🌰 📭 👨🏽‍✈️ La NASA annonce de nouvelles dates limites pour le programme ARM 🕚 👩🏾‍🌾 🎪

La NASA a précisé le moment de l'atterrissage des astronautes sur un astéroïde - plus précisément, les dates de deux astronautes visitant un pavé près de la lune

L'annonce des plans de la NASA pour le programme ARM (Asteroid Redirect Mission - une mission de redirection d'astéroïdes) dans notre presse n'a pas suscité beaucoup d'intérêt.

L'essence de l'actualité est dans nos médias: les délais de lancement d'un remorqueur pour voler vers un astéroïde et de capturer des pavés là-bas (pour le transporter sur l'orbite de la Lune) sont maintenant décalés de 2019 à 2021, les dates de vol des astronautes pour ce pavé ont été déplacées de 2024 à décembre 2026 .

La raison du manque d'intérêt général est simple: combien de fois la NASA a-t-elle modifié le calendrier? Cela n'est plus intéressant
pour personne ... La tendance à déplacer les délais et les financements incertains a déjà été discutée - cela a déjà été décrit en détail dans la section Cosmonautique (en utilisant l'exemple du développement du vaisseau spatial Orion) en 2014 .
Ensuite, le passage du vol habité à 2024 semblait un échec.

Maintenant, il a "échoué" pendant quelques années dans le futur ...

Dans les médias américains, il semble que les derniers changements de dates soient également associés au "sabotage" de la chambre basse du parlement américain, ce qui nécessite de réduire le projet ARM et de recentrer les efforts de la NASA sur la lune ( travailler sur sa surface). J'ai déjà écrit à ce sujet ici .
Ainsi, la responsable du programme ARM, Michele Gates, a noté dans un article de SpaceNews avec ses conseils:

Même si, dans son discours à la conférence, elle n'a pas mentionné directement le langage de communication de la Chambre des représentants du Parlement, elle a fait allusion aux défis auxquels le programme était confronté. " Le processus est encore plus biaisé politiquement que je ne l'ai jamais vu ", a-t-elle déclaré à propos de l'ensemble du processus d'élimination de l'argent dans le cadre du programme de la NASA.

Il y a des rapports dans les médias américains qui sont plus importants que le calendrier et le combat secret de la NASA (toujours impressionnés par les objectifs fixés par le président Obama en 2010 ) et un groupe de parlementaires (espérant toujours déployer la NASA dans des missions lunaires). Ce sont trois nouvelles:

Premièrement: l' objectif du programme ARM (l'astéroïde lui-même, d'où le remorqueur ramassera le pavé) n'a pas encore été choisi - il sera déterminé fin 2020 ou début 2021!

Maintenant, la NASA est définie dans la liste des 4 astéroïdes: Itokawa , Bennu , 2008 EV5 (ce n'est pas en russe sur Wikipedia), 1999 JU3 . Sur le premier astéroïde (ou plutôt un tas d'ordures, sous l'influence de la gravité enfermé dans quelque chose comme un astéroïde), il y a certainement des pavés de la bonne taille - il y avait un vaisseau spatial japonais "Hayabusa" , a prélevé des échantillons de sol à partir de là et photographié des paysages.

Deuxièmement: la fusée de lancement du remorqueur n'a pas encore été sélectionnée, 4 options sont à l'étude, selon de nouvelles données du 1er août 2016- 3 options, dont deux n'ont pas encore volé.

Troisièmement: La deuxième partie du programme ARM, la mission avec équipage de redirection d'astéroïdes (ARCM), semble être basée sur la bonne vieille mission EM-2 pour tester le navire Orion. C'est-à-dire au lieu du test prévu du nouveau navire Orion dans la première mission habitée avec un équipage complet en orbite de la lune (appelé EM-2), il y aura un vol vers le pavé. Deux missions dans une bouteille - économies directes.
Et comme l'équipage de ce vol sera réduit de 4 à 2 personnes. Cependant, la sécurité de l'équipage qui effectuera une mission aussi difficile sur le navire Orion, qui n'a pas été suffisamment testé en entreprise, sera remise en question.

SLS et Orion - vols d'essai

Vous ne pouvez pas vous passer d'une excursion dans l'histoire du futur fusée SLS et du navire Orion (Orion):

Pour les tester, la NASA a d'abord conçu une mission sans pilote: Exploration Flight Test 1 ou EFT-1 pour lancer le navire Orion (en utilisant une fusée Delta IV Heavy conventionnelle , puisque la fusée SLS n'était pas encore prête) en orbite haute. Puis le navire Orion est revenu et est entré dans l'atmosphère à une vitesse de 8,9 km / s. Cette mission a été couronnée de succès le 5 décembre 2014.

La NASA prévoit d'effectuer deux autres missionsIl s'agit de tester la connexion entre le SLS et Orion. En 2012, il a été décidé: il y aura deux vols dans l'espace lunaire: un sans pilote - SLS-1 (EM-1 - Mission d'exploration - Mission de recherche), un avec 4 astronautes - SLS-2 (EM-2).

SLS-1 / EM-1: Orion lune sans pilote autour de la lune en 2017 ou 2018

À l'automne 2018, cette mission débutera par le lancement d'une nouvelle fusée SLS, avec le navire Orion sur la lune.

Il est allégué que le retard dans l'achèvement de cette mission a été causé par le fait que la fusée SLS et le vaisseau spatial Orion étaient juste au cas où conçus pour livrer des astronautes à l'ISS et pour en évacuer . Mais pour cela, ils sont trop chers et trop gros - c'est la même chose que de marteler des clous de girofle avec un marteau. Pour les vols vers l'ISS, ils utiliseront très probablement une fusée et un navire de la société privée SpaceX: Falcon 9 et Dragon. Bill Gerstenmaier lui-même, le chef des programmes habités de la NASA, insiste sur le fait qu'il n'était pas prévu au départ d'utiliser le vaisseau spatial Orion comme transport vers l'ISS!

Le lancement du navire sur le chemin de la lune peut être effectué par un ensemble de candidats différentssur le rôle du 3e étage supérieur (étage supérieur). Ce sont les étapes supérieures des missiles Delta IV ou Atlas.

L'essentiel est que cette étape, nommée dans le projet Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS - Temporary / Intermediate Cryogenic Reactive Stage), soit payée et livrée au centre spatial nommé d'après Kennedy (Floride) au plus tard le 4ème trimestre de 2016. Le deuxième étage cryogénique Delta (DCSS dans l'image ci-dessous) est

considéré comme le favori parmi les candidats - il s'agit du deuxième étage de la fusée Delta IV Heavy, pesant environ 30,7-32,4 tonnes. À propos de la fusée Delta IV Heavy elle-même dans la section Cosmonautics récemment, il y avait du matériel intéressant .

Cette étape supplémentaire assurera l'extra-dispersion du navire Orion avec le compartiment d'agrégats (avec un poids total d'environ 24,2 tonnes) à partir d'une orbite temporaire très gênante (des paramètres de 1800 x 93 km ont été choisis pour retirer en toute sécurité le deuxième étage SLS de l'orbite) à un plus normal. La même étape devrait fournir un delta-V de 3050 m / s pour trois impulsions / corrections (l'accélération dans chacune n'est pas supérieure à 2 g), à la suite de l'envoi d'un navire (avec une charge supplémentaire de 13 mini-satellites de type CubeSat) à la lune. Les phases de vol passif, sans fonctionnement moteur, sont de 50 à 270 minutes entre la 1ère et la 2ème impulsion, et n'ont pas encore été déterminées entre la 2ème et la 3ème impulsion. Cette unité d'accélération est également nécessaire pour donner une impulsion «d'adieu» dans la région de 50 m / s après la séparation d'Orion, afin de ne pas voler à côté d'elle vers la Lune, mettant la pression sur les nerfs de l'équipage au danger de collision (à un moment donné dans une situation similaire, c'est plusieurs fois la troisième étape du S-IVB de la fusée Saturn-5 a énervé énormément le capitaine d'Apollon-8 Bormann - après une réunion avec le centre de contrôle, le navire l'a dépassé, puis le centre de contrôle a émis une commande pour vidanger les réservoirs, ce qui a provoqué une augmentation de la vitesse - la scène s'est envolée vers l'avant) .

De plus, Orion lui-même, en utilisant son compartiment d'agrégat (module de service) sous le nom de module de service européen (ESM)Basé sur le véhicule de transfert automatisé européen (ATV) et fabriqué par l'Agence spatiale européenne (sous forme de filet pour l'utilisation de l'ISS), Delta V peut ajouter environ 1340 m / s à sa vitesse.

La trajectoire de vol près de la lune est également décrite en détail : après une révolution à 100 km de la surface de la lune pour une manœuvre gravitationnelle, le navire vole sur une orbite elliptique élevée à 60-70 mille km au-delà de l'autre côté de notre satellite naturel et passe (delta-V environ 300 m / s) jusqu'à la célèbre orbite rétrograde lointaine autour de la Lune (se déplaçant le long de celle-ci à une vitesse d'environ 0,2 km / s dans le sens opposé par rapport au mouvement de la Lune autour de la Terre) et y reste pendant 6 jours (couvrant environ un tiers de la circonférence de cette orbite). Ensuite, il le quitte également, en utilisant la manœuvre gravitationnelle en une révolution près de la lune.

Quel est l'avantage de l'orbite rétrograde distante (DRO) en général et de la Lune en particulier? Il est stable et pour la transition de celui-ci versLes points de Lagrange L1 ou L2 (tous deux légèrement à l'intérieur de cette orbite) nécessitent une impulsion de seulement 15 m / s. Mais aucun appareil n'a jamais été lancé sur une telle orbite .

Après s'être éloigné de la lune, l'Orion se dirige vers la Terre, près de la terre, le compartiment d'agrégat est désamarré et le compartiment de commande pénètre dans l'atmosphère à une vitesse d'environ 11 km / s. Tout est absolument sûr, car il n'y a toujours pas d'équipage sur le navire Orion.

SLS-2 / EM-2: juste une orbite habitée autour de la lune?

Dans la version initiale, la mission EM-2 est habitée, elle est plus difficile et dangereuse: la fusée SLS (avec le même troisième étage / booster DCSS) lancera le vaisseau spatial Orion avec un compartiment agrégat et avec quatre astronautes à bord le long de la trajectoire vers la lune. Là, Orion sera transféré sur l'orbite haute de la lune, où il tournera pendant 3-4 jours. Il n'y a tout simplement pas assez de carburant pour une orbite lunaire basse. Il était prévu tout récemment, en 2014-15, des dates comme «début 2019» ont été appelées.

Hélas, maintenant les délais ont changé et ne sont pas vraiment définis. De plus, des messages ont glissé qu'ils envisageaient une variante avec un autre nouveau 3ème étage, appelé Exploration Upper Stage (EUS).

Cette étape est beaucoup plus lourde - elle pèsera plus de 119 tonnes ! Au faitil prévoit d'utiliser quatre anciens moteurs RL10 développés en 1963 à partir du programme lunaire Apollo . D'une manière générale, le nombre d'emprunts auprès de ce programme des années 60 est de plus en plus important.

L'application de cette nouvelle EUS de 3ème étape n'a été discutée auparavant que pour la prochaine mission EM-3. Le changement de plan est probablement dû à l'idée de combiner EM-2 et une visite d'un navire sur le pavé stationné sur l'orbite de la Lune - car avec la 3ème étape ICPS (DCSS de la fusée Delta IV Heavy), tout cela n'a tout simplement pas assez de carburant ...

Option HLO: L'option principale La mission EM-2 s'appelle HLO - High Lunar Orbit (High Lunar Orbit).
Un vol ordinaire vers la Lune, puis un vol au-delà de la Lune, une impulsion de freinage à une altitude de 100 km au-dessus de la face cachée de la Lune et l'accès à une orbite haute avec des paramètres de 100 x 10000 km (1000-3000 km étaient initialement prévus). Restez sur cette orbite pendant 3-4 jours puis l'impulsion par les moteurs pour entrer dans la trajectoire vers la Terre. L'entrée dans l'atmosphère terrestre (après la séparation du compartiment des agrégats) se fait à une vitesse de 11,2 km / s.

Cependant, d'autres options ont été envisagées:

option DRO / NRO: orbite rétrograde distante (DRO) et orbite en forme de halo au point de Lagrange (orbite de halo presque rectiligne - NRO).

Dans la première variante, un navire avec 4 membres d'équipage manœuvres par la lune entre dans l'orbite rétrograde lointaine avec un rayon d'environ 60 à 70 000 km. C’est comme dans la mission EM-1 (voir ci-dessus), uniquement avec l’équipage. Si la NASA prévoyait de combiner EM-2 et une visite au pavé stationné sur cette orbite, cette option deviendra inévitablement la base de toute la mission d'EM-2.

Dans la deuxième sous-option, la NASA envisageait de voler sur une orbite haloïde (Near Rectilinear halo Orbit - NRO) au point Lagrange L1 ou au point Lagrange L2 - plus sur ces «orbites» et sur leur éventuelle utilisation future .

Mais pour toutes ces idées jusque-là non réalisées, des manœuvres complexes et longues sont nécessaires, avec une autonomie d'au moins environ 25-26 jours, ce qui est plus que l'autonomie habituelle de 21 jours prévue par la conception du navire Orion.

Variante hybride: Vol hybride de 3 orbites elliptiques autour de la Terre.
L'option la plus conservatrice et la plus sûre (en termes de panne de moteur "Orion"). Une transition consécutive entre trois orbites elliptiques hautes autour de la Terre est conçue, avec un contrôle des moteurs avant chaque nouveau lancement.

La première orbite est le stationnement, puis le démarrage du moteur du troisième étage (étage supérieur). Lorsque la deuxième orbite avec les paramètres 391 x 71333 km est atteinte, l'Orion avec son compartiment agrégé est séparé du 3ème étage (étage supérieur). L'équipe attend 24 heures sur cette orbite, vérifiant tous les systèmes. Si tout est en ordre, alors une impulsion est donnée au périgée et le navire vole vers la Lune, volant autour de lui loin derrière par le point Lagrange L2 à 61548 km de la surface lunaire. De là, nous n'avons besoin que d'une faible impulsion avec un maigre Delta-V de 77 m / s pour diriger vers la Terre et y retourner.

Mais cette option nécessite 15 à 16 jours pour être réalisée et comporte un risque supplémentaire sous la forme d'une charge de rayonnement accrue sur l'équipage et l'équipement, car le navire passe plusieurs fois par les ceintures de radiation de Van Allen (et plus lentement). Par conséquent, cette option n'a pas été acceptée.

Comment délivrer un astéroïde? Paramètres du remorqueur

La NASA a déjà décidé des paramètres de base d'un remorqueur automatique . Ils n'ont pas changé depuis plusieurs mois, dans le contexte d'autres incertitudes, c'est la partie la plus précise du programme.

Tours solaires d'une capacité de 50 kW et d'un transformateur qui augmente la tension à 800 volts pour alimenter plusieurs moteurs ioniques avec une poussée de dixièmes de newton (fonctionnant sur l'effet Hall, les modèles de moteurs actuels consomment environ 4,5 kW et une impulsion spécifique d'environ 2000 secondes, ceux en cours de développement ont une capacité jusqu'à 6 kW et impulsion spécifique jusqu'à 3000 secondes [ 1]) et au moins 10 tonnes de fluide de travail pour ces moteurs sous forme de gaz xénon lourd (meilleur est le rapport de la masse des ions gaz à l'énergie d'ionisation, plus l'impulsion spécifique et le rendement du moteur sont élevés). Le réservoir de xénon lui-même est conçu pour jusqu'à 12 tonnes de xénon. Il s'agit simplement d'une offre sans précédent dans l'histoire de l'exploration spatiale (pour les moteurs ioniques et le xénon) - avant cela, la plus grande réserve était de 425 kg de xénon par vaisseau spatial Dawn . Pour l'orientation en remorquage, il y aura des moteurs chimiques sur l'hydrazine (heptyle). Il y aura également une unité d'amarrage pour que les astronautes puissent y amarrer leur Orion.

Un détail intéressant: ce remorqueur est en cours de développement avec la possibilité de son utilisation ultérieure pour la livraison de marchandises pour la réalisation d'une future mission à Phobos (satellite de Mars).

Sur quelle fusée lancer le remorqueur?

4 options sont à l'étude , selon les nouvelles données du 1er août 2016-3 options: Atlas V version 551 (jusqu'à 18814 kg en orbite basse), Delta IV Heavy (jusqu'à 28790 kg en orbite basse), Falcon Heavy (jusqu'à 54400 kg en orbite basse) ) et bien sûr SLS (jusqu'à 70 000 kg en orbite basse). Les deux dernières roquettes superlourdes n'ont pas encore volé, mais Falcon Heavy devrait voler d'ici la fin de 2016. Il est allégué que l'utilisation de lance-roquettes superlourdes n'augmente pas considérablement la masse de pavés livrés, mais permet au remorqueur d'être lancé plus tard et toujours à temps pour les dates prévues (qui changent encore) d'ici 2026).

Pourquoi avez-vous choisi l'élévation pavée au lieu de capturer un petit astéroïde?

L'une des raisons de l'abandon du plan A (capturer un petit astéroïde dérivant séparément d'un diamètre d'environ 10 mètres) en faveur du plan B (soulevant un pavé de 3 à 5 mètres de diamètre à partir d'un astéroïde normal) était le problème de trouver de si petites cibles sur Terre .

Le deuxième problème est l'élimination de la rotation d'un astéroïde petit mais lourd (1000 tonnes). Et la rotation doit être contrôlée, car les panneaux solaires du remorqueur résisteront (avec une probabilité de 95%) au couple lorsqu'ils tournent pas plus de 2 tours par minute. Selon les calculs les plus optimistes, il s'est avéré que même pour un astéroïde de 500 tonnes, pour réduire la vitesse de rotation de 1 à 0 tours par minute en 6 jours, 12 kg de xénon et 70 kg d'hydrazine devraient être dépensés. Et il y a la possibilité pendant cette opération de déchirer le sac gonflable contenant des astéroïdes.

Dans l'option B, il n'y a pas de problème de rotation: le pavé posé à la surface de l'astéroïde ne tourne plus. Mais en raison du système de navigation sophistiqué, de l'approche et de l'atterrissage sur un astéroïde, l'ajout de 6 manipulateurs de grappin différents pour les pavés, cette option coûte 100 millions de dollars de plus, comme l'a déclaré un porte-parole de la NASA en mars 2015 . Dans le même temps, le coût total de la partie automatique du projet ARM (remorqueur et son entretien à partir de la Terre) restera dans les limites du montant annoncé de 1,25 milliard de dollars (sans compter le coût de la fusée et du lancement).

Comment les plans énormes se sont réduits à un pavé et coupés à deux astronautes EM-2

Comparons maintenant les plans initiaux, selon les préceptes et les promesses du président Obama en 2010: "Nous commencerons par envoyer des astronautes sur un astéroïde pour la première fois de l'histoire!" . L'année 2025 a été appelée par lui. Ils ont en quelque sorte oublié de voler et d'atterrir directement sur un véritable astéroïde, même si cela serait très utile pour entraîner un vol vers Mars et atterrir sur ses satellites (Phobos ou Deimos).

Puis il y a eu une régression séquentielle dans les plans:

1. En septembre 2013 (il y a à peine trois ans), le plan de visite d'un astéroïde / pavé dans l'orbite de la Lune était saisissant dans sa grandeur: deux lancements de la fusée SLS (une cargaison, l'autre avec équipage) avec 105 tonnes de charge utile dans le DOE, avec un lancement de cargaison, une station orbitale entière avec un poids à sec de 23 tonnes et un poids total d'environ 29 tonnes avec un volume de 72 m3 monte en orbite ( Salyut-7 avait 90 m3 et pesait moins de 20 tonnes)!

Bien sûr, ce n'est pas une station orbitale, mais un grand module résidentiel appelé DSH - Deep Space Habitat (Dwellings for Deep Space), développé sur la base de l'expérience de la station orbitale ISS avec le module REM qui lui est connecté (Robotics and EVA Module)pour les sorties dans l'espace, avec un espace de rangement pour les combinaisons spatiales, une passerelle et un manipulateur. Pourquoi un si grand module résidentiel? Le fait est qu'alors la mission était planifiée très longtemps. Il y a du luxe et de l'ampleur en tout: 80 jours de vol là-bas et 14 jours là-bas!

Tout d'abord, un lancement de cargaison avec une fusée SLS emmène le DSH vide (avec REM) avec le 3e étage de la phase de propulsion cryogénique (CPS) sur une orbite intermédiaire, puis cette étape amène le module en orbite terrestre haute avec des paramètres de 407 x 233860 km (et est séparé). Le module, déployant des panneaux solaires, attend 121 jours pour s'amarrer sur cette orbite, tandis que la deuxième fusée SLS avec le même 3e étage et Orion pilotée par 4 astronautes se lance depuis la Terre. Ce bundle vole jusqu'au module DSH, dock avec lui. Ensuite, la 3ème étape du CPS avec les restes de son carburant emmène ce système sur la Lune et le sépare, et la prochaine correction et décélération sur la Lune est effectuée par le moteur du compartiment du vaisseau spatial Orion. Le vol est très lent - seulement le 20e jour de la mission (81e jour de l'unité habitée), le système vole vers l'astéroïde (plus précisément, vers le pavé) en orbite près de la lune.Là, l'équipage passe au moins 14 jours à bricoler dans ce pavé (pendant ce temps, une pierre de 3 mètres peut être percée de part en part!). Avant de voler vers la Terre, le navire Orion sépare le module REM déjà inutile du module résidentiel DSH et commence un long voyage de retour, qui dure 153 jours! Deux jours avant d'entrer dans l'atmosphère, Orion est séparé du module résidentiel DSH. Le dernier 490 jour de la mission (369 jour de l'unité habitée!) Orion désamorce son compartiment d'agrégats et pénètre dans l'atmosphère.Le dernier 490 jour de la mission (369 jour de l'unité habitée!) Orion désamorce son compartiment d'agrégats et pénètre dans l'atmosphère.Le dernier 490 jour de la mission (369 jour de l'unité habitée!) Orion désamorce son compartiment d'agrégats et pénètre dans l'atmosphère.

Il y a tout juste un an, une visite d'un astéroïde ou d'un pavé sur l'orbite de la lune (mission ARCM) était prévue comme un vol EM-5 ou même EM-6 d'un groupe de SLS - Orion .

Ensuite, ils ont commencé à indiquer avec optimisme que cela se produirait pendant l'EM-3. En tout cas, même la mission EM-5 était prévue pour 2026. Déjà alors, il y avait des rapports que l'équipage dans de telles missions serait réduit à 2 personnes .

Bill Gershtenmeyer, chef du programme habité de la NASA, continue de mentionner EM-5/6 dans son rapport (sur les futurs vols Orion) comme sa première visite sur le pavé: «Les missions EM-5 et EM-6 seront des missions habitées sur des astéroïdes " . Et qu'arrivera-t-il à EM-3, que feront les astronautes là-bas? Veut-il dire des vols supplémentaires vers ce pavé après EM-3? Ou au lieu de EM-3? Ou des vols vers d'autres astéroïdes?
Cet article n'est pas expliqué. Comme non expliqué et le calendrier et les objectifs des missions EM-5 et EM-6. Des informations à leur sujet sont sur Wikipédia: «Les missions EM-4 et EM-5 sont des missions proches de la lune similaires à EM-3» Mais rien n'est mentionné à propos d'EM-6.

3. Et maintenant, en raison de problèmes budgétaires, l'ensemble du programme s'est limité à la mission EM-2 du vaisseau spatial Orion non encore vérifié: une durée de 24 à 25 jours, un vol vers l'orbite rétrograde lointaine près de la Lune et quelques sorties dans l'espace pour un équipage de deux personnes. pour toucher et creuser plus profondément dans le pavé livré par remorqueur ...

C'est un paradoxe, mais en même temps certains en NASA en raison de dépassements avec les délais, les budgets et les différends concernant le choix de la 3ème étape (DCSS, CPS ou EUS) doutent même que l'EM-2 sera une mission habitée et croient qu'il y aura un vol automatique dans le but de Vérifie la 3e étape de l'EUS.

En conclusion, nous pouvons dire: nous devons attendre les résultats des élections aux États-Unis, après quoi il pourrait y avoir un autre changement dans le personnel et les plans de la NASA. Et vous ne pouvez prendre tous ces plans au sérieux qu'après le premier lancement réussi de la fusée SLS en 2018.

La NASA annonce de nouvelles dates limites pour le programme ARM