Űrvilág.hu - Startra készen (1. rész)

Űrkutatás, űrtevékenység - űrvilág.hu űrkutatási hírportál

Startra készen (1. rész)

2022.08.26. 07:45 Artemis, A Holdnál, Orion, Ares, SLS

Számtalan (nem csekély) halasztás után a NASA Space Launch System (SLS) óriásrakétája végre készen áll első bevetése, az Artemis–1 küldetés indulására.

Az első küldetés előzményeiről és várható eseményeiről a Space Review portálon Jeff Foust főszerkesztő írt cikket, ezt ismertetjük az alábbiakban.

Több mint egy évtizeden át a Space Launch System (SLS) csak a képzeletünkben lebegett, bár a maguk fizikai valóságában létező alkatrészei, egységei épültek, szerte az Egyesült Államokban, amire a NASA évente több mint 2 milliárd dollárt költött. A rakéta egésze azonban csak elméletben létező, és egyre több év csúszással készülő valami volt, egészen idén márciusig, amikor először gördült ki a szerelőcsarnokból. Addig a NASA csak időről időre változó rajzokat és animációkat hozott nyilvánosságra arról, ahogyan az óriásrakéta majd elhagyja a Kennedy Űrközpont 39B indítóállását.

A NASA Space Launch System (SLS) hordozórakétája orrában az Orion űrhajóval az augusztus 29-re tervezett startot várja. (Kép: NASA / Joel Kowsky)

A kép néhány napon belül gyökeresen megváltozhat. A rakéta a tervek szerint augusztus 29-én, helyi idő (EDT) szerint 8:33-kor (12:33 UTC, magyar idő szerint 14:33) indul első útjára, orrában az Orion űrhajóval (a lentebb látható információs ábrán 1). Ez az időpont az első indítási ablak kezdete, az ablak hossza 2 óra. (Ha akkor nem sikerülne a start, akkor a következő, ugyancsak két órás indítási ablak szeptember 2-án 12:48 EDT-kor nyílik, majd a harmadik szeptember 5-én 17:12 EDT-kor, de ez már csak 90 percig marad nyitva.) Az áprilisi sikertelen próbálkozások után júniusban elvégzett tesztek sikere nyomán a szakemberek egyre biztosabbak abban, hogy minden készen áll a startra, a célegyenesben vannak és már csak az utolsó simítások vannak hátra.

Az egyik legnehezebb probléma, amelyet az utolsó hetekben meg kellett oldani, a biztonsági repülésmegszakító rendszerrel (FTS, flight termination system) kapcsolatos. Ez az a szerkezet, amelyikkel emelkedés közben megsemmisíthető a rakéta, ha letérne a kijelölt pályájáról. Az FTS a rakéta törzsében, a két üzemanyagtartály között helyezkedik el, olyan helyen, ahol az indítóállásban már nem lehet hozzáférni, csak akkor, ha a rakétát visszatolják a szerelőcsarnokba. A szerelőcsarnokban a rakéta starthelyre szállítása előtti utolsó művelet az FTS akkumulátorainak feltöltése volt. Az Űrhaderő azonban csak 20 napra ad engedélyt az FTS használatára, attól számítva, hogy az akkumulátorokat behelyezik és ellenőrzik. Ez 15 nappal az első indítási kísérlet tervezett időpontja előtt történt, tehát a NASA-nak csak öt napja marad a startra. A fentiek értelmében ez azt jelenti, hogy ha az első indítási ablakból kicsúsznak, akkor a másodikat használhatják ugyan, a harmadikat azonban nem, mert a szeptember 5-i időpont már túl van az Űrhaderő által engedélyezett időponton. A NASA augusztus 12-én bejelentette, hogy feljegyzésben kérték az Űrhaderőtől a határidő 20 napról 25-re történő meghosszabbítását, hogy szükség esetén a harmadik indítási ablakot is használhassák. Ha valamilyen okból szeptember 5-én sem sikerülne a start, akkor az SLS-t vissza kell vinni a szerelőcsarnokba, ami viszont azzal a veszéllyel fenyeget, hogy még a szeptember 20. és október 4. közötti indítási ablakokról is lemaradnának. Ugyanakkor a probléma jelzi, hogy az FTS a jövőben is jelentős csúszásokat okozhat.

Mivel a start előkészületei álltak a szakemberek figyelmének középpontjában, kevesebb hangsúlyt kapott maga az Artemis–1 küldetés, így érdemes annak várható eseményeit is áttekinteni. A 42 naposra tervezett repülés során az immár több mint 15 éve készülő Orion űrhajónak bizonyítania kell, hogy készen áll űrhajósok szállítására. A legkritikusabb mozzanatra azonban egészen a küldetés végéig kell várni, akkor kell az Orion hővédő pajzsának bizonyítania, hogy az űrhajó átvészeli a körülbelül 40 000 km/h sebességű belépést a földi légkörbe. A küldetés másik fontos célja az Orion életfenntartó rendszerének, hajtóműveinek, kommunikációs rendszerének és sok más egységének egyenkénti és együttes tesztelése. A harmadik fontos feladat a csobbanással kapcsolatos. A kabin mintegy 100 kilométerre a kaliforniai San Diegótól érkezik a Csendes-óceán vizére. Most vizsgáznak élesben a kabint az óceánból kihalászó mentőalakulatok, majd a kabint további vizsgálatokra a partra szállítják. (A küldetés tervezésénél fontos szempont volt, hogy a leszállás nappal történjék.) Amikor a későbbi küldetések során a kabin űrhajósokkal a fedélzetén száll le, akkor az űrhajósokat a csobbanástól számított két órán belül a mentőhajó orvosi rendelőjébe kell szállítani.

Az Artemis–1 küldetés főbb eseményei a NASA információs ábráján. A zöld odaút, a szürke Hold körüli keringés és a kék visszaút fontosabb eseményeinek az ábra szerinti számát a szövegben jelezzük. A Hold körüli DRO pályán az Orion 70 ezer km (az ábrán: 38 000 tengeri mérföld) felszín fölötti magasságban kering, Ilyen távolságban mintegy 10 nap a Hold körüli keringési ideje. (Összehasonlításképpen: az Apollo-űrhajók parancsnoki kabinja sokkal alacsonyabb, kb. 2 óra keringési idejű pályán keringett a Hold körül. (A kép nagyobb változatban: NASA)

Valamivel több mint 8 perccel a start után az Orion és az SLS második fokozata, a köztes kriogén hajtóműfokozat (ICPS, Interim Cryogenic Propulsion Stage) leválik az első fokozatról. A start után 51 perccel rövid időre beindítják az ICPS-t, hogy megemeljék a pálya perigeummagasságát. A hajtómű hosszabb ideig tartó (18 perces) működtetésére körülbelül 1 óra 37 perccel a start után kerül sor, az a manőver a Hold felé vezető pályára történő áttérés (TLI, translunar injection) (az információs ábrán 6). Röviddel a hajtómű leállítása után az immár a Hold felé tartó Orion leválik az ICPS-ről. Öt nappal később mintegy 100 kilométerre megközelíti a Hold felszínét (9), ahol ekkor hintamanőverrel és a szervizmodul főhajtóművével módosítják a pályáját, aminek hatására négy nappal később az Orion úgynevezett távoli retrográd pályára (DRO, distant retrograde orbit) áll a Hold körül (10). A NASA közlése szerint azért használják – először és utoljára – ezt a pályát, mert a pálya rendkívül stabil, az űrhajó kevés üzemanyag felhasználásával a pályáján tartható. Az Artemis-program első személyzetes repülése, az Artemis–2 küldetés szabad visszatérésű pályán (free-return trajectory) kerüli meg a Holdat, míg az Artemis–3 és a további küldetések az úgynevezett elliptikus, közel egyenes (azaz erősen elnyúlt) halo pályát (NRHO, elliptical near-rectilinear halo orbit) használják, amelyről könnyen elérhetők a Hold poláris területei. (Erről a speciális pályáról, amelynek kipróbálására nemrég indult a CAPSTONE űrszonda, itt írtunk részletesebben. – A szerk.) Az Orion körülbelül két hétig kering a Hold körül a mintegy 70 ezer km sugarú DRO pályán (11), majd miután másfélszer megkerülte a Holdat, a küldetés 24. napján saját hajtóművével módosítja a pályáját (12). Ennek hatására 11 nappal később hintamanővert végez a Hold mellett (13), és rátér a Föld felé vezető útjára, majd a start utáni 42. napon kb. 40 000 km/h sebességgel belép a légkörbe (16), majd csobban a Csendes-óceánon (17). A küldetés kritikus része a két Hold melletti közelrepülés (egyszer érkezéskor, másodszor a visszatérés előtt, az ábrán 9 és 13), mindkettőnél kicsi a manőver hibahatára. Ha az elsőt elvétik, akkor az Orion nem áll DRO pályára, és feladatainak csak egy részét tudja végrehajtani. Ha viszont a második manőver nem sikerül, akkor az űrhajó örökre elvész.