Самый опасный момент миссии Artemis II — это не запуск или выход на лунную орбиту, а финальный спуск. Когда космический корабль Orion будет возвращаться с Луны, он войдет в атмосферу Земли на скорости, превышающей 30 скоростей звука, что подвергнет экипаж воздействию экстремального жара и колоссальных физических перегрузок.
Финальный этап: управление миссией и подготовка
Завершающая стадия 10-дневной миссии начнется с скоординированных действий полетных директоров и экипажа из четырех человек: командира Рида Уайсмана, пилота Виктора Гловера, Кристины Кок и Джереми Хансена.
По мере приближения к завершению миссии Центр управления полетами NASA выполнит четкую последовательность действий:
— Заключительный тормозной импульс: Небольшое включение двигателей в космосе направит капсулу Orion к конкретной зоне поиска и спасения в Тихом океане, к западу от Сан-Диего, штат Калифорния.
— Подготовка экипажа: После пробуждения астронавты получат сводку о местных погодных условиях и инструкции по закреплению всего незакрепленного снаряжения перед тем, как надеть скафандры.
— Резервирование систем: Инженеры активируют резервное программное обеспечение, чтобы гарантировать, что капсула сможет автономно провести навигацию сквозь атмосферу в случае отказа основного компьютера.
Уроки Artemis I: решение проблемы теплозащитного экрана
Профиль входа в атмосферу для Artemis II был во многом скорректирован с учетом уроков, полученных во время беспилотной миссии Artemis I. Во время того полета инженеры обнаружили, что фрагменты теплозащитного экрана Orion неожиданно отделились во время спуска.
Причиной было названо накопление давления газа во время «прыжкового» входа — маневра, при котором капсула слегка «отскакивает» от верхних слоев атмосферы, чтобы сбросить скорость. Хотя представители NASA подчеркнули, что это повреждение не подвергло бы экипаж опасности, оно остается критически важным техническим препятствием.
Чтобы минимизировать этот риск, NASA решило использовать метод «высотного» входа, вместо того чтобы повторять глубокий «отскок», использовавшийся в Artemis I.
Этот более мягкий путь предполагает погружение в атмосферу и выход из нее с менее резкими подъемами и падениями, что снижает интенсивность скачков давления газа и удерживает температуру в более безопасном и предсказуемом диапазоне.
Физика входа в атмосферу: плазма и перегрузки
Переход из глубокого космоса в атмосферу Земли — это процесс бурного физического преобразования. Примерно за 20 минут до входа служебный модуль, содержащий солнечные батареи и основной двигатель, отсоединится и сгорит в атмосфере. Это оставит капсулу с экипажем один на один со стихией.
Спуск сопровождается несколькими экстремальными физическими явлениями:
— Экстремальная скорость: Orion войдет в атмосферу на скорости около 40 000 км/ч (25 000 миль/ч), потенциально достигая скорости в 39 Махов, что превзойдет рекорды миссий «Аполлон».
— Термическая интенсивность: По мере сжатия воздуха перед капсулой температура взлетит примерно до 2 760 градусов Цельсия (5 000 градусов по Фаренгейту), создавая оболочку из плазмы, которая может на короткое время прервать радиосвязь.
Термическая интенсивность: По мере сжатия воздуха перед капсулой температура взлетит примерно до 2 760 °C, создавая слой плазмы, который может на короткое время прервать радиосвязь.
— Физическая нагрузка: Экипаж испытает перегрузку примерно в 3,9G, что означает, что они почувствуют, как их вес увеличится почти в четыре раза, прижимая их к креслам.
Приземление: из огненного шара в океан
Как только космический корабль сбросит достаточную скорость за счет трения об атмосферу, механическая последовательность обеспечит финальный спуск:
1. Тормозные парашюты: Развернутся два небольших парашюта для стабилизации ориентации капсулы.
2. Основные парашюты: Три больших оранжевых парашюта будут раскрываться поэтапно, чтобы замедлить аппарат до безопасной скорости.
3. Контролируемое падение: Малые маневровые двигатели наклонят капсулу, чтобы обеспечить падение на волны Тихого океана под оптимальным углом.
После приводнения NASA будет наблюдать за капсулой в течение примерно двух часов, чтобы убедиться, что внутренняя температура стабилизировалась по мере остывания аппарата в океане.
Заключение
Возвращение Artemis II — это высокорискованное сочетание передовой физики и совершенной инженерной мысли. Скорректировав траекторию полета, чтобы решить проблемы с теплозащитой, NASA стремится безопасно пройти сквозь «огненный шар» и вернуть экипаж из лунных рубежей на Землю.
