Artemis II missioon mis alustab oma tagasipöördumist Maale, seisab silmitsi oma teekonna kõige õrnema osaga: Orioni kosmoselaeva tagasisisenemine Maa atmosfääri ja sellele järgnenud sukeldumine Vaiksesse ookeani. Pärast enam kui üheksa päeva kestnud Kuu ümber reisimist ja ajaloolist möödalendu selle kaugemast küljest valmistub kapsel koju naasmiseks, mis koondab suure osa riskist kõigest veerandtunni sisse.
Selle lühikese aja jooksul liigub Orion liikumisest peaaegu 40.000 kilomeetrit tunnis jääma praktiliselt paigale merepinnale, taludes metalle sulatavaid temperatuure ja gravitatsioonijõude, mis mitmekordistavad astronautide kaalu. Iga sisenemisnurga kraad, iga mootori käivitamise sekund ja iga langevarju avamine on osa äärmiselt täpsest koreograafiast, millest sõltub meeskonna elu.
Tagasiteekond, mida juhib gravitatsioon ja millimeetrine täpsus
Pärast Kuust möödalendu on Orioni kapsel jätkanud hoolikalt arvutatud tagasiteekus Kuu ja Maa gravitatsioon toimib peaaegu nagu kosmiline köievedu. Mitme päeva jooksul on abimootorite väikesed pursked trajektoori kohandanud nii, et kosmoselaev jõuaks atmosfääri sisenemise täpsesse punkti.
Viimastel tundidel enne taassisenemist tehakse trajektoori korrigeerimise manöövreid (RTCB), et peenhäälestada nurk, mille all kapsel läbistab õhu ülemisi kihteVeamarginaalid on minimaalsed: pisut liiga väike nurk võib põhjustada kosmoselaeva atmosfäärist põrkamise ja kosmoses kadumamineku; liiga järsk nurk aga tõstaks G-jõud ja termilised koormused potentsiaalselt surmava tasemeni.
Vahetult enne atmosfääriga kokkupuudet toimub kriitiline eraldumine: Euroopa teenindusmoodul eraldubvõttes endaga kaasa suured mootorid, päikesepaneelid ja mõned elutoetussüsteemid, mis olid meeskonnaga reisi ajal kaasas olnud. Sellest hetkest alates oli astronautide ainus kilp termilise põlengu vastu meeskonna kapsel ise ja selle ablatiivne kuumakilp.
Sel hetkel suunavad kaksteist väikest reaktsioonikontrolli jõuallikat sõidukit tohutu täpsusega nii, et kuumakilp lööb atmosfääris esimesenainseneride määratud täpse nurga all. Väikseimgi kõrvalekalle võib olla määravaks teguriks kontrollitud laskumise ja tagasipöördumatu punkti vahel.
Jõhker kokkupõrge atmosfääriga: plasma, äärmuslik kuumus ja raadiokatkestus
Kulminatsioon saabub siis, kui Orion ületab nn. sisendliidesumbes 120–122 kilomeetri kõrgusel. Sellel kõrgusel pole veel tihedat õhku, kuid kiirus on nii suur – üle 30 korra suurem helikiirusest –, et kuumakilbi ette kogunev gaas surutakse jõuliselt kokku.
Nendes tingimustes ei ole õhul aega kõrvale liikuda ja see muutub ülekuumendatud plasmamille temperatuur ületab 2.700 °C ja mõnes sisselaskeprofiilis ulatub isegi 3.000 °C-ni. Kuumus ei tulene mitte niivõrd hõõrdumisest, kuivõrd gaasi jõhkrast kokkusurumisest kapsli "seina" vastu.
See plasmakest, mis laeva ümbritseb, põhjustab tuntud sidekatkestusUmbes kuueks minutiks on raadiosignaalid blokeeritud ja Maal asuv missioonikeskus kaotab meeskonnaga otsese kontakti. Praktikas saab Houston loota ainult kosmoselaeva automatiseeritud süsteemidele ja enne atmosfääri naasmist tehtud ennustustele.
Kapsli sees jälgivad astronaudid ioniseeritud gaasi oranži ja punakat kuma, mis aknaid lakub, samal ajal kui esimesed värinad konstruktsiooni raputavad. Pärast mitut päeva kaaluta olekus nende sisekõrv ja selle tasakaalusüsteem Neid tabavad ootamatult intensiivne kiirendus, mis omakorda soodustab iiveldust ja desorientatsiooni.
Kosmoseaparaadi laskumisel atmosfääri tihedamatesse kihtidesse muutub aeglustus äärmuslikuks. Insenerid on konstrueerinud trajektoori, mis jaotab pidurdusjõu mitme minuti peale, nii et Maksimaalsed G-jõud on vahemikus 4 kuni 7 GSellegipoolest on meeskonna jaoks tunne, nagu tohutu raskus suruks neile rinda ja süda näeks vaeva, et verd ajju pumpada.
Soojuskilbi otsustav roll pärast Artemise I probleeme
Selles põrgulikus keskkonnas sõltub Orioni ellujäämine temast ablatiivne kuumakilpValmistatud Avcoat materjalist. Selle tööpõhimõte seisneb kihtide kaupa põletamises ja mahakoorimises, kandes osa kuumusest endaga kaasa ja hoides kapsli sisemuse ohutus vahemikus.
See komponent saabub Artemis II-le aga erilise tähelepanu all. Mehitamata Artemis I missiooni ajal 2022. aastal... oodatust suurem erosioon Mõnes kilbi piirkonnas, kuigi see täitis oma funktsiooni ja kapsel naasis tervena, ületas materjali käitumine projekteerimispiire, tekitades inseneride ja väliste retsensentide seas muret.
Süsteemi täieliku asendamise asemel on NASA otsustanud reguleerige tagasisisenemise profiiliSeekord on sisenemisnurk mõnevõrra järsem, et vähendada äärmise kuumusega kokkupuuteaega. See otsus, mida toetab sõltumatu analüüs, kuid mis pole ilma vaidlusteta, muudab selle tagasituleku oluliseks proovikiviks kilbi efektiivsuse hindamiseks tulevastel missioonidel.
Samuti on laual nn. „taassisenemine põrkega” või vahelejätmineSee tehnika võimaldab kapslil atmosfääri naasta, aeglustada ja enne lõplikku laskumist uuesti lühikest aega tõusta. See protsess jaotab soojuskoormuse ühtlasemalt ja annab parema kontrolli pritsimisala üle, mis on Vaikse ookeani väga kindlasse punkti maandumiseks ülioluline.
Selle manöövri võti peitub kosmoselaeva kiiruse, lennunurga ja kreeni juhtimise kombineerimises tohutu täpsusega. Liiga suur põrkamine võib põhjustada kapsli kontrollimatu atmosfäärist väljumise; liiga agressiivne manööver seevastu lükkaks G-jõud ja konstruktsioonipinged üle mehitatud missiooni puhul talutava piiri.
10–15 inimkeha jaoks kõige intensiivsemat minutit
Orioni taassisenemine pole mitte ainult inseneriteaduslik väljakutse, vaid ka ... füsioloogiline karistus See on meeskonna jaoks piir. Pärast umbes kümmet päeva mikrogravitatsioonis on keha kohanenud kaaluta keskkonnaga ja järsku peab see tegelema kiirendustega, mis on mitu korda suuremad kui Maal.
Esimestel minutitel pärast atmosfääri naasmist hakkavad G-jõud suurenema. Astronaudid kinnitatakse kõhuli asendisse, näoga ülespoole, et jaotab koormuse paremini kogu keha ulatuses ja takistada surve koondumist seljale või kaelale. Sellegipoolest on tunne, nagu suruks rinnale suur raskus, mis raskendab hingamist.
Mikrogravitatsioonis ühtlase jaotumisega harjunud veri surutakse ootamatult alajäsemete poole. Et aju hapnikust ilma ei jääks ja G-koormust (G-LOC) ei kogeks, astronaudid... Nad pingutavad pidevalt oma kõhu- ja jalalihaseidja kasutage kompressioonrõivaid, mis aitavad säilitada verevoolu ülakehas.
Samal ajal kogeb närvisüsteem märkimisväärset desorientatsiooni. Pärast päevi keskkonnas, kus üles- ja allavoolu ei ole, saab aju taas üheselt mõistetavaid signaale gravitatsioonist ja kiirendusest. See järsk üleminek viib sageli ... kosmosehaigus oma tagasitulekufaasis, millega kaasnevad iivelduse, külma higi ja peapöörituse sümptomid.
Jada jätkub järkjärgulise aeglustumisega tänu atmosfäärile endale, mis toimib hiiglasliku õhupidurina. Meeskonna jaoks tähendab iga vibratsioon, iga heli muutus ja iga raputus ameerika mägede sõitu, kus neil on protseduuride järgimise ja süsteemide usaldamise kõrval vähe manööverdamisruumi.
Langevarjude koreograafia ja kokkupõrge Vaikse ookeaniga
Kui suurima kuumuse ja G-jõu faas on möödas, siseneb kapsel laskumise viimane osaMitme kilomeetri kõrgusel eraldub Orioni esiosa kaitsev ülemine kate, paljastades üheteistkümnest järjestikku töötavast langevarjust koosneva süsteemi.
Esmalt avanevad pilootlangevarjud, stabiliseerides kapslit ja vähendades selle kiirust hüperhelikiiruselt mõnesaja kilomeetrini tunnis. Seejärel suured peamised langevarjudmis aeglustavad kukkumist pritsimise hetkel kiiruseni umbes 30 km/h.
Iga ava on nagu terav "piitsahoop" konstruktsioonile ja astronautide kehadele, kes tunnevad oma kaela ja selja järske tõmblusi. Selleks hetkeks on kogunenud füüsiline väsimus märkimisväärne: nad on kogenud kuni 4-7 G tugevusi, äärmise kuumuse keskkonda ja... sidekatkestus mille jooksul nad ei saa teha muud, kui järgida protokolli ja oodata Maaga ühenduse taastamist.
Viimane samm on kohtumine ookeaniga. Kuigi esmapilgul tundub kapsel lainetele õrnalt maanduvat, on umbes 30 km/h kiirusega löök seestpoolt tuntav kui väike liiklusõnnetusEriti pärast pingutust, mida keha on teinud taassisenemiseks. Pea tõstmine, käte ja jalgade liigutamine või lihtsalt rakmete lahti tegemine võib esimestel minutitel olla paras katsumus.
Ookeani taastumine ja selle olulisus tulevaste missioonide jaoks
Pritsimisalal California ranniku lähedal ja tuhandete kilomeetrite kaugusel Hispaaniast asub NASA ja USA mereväe koordineeritud päästeoperatsioonKapsli asukoha määramise, kinnitamise ja stabiliseerimise eest vastutavad sellised laevad nagu USS John P. Murtha, MH-60 helikopterid ja spetsialiseerunud sukeldujate meeskonnad.
Alus saab hõljuda mitmes asendis – vertikaalselt, tagurpidi või küljel – ja selleks on tal isetäituvad ujuvturvapadjad et see evakueerimiseks õigesti paigutada. See protsessi osa viiakse samuti läbi väga rangete protokollide järgi, nii meeskonna kui ka päästemeeskondade endi ohutuse tagamiseks.
Kui on kinnitust leidnud, et lähiümbruses ei ole riistvarajäätmetest ega ohtlikest ainetest tulenevat ohtu, avavad päästemeeskonnad luugi. Astronaudid jäävad tavaliselt mõistliku aja jooksul sisse, et teha esmased tervisekontrollid ja hinnata oma seisundit pärast naasmist. Hiljem transporditakse nad helikopteriga. kuni laeva tekini, kus nad leiavad spetsiaalselt kosmosemissioonide jaoks loodud meditsiiniseadmeid.
Järgnevatel tundidel nihkub fookus tehniliselt ellujäämiselt füüsilisele taastumisele. Keha peab kohanema Maa gravitatsiooniga ja ülesannetega, mis näiliselt on nii lihtsad nagu kõval pinnal kõndimine. See kohanemisperiood on ülioluline mitte ainult meeskonna tervise, vaid ka andmete kogumise seisukohast, mida kasutatakse... täiustada tulevaste missioonide protokolle.
Orioni kosmosesondi atmosfääri naasmisega mitte ainult ei lõpeta Artemis II kümnepäevast teekonda ümber Kuu, vaid testib mõne minutiga ka kuumakilbi vastupidavust, naasmismanöövri usaldusväärsust ja inimkonna võimet taluda äärmuslikku gravitatsiooni, kuumuse ja plasma keskkonda. Selle õrna tagasipöördumise edu on Euroopa ja tema rahvusvaheliste partnerite jaoks ülioluline, et jätkata Kuu programmi edendamist ja julgeda lähiaastatel ette võtta veelgi ambitsioonikamaid missioone meie satelliidi pinnale.
