La NASA anuncia nuevos plazos para el programa ARM
La NASA especificó el momento en que los astronautas aterrizan en un asteroide; más precisamente, las fechas de dos astronautas que visitan un adoquín cerca de la luna
El anuncio de los planes de la NASA para el programa ARM (Misión de redireccionamiento de asteroides - una misión de redireccionamiento de asteroides) en nuestra prensa no despertó mucho interés.La esencia de la noticia está en nuestros medios: las fechas límite para lanzar un remolcador para volar a un asteroide y capturar adoquines allí (para transportarlo a la órbita de la Luna) ahora se han cambiado de 2019 a 2021, las fechas de vuelo de los astronautas para este adoquín han cambiado de 2024 a diciembre de 2026 .
La razón de la falta de interés generalizado es simple: ¿cuántas veces la NASA cambió el tiempo? Esto ya no es interesantepara nadie ... La tendencia a cambiar los plazos y la financiación incierta ya se ha discutido; esto ya se describió en detalle en la sección de Cosmonáutica (usando el ejemplo del desarrollo de la nave espacial Orion) en 2014 .Luego, el cambio del vuelo tripulado a 2024 pareció un fracaso.Ahora ha "fracasado" durante un par de años en el futuro ...En los medios de comunicación estadounidenses, hay indicios de que los últimos cambios en las fechas también están asociados con el "sabotaje" de la cámara baja del parlamento estadounidense, lo que requiere acortar el proyecto ARM y reenfocar los esfuerzos de la NASA en la luna ( trabajar en su superficie). Ya escribí sobre esto aquí .Entonces, la directora del programa ARM, Michele Gates, señaló en un artículo de SpaceNews con sus consejos:A pesar de que en su discurso en la conferencia no mencionó directamente el lenguaje de comunicación de la Cámara de Representantes del Parlamento, insinuó los desafíos que enfrentaba el programa. " El proceso es aún más sesgado políticamente de lo que he visto ", dijo sobre todo el proceso de noquear dinero bajo el programa de la NASA.
Hay informes en los medios estadounidenses que son más importantes que el momento y la lucha encubierta de la NASA (todavía impresionados por los objetivos establecidos por el presidente Obama en 2010 ) y un grupo de miembros del parlamento (que todavía esperan desplegar la NASA en las misiones lunares). Estas son tres noticias:En primer lugar: el objetivo del programa ARM (el asteroide en sí, desde donde el remolcador recogerá el adoquín) aún no se ha seleccionado, ¡se determinará a fines de 2020 o principios de 2021!Ahora la NASA está definida en la lista de 4 asteroides: Itokawa , Bennu , 2008 EV5 (no está en ruso en Wikipedia), 1999 JU3 . En el primer asteroide (o más bien, un montón de basura, bajo la influencia de la gravedad cerrada en algo así como un asteroide) definitivamente hay adoquines del tamaño correcto: había una nave espacial japonesa "Hayabusa" , tomó muestras de tierra de allí y fotografió paisajes.En segundo lugar: el cohete para lanzar el remolcador aún no se ha seleccionado, se están considerando 4 opciones, según los nuevos datos del 1 de agosto de 2016- 3 opciones, dos de las cuales aún no han volado.Tercero: la segunda parte del programa ARM, la Misión tripulada de redirección de asteroides tripulada (ARCM), parece estar basada en la buena y antigua misión EM-2 para probar la nave Orion. Es decir En lugar de la prueba planificada de la nueva nave Orion en la primera misión tripulada con una tripulación completa en órbita de la luna (llamada EM-2) habrá un vuelo al adoquín. Dos misiones en una botella: ahorro directo.Y al igual que la tripulación en este vuelo se reducirá de 4 a 2 personas. Sin embargo, se cuestionará la seguridad de la tripulación que realizará una misión tan difícil en el barco de Orión, que no ha sido suficientemente probada en los negocios.SLS y Orion - vuelos de prueba
No puede prescindir de una excursión a la historia del futuro cohete SLS superpesado y el barco Orion (Orion):para probarlos, la NASA primero concibió una misión no tripulada: Exploration Flight Test 1 o EFT-1 para lanzar el barco Orion (usando un cohete Delta Delta Heavy convencional) , ya que el cohete SLS aún no estaba listo) en órbita alta. Entonces la nave Orion regresó y entró en la atmósfera a una velocidad de 8.9 km / s. Esta misión fue exitosa el 5 de diciembre de 2014.Plan de la NASA para llevar a cabo dos misiones másEs para probar la conexión entre el cohete SLS y Orion. En 2012, se decidió: habrá dos vuelos en el espacio lunar: uno no tripulado - SLS-1 (EM-1 - Misión de exploración - Misión de investigación), uno con 4 astronautas - SLS-2 (EM-2).SLS-1 / EM-1: Luna no tripulada Orion alrededor de la luna en 2017 o 2018
En el otoño de 2018, esta misión comenzará con el lanzamiento de un nuevo cohete SLS, con el barco Orion a la luna.Se alega que la demora en completar esta misión fue causada por el hecho de que tanto el cohete SLS como la nave espacial Orion fueron diseñados para entregar astronautas a la ISS y evacuar desde allí . Pero para esto son demasiado caros y grandes: es lo mismo que martillar clavos de muebles con un mazo. Para vuelos a la ISS, lo más probable es que usen un cohete y un barco de la compañía privada SpaceX: Falcon 9 y Dragon. ¡El mismo Bill Gerstenmaier, jefe de los programas tripulados de la NASA, insiste en que al principio no había planes para usar la nave espacial Orion como transporte a la ISS!El lanzamiento de la nave en el camino a la luna puede ser llevado a cabo por un conjunto completo de candidatos diferentes.sobre el papel de la tercera etapa superior (etapa superior). Estos son los pasos superiores de los misiles Delta IV o Atlas.Lo principal es que esta etapa, nombrada en el proyecto Etapa de propulsión criogénica provisional (ICPS - Etapa criogénica reactiva temporal / intermedia), se paga y se entrega al centro espacial que lleva el nombre Kennedy (Florida) a más tardar el cuarto trimestre de 2016. La segunda etapa criogénica Delta (DCSS en la imagen a continuación) se
considera la favorita entre los candidatos : esta es la segunda etapa del cohete Delta IV Heavy, que pesa alrededor de 30.7-32.4 toneladas. Sobre el cohete Delta IV Heavy en la sección de Cosmonáutica recientemente hubo material interesante .Esta etapa adicional asegurará la dispersión extra de la nave Orion junto con el compartimento agregado (con un peso total de aproximadamente 24.2 toneladas) desde una órbita temporal muy incómoda (se eligen parámetros de 1800 x 93 km para la eliminación segura de la segunda etapa SLS de la órbita) a una más normal. La misma etapa debería proporcionar un delta-V de 3050 m / s para tres pulsos / correcciones (la aceleración en cada uno no es más de 2 g), como resultado del envío de un barco (con una carga adicional de 13 mini satélites del tipo CubeSat) a la luna. Las fases del vuelo pasivo, sin operación del motor, son de 50-270 minutos entre el primer y segundo impulso, y aún no se han determinado entre el segundo y el tercer impulso. Esta unidad de aceleración también se requiere para dar un impulso de "despedida" en la región de 50 m / s después de la separación de Orión, para no volar al lado de la Luna, presionando los nervios de la tripulación al peligro de colisión (en un momento en una situación similar es varias veces La tercera etapa del S-IVB del cohete Saturno-5 molestó mucho al capitán del Apollon-8 Bormann: después de una reunión con el centro de control, el barco lo adelantó, y luego el centro de control emitió una orden para drenar los tanques, lo que provocó un aumento de la velocidad: la etapa voló hacia adelante) .Además, el propio Orion, utilizando su compartimento agregado (módulo de servicio) bajo el nombre de European Service Module (ESM)Basado en el vehículo de transferencia automatizado europeo (ATV) y fabricado por la Agencia Espacial Europea (en forma de compensación para el uso de la ISS), Delta V puede agregar aproximadamente 1340 m / s a su velocidad.La ruta de vuelo cerca de la Luna también se describe en detalle : después de una revolución a 100 km de la superficie de la luna para maniobras gravitacionales, la nave vuela en una órbita elíptica alta 60-70 mil km más allá del lado lejano de nuestro satélite natural y allí pasa (Delta-V aproximadamente 300 m / s) hacia la notoria Órbita retrógrada lejana alrededor de la Luna (moviéndose a una velocidad de aproximadamente 0.2 km / s en la dirección opuesta al movimiento de la Luna alrededor de la Tierra) y permanece en ella durante 6 días (cubriendo aproximadamente un tercio de la circunferencia de esta órbita). Luego también lo deja, utilizando la maniobra gravitacional en una revolución cerca de la luna.
¿Cuál es el beneficio de la Órbita retrógrada distante (DRO) en general y la Luna en particular? Es estable y para la transición de él aLos puntos de Lagrange L1 o L2 (ambos ligeramente dentro de esta órbita) requieren un pulso de solo 15 m / s. Pero nunca se ha lanzado un solo dispositivo en esa órbita .Después de alejarse de la luna, el Orión establece un rumbo hacia la Tierra, cerca de la tierra el compartimento agregado se desacopla, y el compartimiento de comando ingresa a la atmósfera a una velocidad de aproximadamente 11 km / s. Todo es absolutamente seguro, ya que todavía no hay tripulación en el barco de Orión.SLS-2 / EM-2: ¿solo una órbita tripulada alrededor de la luna?
En la versión inicial, la misión EM-2 está tripulada, es más difícil y peligroso: el cohete SLS (con la misma tercera etapa / refuerzo DCSS) lanzará la nave espacial Orion con un compartimento agregado y con cuatro astronautas a bordo a lo largo de la trayectoria a la luna. Allí, Orión se transferirá a la alta órbita de la luna, donde girará durante 3-4 días. Simplemente no hay suficiente combustible para una órbita lunar baja. Fue planeado recientemente, en 2014-15, se llamaron fechas como "principios de 2019" .Por desgracia, ahora los plazos se han movido y no están realmente definidos. Además, los mensajes se deslizaron diciendo que estaban considerando una variante con otra nueva tercera etapa, llamada Exploration Upper Stage (EUS).
Este paso es mucho más pesado: ¡ pesará más de 119 toneladas ! Por ciertoplanea usar cuatro motores RL10 viejos desarrollados en 1963 a partir del programa lunar Apollo . En general, el número de préstamos de ese programa de los años 60 es cada vez mayor.La aplicación de esta nueva EUS de tercera etapa se discutió anteriormente solo para la próxima misión EM-3. El cambio en los planes probablemente se deba a la idea de combinar EM-2 y la visita de un barco al adoquín estacionado en la órbita de la Luna, porque con el ICPS de tercera etapa (DCSS del cohete Delta IV Heavy), todo esto simplemente no tiene suficiente combustible ...Opción HLO: La opción principal La misión EM-2 se llama HLO - High Lunar Orbit (High Lunar Orbit).Un vuelo ordinario a la Luna, luego un vuelo más allá de la Luna, un pulso de frenado a una altitud de 100 km por encima del lado lejano de la Luna y acceso a una órbita alta con parámetros de 100 x 10000 km (originalmente se planearon 1000-3000 km). Permanezca en esta órbita durante 3-4 días y luego el impulso de los motores para ingresar en la trayectoria a la Tierra. La entrada a la atmósfera de la Tierra (después de la separación del compartimento agregado) se produce a una velocidad de 11,2 km / s.
Sin embargo, se consideraron otras opciones:Opción DRO / NRO: Órbita retrógrada distante (DRO) y órbita con forma de halo en el punto Lagrange (Órbita de halo rectilíneo cercano - NRO).En la primera variante, un barco con 4 miembros de la tripulación maniobras por la luna entra en la órbita retrógrada lejana con un radio de aproximadamente 60-70 mil km. Es como en la misión EM-1 (ver arriba), solo con la tripulación. Si la NASA planeaba combinar EM-2 y una visita al adoquín estacionado en esta órbita, entonces esta opción inevitablemente se convertirá en la base de toda la misión de EM-2.
En la segunda subopción, la NASA estaba pensando en volar a una órbita haloidea (órbita de halo rectilíneo cercano - NRO) en el punto L1 de Lagrange o en el punto L2 de Lagrange, más sobre estas "órbitas" y sobre su posible uso futuro .Pero para todas estas ideas previamente no realizadas, se requieren maniobras complejas y largas, con una autonomía de al menos aproximadamente 25-26 días, que es más que la autonomía habitual de 21 días prevista por el diseño de la nave Orion.Variante híbrida: vuelo híbrido de 3 órbitas elípticas alrededor de la Tierra.La opción más conservadora y segura (en términos de falla del motor, enviar "Orion"). Se concibe una transición consecutiva entre tres órbitas elípticas altas alrededor de la Tierra, con un control de los motores antes de cada nuevo lanzamiento.La primera órbita es el estacionamiento, luego el arranque del motor de la tercera etapa (etapa superior). Cuando se alcanza la segunda órbita con los parámetros 391 x 71333 km, el Orión con su compartimento agregado se separa de la tercera etapa (etapa superior). El equipo espera 24 horas en esta órbita, verificando todos los sistemas. Si todo está en orden, se da un impulso al perigeo y la nave vuela hacia la Luna, volando a su alrededor a través del punto L2 de Lagrange a 61548 km de la superficie lunar. A partir de aquí, solo necesitamos un impulso débil con un exiguo Delta-V de 77 m / s para apuntar a la Tierra y regresar a ella.
Pero esta opción requiere 15-16 días para completarse y conlleva un riesgo adicional en forma de una mayor carga de radiación sobre la tripulación y el equipo, ya que el barco pasa por los cinturones de radiación de Van Allen varias veces (y más lento). Por lo tanto, esta opción no fue aceptada.¿Cómo entregar un asteroide? Parámetros de tirón
La NASA ya ha decidido los parámetros básicos de un remolcador automático . No han cambiado durante varios meses, en el contexto de otras incertidumbres, esta es la parte más definida del programa.El remolque debe ser paneles solares con una capacidad de 50 kW y un transformador que aumente el voltaje a 800 voltios para alimentar varios motores de iones con un empuje de una décima parte de un newton (trabajando en el efecto Hall, los modelos de motores actuales consumen aproximadamente 4.5 kW y un impulso específico de aproximadamente 2000 segundos, los que se están desarrollando tienen potencia hasta 6 kW e impulso específico hasta 3000 segundos [ 1]) y al menos 10 toneladas del fluido de trabajo para estos motores en forma de gas de xenón pesado (cuanto mejor sea la relación de la masa de iones de gas a la energía de ionización, mayor será el impulso específico y la eficiencia del motor). El tanque de xenón en sí está diseñado para hasta 12 toneladas de xenón. Este es solo un suministro sin precedentes en la historia de la exploración espacial (tanto para motores de iones como para xenón); antes de eso, la reserva más grande era de 425 kg de xenón por nave espacial Dawn . Para orientación en el remolque, habrá motores químicos en hidrazina (heptilo). También habrá una unidad de acoplamiento a remolque para que los astronautas puedan atracar a su Orion.Un detalle interesante: este remolcador se está desarrollando con la posibilidad de su uso posterior para la entrega de bienes para el cumplimiento de una futura misión a Phobos (satélite de Marte).¿En qué cohete lanzar el remolcador?
Se están discutiendo 4 opciones, según nuevos datos del 1 de agosto de 2016 : 3 opciones: Atlas V versión 551 (hasta 18814 kg en órbita baja), Delta IV Heavy (hasta 28790 kg en órbita baja), Falcon Heavy (hasta 54400 kg en órbita baja ) y, por supuesto, SLS (hasta 70,000 kg en una órbita baja). Los últimos dos cohetes superpesados aún no han volado, pero Falcon Heavy debería volar a fines de 2016. Se alega que el uso de lanzadores de cohetes superpesados no aumenta en gran medida la masa de adoquines entregados, pero permite que el remolcador se lance más tarde y aún esté a tiempo para las fechas programadas (que todavía cambian para 2026).¿Por qué elegiste el aumento de adoquines en lugar de capturar un pequeño asteroide?
Una de las razones para abandonar el Plan A (capturar un pequeño asteroide a la deriva por separado con un diámetro de aproximadamente 10 metros) a favor del Plan B (levantar un adoquín de 3-5 metros de diámetro de un asteroide normal) fue el problema de encontrar objetivos tan pequeños de la Tierra .El segundo problema es la eliminación de la rotación de un asteroide pequeño pero pesado (1000 toneladas). Y la rotación debe controlarse, ya que los paneles solares del remolcador resistirán (con una probabilidad del 95%) el par al girar no más de 2 revoluciones por minuto. Según los cálculos más optimistas, resultó que incluso para un asteroide de 500 toneladas, para reducir la velocidad de rotación de 1 a 0 revoluciones por minuto en 6 días, se deben gastar 12 kg de xenón y otros 70 kg de hidrazina. Y existe la posibilidad durante esta operación de rasgar la bolsa inflable que contiene asteroides.En la opción B no hay problemas con la rotación: el adoquín que yace en la superficie del asteroide ya no gira. Pero debido al sofisticado sistema de navegación, aproximación y aterrizaje en un asteroide, la adición de 6 manipuladores de pinzas diferentes para adoquines esta opción cuesta $ 100 millones más, como dijo un portavoz de la NASA en marzo de 2015 . Al mismo tiempo, el costo total de la parte automática del proyecto ARM (remolcador y su mantenimiento desde la Tierra) se mantendrá dentro de la cantidad previamente anunciada de $ 1.25 mil millones (sin incluir el costo del cohete y el lanzamiento).Cómo grandes planes se redujeron a un adoquín y cortaron a dos astronautas EM-2
Ahora comparemos los planes iniciales, de acuerdo con los preceptos y promesas del presidente Obama en 2010: "¡Comenzaremos enviando astronautas a un asteroide por primera vez en la historia!" . El año 2025 fue llamado por él. De alguna manera se olvidaron de volar y aterrizar en un asteroide real, aunque sería muy útil para entrenar un vuelo a Marte y aterrizar en sus satélites (Phobos o Deimos).Luego hubo una regresión secuencial en los planes:1. En septiembre de 2013 (hace solo tres años), el plan de visitar un asteroide / adoquín en la órbita de la Luna fue sorprendente en su grandeza.: dos lanzamientos del cohete SLS (una carga, la otra tripulada) con 105 toneladas de carga útil en el DOE, con un lanzamiento de carga, una estación orbital completa con un peso en seco de 23 toneladas y un peso total de aproximadamente 29 toneladas con un volumen de 72 m3 se eleva a la órbita ( Salyut-7 tenía 90 m3 y pesaba menos de 20 toneladas)!Por supuesto, esta no es una estación orbital, sino un gran módulo residencial llamado DSH - Deep Space Habitat (Viviendas para el espacio profundo), desarrollado sobre la base de la experiencia de la estación orbital ISS con el módulo REM conectado (Módulo de Robótica y EVA)para caminatas espaciales, con un espacio de almacenamiento para trajes espaciales, una puerta de enlace y un manipulador. ¿Por qué un módulo residencial tan grande? El hecho es que la misión fue planeada por mucho tiempo. Hay lujo y alcance en todo: ¡80 días de vuelo allí y 14 días allí!
Primero, un lanzamiento de carga con un cohete SLS lleva el DSH vacío (junto con REM) con la tercera etapa de la Etapa de propulsión criogénica (CPS) a una órbita intermedia, luego esta etapa lleva el módulo a la órbita terrestre alta con parámetros de 407 x 233860 km (y se separa). El módulo, que despliega paneles solares, espera 121 días para atracar en esta órbita, mientras que el segundo cohete SLS con la misma tercera etapa y Orion pilotado por 4 astronautas se lanza desde la Tierra. Este paquete vuela hasta el módulo DSH, conéctelo. Luego, la tercera etapa del CPS con los restos de su combustible lleva este sistema a la Luna y se separa, y el motor del compartimento de la nave espacial Orion realiza la siguiente corrección y desaceleración en la Luna. El vuelo es muy lento: solo el día 20 de la misión (día 81 de la unidad tripulada) el sistema vuela al asteroide (más precisamente, al adoquín) en órbita cerca de la luna.Allí, la tripulación pasa al menos 14 días jugando en este adoquín (durante ese tiempo, ¡se puede perforar una piedra de 3 metros de un lado a otro!). Antes de volar a la Tierra, la nave Orion separa el módulo REM ya innecesario del módulo residencial DSH y comienza un largo viaje a casa, que dura 153 días. Dos días antes de entrar en la atmósfera, Orion se separa del módulo residencial DSH. En los últimos 490 días de la misión (¡369 días de la unidad tripulada!) Orión desacopla su compartimento agregado y entra en la atmósfera.En los últimos 490 días de la misión (¡369 días de la unidad tripulada!) Orión desacopla su compartimento agregado y entra en la atmósfera.En los últimos 490 días de la misión (¡369 días de la unidad tripulada!) Orión desacopla su compartimento agregado y entra en la atmósfera.2. Hace apenas un año, se planificó una visita a un asteroide o adoquín en la órbita de la luna (misión ARCM) como un vuelo EM-5 o incluso EM-6 de un grupo de SLS - Orion .Luego comenzaron a indicar con optimismo que esto sucedería durante el EM-3. En cualquier caso, incluso la misión EM-5 se planeó para 2026. Ya entonces hubo informes de que la tripulación en tales misiones se reduciría a 2 personas .Bill Gershtenmeyer, jefe del programa tripulado de la NASA, continúa mencionando EM-5/6 en su informe (en futuros vuelos de Orion) como su primera visita al adoquín: "Las misiones EM-5 y EM-6 serán misiones tripuladas a asteroides". " . ¿Y qué pasará con EM-3, qué harán los astronautas allí? ¿Quiere decir vuelos adicionales a ese adoquín después de EM-3? O en lugar de EM-3? ¿O vuelos a otros asteroides?Este artículo no se explica. Como no se explicó y el momento y los objetivos de las misiones EM-5 y EM-6. La información sobre ellos está en Wikipedia: “Las misiones EM-4 y EM-5 son misiones cercanas a la luna similares a EM-3” Pero no se menciona nada sobre EM-6.3. Y ahora, debido a problemas de presupuesto, todo el programa se ha reducido a la misión EM-2 de la nave espacial Orion, aún sin verificar: una duración de 24-25 días, un vuelo a la Órbita retrógrada lejana cerca de la Luna y un par de caminatas espaciales para una tripulación de dos tocar y cavar más profundo en el adoquín entregado allí por remolcador ...Es una paradoja, pero al mismo tiempo, algunos en la NASA debido a saltos de ranuras con plazos, presupuestos y disputas sobre la elección de la tercera etapa (DCSS, CPS o EUS) incluso dudan de que el EM-2 sea una misión tripulada y creen que habrá un vuelo automático con el objetivo de Verificaciones para la tercera etapa EUS.En conclusión, podemos decir: debemos esperar los resultados de las elecciones en los Estados Unidos, después de lo cual puede haber otro cambio en el personal y los planes de la NASA. Y puede tomar en serio todos estos planes solo después del primer lanzamiento exitoso del cohete SLS en 2018.Source: https://habr.com/ru/post/es396717/
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