Postępy prac nad statkiem Orion oraz projektem rakiety SLS (luty 2013)

0

Do pierwszego lotu nowego, amerykańskiego statku Orion pozostało jeszcze kilkanaście miesięcy. Projekt wchodzi w decydującą fazę rozwoju. Równolegle trwają również prace nad elementami przyszłej rakiety SLS, w rozwój poszczególnych systemów której angażowane są prócz ośrodków NASA także amerykańskie firmy i uniwersytety.

Prace nad statkiem Orion

W zakładzie O&C (Operations and Checkout) w porcie kosmicznym Kennedy Space Center na Florydzie trwa wyposażanie w poszczególne systemy pierwszego statku kosmicznego Orion, który poleci na orbitę. W ostatnim czasie wykonano kolejny ważny krok w rozwoju projektu – ukończono proces łączenia dwóch elementów osłony termicznej, dzięki której kapsuła za 18 miesięcy w eksperymencie EFT-1 (Exploration Flight Test – 1) powinna przetrwać przejście przez ziemską atmosferę. Oba moduły osłony termicznej widoczne są na pierwszym zdjęciu w galerii tego artykułu.

Budowa pierwszego lotnego egzemplarza statku Orion rozpoczęła się w połowie 2011 roku w zakładzie MAF (Michoud Assembly Facility) w Nowym Orleanie. W kolejnym etapie szkielet statku przetransportowany został na Florydę, gdzie obecnie prace wykończeniowe prowadzi firma Lockheed Martin. Już niebawem statek zostanie „powołany do życia” z uwagi na zakończenie testów procedur dot. uruchomienia komputerów i systemów awioniki.

Prace postępują zgodnie z planem pomimo niewielkiego opóźnienia, które powstało na skutek pojawienia się trzech pęknięć na strukturze szkieletu statku w czasie testów w listopadzie zeszłego roku (trzecie zdjęcie w galerii). Technicy po przeanalizowaniu uszkodzeń zaprojektowali i zainstalowali dedykowane elementy wzmacniające, zadaniem których będzie przenoszenie obciążeń.

Równolegle trwają czynności związane z budową modułu serwisowego oraz sekcją łączącą z górnym stopniem rakiety, która wyniesie statek na orbitę. Na marzec zaplanowano operację pokrycia złożonej osłony termicznej ablacyjną powłoką (AVCOAT) chroniącą statek w czasie wejścia w atmosferę. To właśnie zdolność przetrwania podróży powrotnej będzie przede wszystkim sprawdzona w czasie eksperymentu EFT-1 latem 2014 roku. Dane zebrane w czasie tego testu będą kluczowe dla Krytycznego Przeglądu Projektu (CDR), który odbędzie się w połowie 2015 roku.

W czasie eksperymentu EFT-1 statek Orion wyniesiony zostanie na wysokość około 5800 km nad Ziemię przy pomocy rakiety Delta IV Heavy. Po paru godzinach kapsuła powróci z prędkością około 8000 km/h większą od tej, z jaką z orbity wracały amerykańskie promy kosmiczne. Obecnie w ośrodku badawczym Ames Research Center trwają testy konfiguracji Orion+Delta IV Heavy w tunelu aerodynamicznym. Badania mają na celu dostarczenie danych nt. aerodynamiki tego zestawu w czasie wznoszenia (obecnie sprawdzane są parametry lotu z prędkością ponaddźwiękową).

Na samym szczycie statku Orion zamontowana zostanie w połowie aktywna wieżyczka ratunkowa LAS (Launch Abort Motor), która w trakcie nominalnych misji odpowiadać będzie za awaryjną możliwość odłączenia się od wznoszącej się rakiety. Pracami nad modułem LAS zajmuje się firma ATK.

Tymczasem NASA, rozwijając początkową wersję nowej, ciężkiej rakiety SLS, z uwagi na charakter inicjatywy, będącej projektem państwowym, angażuje również instytuty naukowe  do pracy nad opracowaniem modyfikacji do późniejszej, bardziej zaawansowanej i cięższej wersji rakiety. Agencja przeznaczyła ostatnio dziewięciu uniwersytetom granty o łącznej wartości 2,25 mln dolarów na przeprowadzenie badań nad rozwojem określonych technologii. Prace dotyczyć mają m.in. udoskonalaniem napędu, wdrażaniem do zastosowania nowych materiałów, ulepszonym metodom fabrykacji, tworzeniem zmodernizowanych systemów awioniki czy oprogramowania.

Prace nad silnikiem drugiego stopnia

Jednostką napędową, która w przyszłości zasilać będzie górny stopień rakiety SLS, jest aktualnie testowany przez firmę Pratt & Whitney Rocketdyne silnik J-2X. W ubiegłym roku przeprowadzono 34 testy silnika o numerze 10001 oraz układu napędowego (tzw. powerpack’a). Teraz inżynierowie rozpoczęli testowanie kolejnego silnika (numer 10002) na stanowisku testowym A-2 Test Stand w ośrodku Stennis Space Center (NASA). Pierwsze odpalenie w tym roku miało miejsce 15 lutego i trwało 35 sekund.

{youtube}ETI1BhSUm5c{/youtube}
Materiał wideo z pierwszego w 2013 roku testu silnika J-2X / Credits: youtube.com, SpaceFellowship

Po zakończeniu serii testów na A-2 silnik trafi na stanowisko A-1 Test Stand, gdzie dojdzie do pierwszej weryfikacji systemów mechanicznych (odpowiadających np. za zdolność wychylania dyszy) projektowanego J-2X. Celem wszystkich testów jest weryfikacja i demonstracja możliwości nowej jednostki napędowej. Inżynierowie sprawdzają m.in. zachowanie silnika przy zróżnicowanym ciśnieniu paliwa i utleniacza (płynnego wodoru i tlenu) czy jego dyszy wystawionej na wyższą temperaturę niż we wcześniejszych testach.

Prace nad rakietami dodatkowymi

Podczas startu rakiety SLS prócz silników pierwszego stopnia działać będą również dodatkowe stopnie wspomagające, które w pierwszych misjach będą egzemplarzami opartymi o znane z programu promów kosmicznych dopalacze SRBs (Solid Rocket Boosters). Docelowo jednak NASA będzie chciała wykorzystać zaawansowane stopnie wspomagające na paliwo ciekłe, nad koncepcją których pracują w ramach 30-miesięcznych kontraktów 4 firmy: ATK Launch Systems Inc., Dynetics Inc., Northrop Grumman Corporation Aerospace Systems oraz wyłoniona niedawno firma Aerojet z Sacramento w Kalifornii.

W ramach podpisanych z agencją NASA umów firmy rozwiną swoje koncepcje zaawansowanych stopni wspomagających oraz zbudują pierwsze układy demonstracyjne. Wartość kontraktu firmy Aerojet wyceniana jest na 23,3 mln dolarów i obejmuje prace nad obniżeniem ryzyka oraz poprawy dojrzałości swojego projektu w sensie technicznym. Aerojet zbuduje m.in. pełnowymiarowy główny iniektor oraz komorę spalania, a następnie przeprowadzi serię testów, w czasie których weryfikacji poddana zostanie sprawność elementów oraz stabilność procesu spalania.

{module[346]}

W pierwszych lotach rakiety SLS, której nośność będzie wynosiła 70 ton metrycznych (w stosunku do docelowych 130), wykorzystane zostaną stopnie dodatkowe w dużym stopniu oparte o znane SRB, które budowane były przez firmę ATK. Prace przygotowujące te elementy do pierwszych misji firma ATK prowadzi obecnie razem z agencją NASA.

30 stycznia ATK wraz z NASA przeprowadziła drugi z serii zaplanowanych testów układów awioniki i systemów kontroli o nazwie FCT-2 (Flight Control Test 2). W ramach tego testu zweryfikowano działanie w niewielkim stopniu zmodyfikowanego systemu kontroli wektora ciągu TVC (Thrust Vector Control), nowego układu awioniki oraz urządzenia ESE (Electronic Support Equipment). To ostatnie zostało zaprojektowane i zbudowane w połowie lat siedemdziesiątych ubiegłego wieku, będąc sukcesywnie wykorzystywane przez silniki stopni dodatkowych RSRM (Reusable Solid Rocekt Motor) we wszystkich misjach promów kosmicznych.

Polecamy również:

(NASA, NSF, SFN, SFS)

Moduł załogowy statku Orion w budynku Operations and Checkout Building w KSC / Credits: NASA/Ben SmegelskyPękniecie na strukturze kapsuły Orion / Credits: NASAModuł Parachute Compartment Drop Test Vehicle do testów systemu spadochronów statku Orion / Credits: NASAUrządzenia zamontowane po wewnętrznej stronie pięciosegmentowego SRB (rakiety wspomagającej dla SLS w pierwszych misjach) / Credits: ATKSchemat statku Orion MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle) / Credits: NASA

Share.

Comments are closed.