ca un sistem rapid de abandonare a ISS în cazul unei catastrofe orbitale, pentru a reduce dependența Statelor Unite de capsulele rusești Soyuz care îndeplinesc în prezent acest rol.