Найнебезпечніший момент місії Artemis II — це запуск чи вихід на місячну орбіту, а фінальний спуск. Коли космічний корабель Orion повертатиметься з Місяця, він увійде в атмосферу Землі на швидкості, що перевищує 30 швидкостей звуку, що піддасть екіпаж впливу екстремального жару і колосальних фізичних навантажень.
Фінальний етап: управління місією та підготовка
Завершальна стадія 10-денної місії розпочнеться зі скоординованих дій польотних директорів та екіпажу з чотирьох осіб: командира Ріда Вайсмана, пілота Віктора Гловера, Крістини Кок та Джеремі Хансена.
У міру наближення до завершення місії Центр управління польотами NASA виконає чітку послідовність дій:
– Прикінцевий гальмівний імпульс: Невелике включення двигунів у космосі направить капсулу Orion до конкретної зони пошуку та порятунку в Тихому океані, на захід від Сан-Дієго, штат Каліфорнія.
– Підготовка екіпажу: Після пробудження астронавти отримають зведення про місцеві погодні умови та інструкції щодо закріплення всього незакріпленого спорядження перед тим, як одягнути скафандри.
– Резервування систем: Інженери активують резервне програмне забезпечення, щоб гарантувати, що капсула зможе автономно провести навігацію крізь атмосферу у разі відмови основного комп’ютера.
Уроки Artemis I: вирішення проблеми теплозахисного екрану
Профіль входу в атмосферу для Artemis II був багато в чому скоригований з урахуванням уроків, отриманих під час безпілотної місії Artemis I. Під час польоту інженери виявили, що фрагменти теплозахисного екрану Orion несподівано відокремилися під час спуску.
Причиною було названо “накопичення тиску газу” під час “стрибкового” входу – маневру, при якому капсула злегка “відскакує” від верхніх шарів атмосфери, щоб скинути швидкість. Хоча представники NASA підкреслили, що це пошкодження не зазнало б екіпажу небезпеки, воно залишається критично важливою технічною перешкодою.
Щоб мінімізувати цей ризик, NASA вирішило використовувати метод “висотного” входу, замість того, щоб повторювати глибокий “відскок”, що використовувався в Artemis I.
Цей м’якіший шлях передбачає занурення в атмосферу і вихід з неї з менш різкими підйомами і падіннями, що знижує інтенсивність стрибків тиску газу і утримує температуру в безпечнішому і передбачуваному діапазоні.
Фізика входу в атмосферу: плазма та перевантаження
Перехід із глибокого космосу в атмосферу Землі – це процес бурхливого фізичного перетворення. Приблизно за 20 хвилин до входу службовий модуль, що містить сонячні батареї та основний двигун, від’єднається та згорить в атмосфері. Це залишить капсулу з екіпажем віч-на-віч зі стихією.
Спуск супроводжується кількома екстремальними фізичними явищами:
– Екстремальна швидкість: Orion увійде в атмосферу на швидкості близько 40 000 км/год (25 000 миль/год), потенційно досягаючи швидкості 39 Махов, що перевершить рекорди місій «Аполлон».
– Термічна інтенсивність: У міру стиснення повітря перед капсулою температура злетить приблизно до 2760 градусів Цельсія (5000 градусів за Фаренгейтом), створюючи оболонку з плазми, яка може на короткий час перервати радіозв’язок.
Термічна інтенсивність: У міру стиснення повітря перед капсулою температура злетить приблизно до 2 760 °C, створюючи шар плазми, який може на короткий час перервати радіозв’язок.
– Фізичне навантаження: Екіпаж зазнає перевантаження приблизно в 3,9G, що означає, що вони відчують, як їхня вага збільшиться майже в чотири рази, притискаючи їх до крісел.
Приземлення: з вогняної кулі в океан
Як тільки космічний корабель скине достатню швидкість за рахунок тертя про атмосферу, механічна послідовність забезпечить фінальний спуск:
1. Гальмові парашути: Розгорнуться два невеликі парашути для стабілізації орієнтації капсули.
2. Основні парашути: Три великі помаранчеві парашути будуть розкриватися поетапно, щоб уповільнити апарат до безпечної швидкості.
3. Контрольоване падіння: Малі маневрові двигуни нахилять капсулу, щоб забезпечити падіння на хвилі Тихого океану під оптимальним кутом.
Після приводу NASA спостерігатиме за капсулою протягом двох годин, щоб переконатися, що внутрішня температура стабілізувалася в міру остигання апарату в океані.
Висновок
Повернення Artemis II – це високоризиковане поєднання передової фізики та досконалої інженерної думки. Скоригувавши траєкторію польоту, щоб вирішити проблеми з теплозахистом, NASA прагне безпечно пройти крізь вогненну кулю і повернути екіпаж з місячних рубежів на Землю.
