NASA anuncia novos prazos para o programa ARM
A NASA especificou o momento em que os astronautas pousam em um asteróide - mais precisamente, as datas de dois astronautas que visitam um paralelepípedo perto da lua
O anúncio dos planos da NASA para o programa ARM (Missão de Redirecionamento de Asteróides - uma missão de redirecionamento de asteróides) em nossa imprensa não despertou muito interesse.A essência da notícia está em nossa mídia: os prazos para o lançamento de um rebocador para voar para um asteróide e a captura de paralelepípedos por lá (para transportá-lo para a órbita da Lua) agora foram alterados de 2019 para 2021, as datas de voo dos astronautas para esse paralelepípedo mudaram de 2024 para dezembro de 2026 .
A razão da falta de interesse generalizado é simples: quantas vezes a NASA mudou o tempo? Isso não é mais interessantepara ninguém ... A tendência de mudar os prazos e o financiamento incerto já foi discutida - isso já foi descrito em detalhes na seção Cosmonáutica (usando o exemplo do desenvolvimento da espaçonave Orion) em 2014 .Então a mudança do voo tripulado para 2024 pareceu um fracasso.Agora ele "falhou" por alguns anos no futuro ...Na mídia americana, há indícios de que as últimas mudanças nas datas também estão associadas à "sabotagem" da câmara baixa do parlamento americano, o que exige a redução do projeto ARM e a reorientação dos esforços da NASA na lua ( trabalho em sua superfície). Eu já escrevi sobre isso aqui .Então, a chefe do programa ARM, Michele Gates, observou em um artigo da SpaceNews com suas dicas:Apesar de em seu discurso na conferência não ter mencionado diretamente a linguagem de comunicação da Câmara dos Deputados do Parlamento, ela sugeriu os desafios que o programa enfrentava. " O processo é ainda mais politicamente tendencioso do que eu já vi ", disse ela sobre todo o processo de perder dinheiro com o programa da NASA.
Há relatos na mídia americana que são mais importantes que o momento e a luta secreta da NASA (ainda impressionados com os objetivos estabelecidos pelo presidente Obama em 2010 ) e um grupo de membros do parlamento (que ainda espera implantar a NASA em missões lunares). São três notícias:Em primeiro lugar: o objetivo do programa ARM (o asteróide em si, de onde o rebocador pegará a calçada) ainda não foi selecionado - será determinado no final de 2020 ou no início de 2021!Agora a NASA está definida na lista de 4 asteróides: Itokawa , Bennu , 2008 EV5 (não está em russo na Wikipedia), 1999 JU3 . No primeiro asteróide (ou melhor, uma pilha de lixo, sob a influência da gravidade fechada em algo como um asteróide), existem definitivamente pedras do tamanho certo - havia uma espaçonave japonesa "Hayabusa" , que retirou amostras de solo e fotografou paisagens.Segundo: o foguete para o lançamento do rebocador ainda não foi selecionado, quatro opções estão sendo consideradas, de acordo com novos dados de 1º de agosto de 2016- 3 opções, duas das quais ainda não voaram.Terceiro: A segunda parte do programa ARM, a Missão Tripulada de Redirecionamento de Asteróides (ARCM), parece basear-se na boa e antiga missão EM-2 para testar a nave Orion. I.e. em vez do teste planejado do novo navio Orion na primeira missão tripulada com uma tripulação completa em órbita da lua (chamada EM-2), haverá um voo para o paralelepípedo. Duas missões em uma garrafa - economia direta.E como a tripulação neste vôo será cortada de 4 para 2 pessoas. No entanto, a segurança da tripulação que executará uma missão tão difícil no navio Orion, que não foi suficientemente testada nos negócios, será posta em causa.SLS e Orion - voos de teste
Você não pode prescindir de uma excursão pela história do futuro foguete SLS super pesado e navio Orion (Orion):para testá-los, a NASA primeiro concebeu uma missão não tripulada: Exploration Flight Test 1 ou EFT-1 para lançar o navio Orion (usando um foguete Delta IV Heavy convencional , já que o foguete SLS ainda não estava pronto) em órbita alta. Então o navio Orion retornou e entrou na atmosfera a uma velocidade de 8,9 km / s. Esta missão foi bem sucedida em 5 de dezembro de 2014.NASA planeja realizar mais duas missõesÉ para testar a conexão entre o SLS e Orion. Em 2012, foi decidido: haverá dois vôos no espaço lunar: um não tripulado - SLS-1 (EM-1 - Missão de Exploração - Missão de Pesquisa), um com 4 astronautas - SLS-2 (EM-2).SLS-1 / EM-1: Lua não tripulada de Órion ao redor da lua em 2017 ou 2018
No outono de 2018, esta missão começará com o lançamento de um novo foguete SLS, com o navio Orion na lua.Alega-se que o atraso na conclusão desta missão foi causado pelo fato de que o foguete SLS e a espaçonave Orion foram projetados para entregar astronautas à ISS e evacuar a partir daí . Mas, para isso, são muito caras e grandes - é o mesmo que martelar dentes de móveis com uma marreta. Para voos para a ISS, eles provavelmente usarão um foguete e um navio da empresa privada SpaceX: Falcon 9 e Dragon. O próprio Bill Gerstenmaier, chefe dos programas tripulados da NASA, insiste que, a princípio, não havia planos de usar a espaçonave Orion como transporte para a ISS!O lançamento do navio a caminho da Lua pode ser realizado por um conjunto de candidatos diferentessobre o papel do terceiro estágio superior (estágio superior). Estes são os degraus superiores dos mísseis Delta IV ou Atlas.O principal é que esse estágio, nomeado no projeto do estágio intermediário de propulsão criogênica (ICPS - estágio reativo criogênico temporário / intermediário), seja pago e entregue ao centro espacial com o nome de Kennedy (Flórida) até o quarto trimestre de 2016. O Segundo Estágio Criogênico Delta (DCSS na figura abaixo) é
considerado o favorito entre os candidatos - este é o segundo estágio do foguete Delta IV Heavy, pesando cerca de 30,7-32,4 toneladas. Sobre o próprio foguete Delta IV Heavy na seção Cosmonáutica recentemente, havia material interessante .Esta etapa adicional garantirá a dispersão extra da nave Orion, juntamente com o compartimento agregado (com um peso total de cerca de 24,2 toneladas) de uma órbita temporária muito desconfortável (parâmetros de 1800 x 93 km foram escolhidos para remoção segura do segundo estágio do SLS da órbita) para um mais normal. O mesmo estágio deve fornecer um delta-V de 3050 m / s para três pulsos / correções (a aceleração em cada uma não é superior a 2 g), como resultado do envio de um navio (com uma carga adicional na forma de 13 minissatélites CubeSat) para a lua. As fases do vôo passivo, sem operação do motor, são de 50 a 270 minutos entre o 1º e o 2º impulso e ainda não foram determinadas entre o 2º e o 3º impulso. Essa unidade de aceleração também é necessária para dar um impulso de "adeus" na região de 50 m / s após a separação de Orion, para não voar próximo a ela para a Lua, pressionando os nervos da tripulação para o perigo de colisão (ao mesmo tempo em uma situação semelhante, várias vezes o terceiro estágio do S-IVB do foguete Saturn-5 irritou muito o capitão do Apollon-8 Bormann - depois de uma reunião com o centro de controle, o navio o passou adiante e, em seguida, o centro de controle enviou um comando para drenar os tanques, o que causou um aumento de velocidade - o palco voou adiante) .Além disso, o próprio Orion, usando seu compartimento agregado (módulo de serviço) sob o nome European Service Module (ESM)Baseado no Veículo de Transferência Automatizado Europeu (ATV) e fabricado pela Agência Espacial Europeia (na forma de rede para o uso da ISS), o Delta V pode adicionar cerca de 1340 m / s à sua velocidade.A trajetória de vôo perto da Lua também é descrita em detalhes : após uma revolução a 100 km da superfície da Lua para manobra gravitacional, o navio voa em uma órbita elíptica alta 60-70 mil km além do lado oposto do nosso satélite natural e passa por lá (delta-V sobre 300 m / s) à notória Órbita Retrógrada Distante ao redor da Lua (movendo-se a uma velocidade de cerca de 0,2 km / s na direção oposta em relação ao movimento da Lua ao redor da Terra) e permanece nela por 6 dias (cobrindo cerca de um terço da circunferência desta órbita). Então também o deixa, usando a manobra gravitacional em uma revolução perto da lua.
Qual é o benefício da Órbita Retrógrada Distante (DRO) em geral e da Lua em particular? É estável e para a transição dele paraOs pontos de Lagrange L1 ou L2 (ambos levemente dentro desta órbita) requerem um pulso de apenas 15 m / s. Mas nem um único dispositivo foi lançado em tal órbita .Depois de se afastar da lua, o Orion se dirige para a Terra, perto da Terra, o compartimento agregado é desencaixado e o compartimento de comando entra na atmosfera a uma velocidade de cerca de 11 km / s. Tudo é absolutamente seguro, pois ainda não há tripulação no navio Orion.SLS-2 / EM-2: apenas uma órbita tripulada ao redor da lua?
Na versão inicial, a missão EM-2 é tripulada, é mais difícil e perigosa: o foguete SLS (com o mesmo terceiro estágio / reforço DCSS) lançará a espaçonave Orion com um compartimento agregado e com quatro astronautas a bordo ao longo da trajetória até a lua. Lá, Orion será transferido para a órbita alta da lua, onde girará por 3-4 dias. Simplesmente não há combustível suficiente para uma órbita lunar baixa. Foi planejado recentemente, em 2014-15, datas como o "início de 2019" foram convocadas.Infelizmente, agora os prazos mudaram e não estão realmente definidos. Além disso, surgiram mensagens de que eles estavam considerando uma variante com outro novo 3º estágio, chamado de Exploração Superior (EUS).
Este passo é muito mais pesado - pesa mais de 119 toneladas ! A propósitoplaneja usar quatro antigos motores RL10 desenvolvidos em 1963 a partir do programa lunar Apollo . Em geral, o número de empréstimos desse programa dos anos 60 está se tornando cada vez mais.A aplicação desse novo EUS de terceiro estágio foi discutida anteriormente apenas para a próxima missão EM-3. A mudança de planos deve-se provavelmente à ideia de combinar o EM-2 e a visita do navio ao paralelepípedo estacionado na órbita da Lua - porque com o ICPS de terceiro estágio (DCSS do foguete Delta IV Heavy), tudo isso simplesmente não tem combustível suficiente ...opção HLO: a principal opção A missão EM-2 é chamada HLO - High Lunar Orbit (Alta Lunar Orbit).Um vôo comum para a Lua, depois um vôo além da Lua, um pulso de frenagem a uma altitude de 100 km acima do lado oposto da Lua e acesso a uma órbita alta com parâmetros de 100 x 10000 km (foram planejados originalmente 1000-3000 km). Fique nesta órbita por 3-4 dias e depois o impulso dos motores para entrar na trajetória da Terra. A entrada na atmosfera da Terra (após a separação do compartimento agregado) ocorre a uma velocidade de 11,2 km / s.
No entanto, outras opções foram consideradas:opção DRO / NRO: Órbita Retrógrada Distante (DRO) e órbita em forma de halo no ponto Lagrange (Orbit Rectilinear halo - NRO).Na primeira variante, um navio com 4 tripulantes manobrando pela lua entra na Órbita Retrógrada Distante com um raio de cerca de 60 a 70 mil km. É como na missão EM-1 (veja acima), apenas com a tripulação. Se a NASA planejou combinar o EM-2 e uma visita ao paralelepípedo estacionado nesta órbita, essa opção inevitavelmente se tornará a base de toda a missão do EM-2.
Na segunda subopção, a NASA estava pensando em voar para uma órbita halóide (Near Rectilinear halo Orbit - NRO) no ponto Lagrange L1 ou no ponto Lagrange L2 - mais sobre essas “órbitas” e sobre seu possível uso futuro .Mas, para todas essas idéias não realizadas anteriormente, são necessárias manobras complexas e longas, com autonomia de pelo menos 25 a 26 dias, o que é mais do que a autonomia habitual de 21 dias prevista pelo projeto da nave Orion.Variante híbrida: vôo híbrido de 3 órbitas elípticas ao redor da Terra.A opção mais conservadora e mais segura (em termos de falha do motor envia "Orion"). É concebida uma transição consecutiva entre três órbitas elípticas altas ao redor da Terra, com os motores verificados antes de cada novo lançamento.A primeira órbita é o estacionamento, depois o início do mecanismo do terceiro estágio (estágio superior). Quando a segunda órbita com os parâmetros 391 x 71333 km é alcançada, o Orion com seu compartimento agregado é separado do terceiro estágio (estágio superior). A equipe espera 24 horas nesta órbita, verificando todos os sistemas. Se tudo estiver em ordem, um impulso será dado no perigeu e o navio voará para a Lua, voando ao redor muito longe, através do ponto L2 de Lagrange, a 61548 km da superfície lunar. A partir daqui, precisamos apenas de um impulso fraco com um delgado V-Delta de 77 m / s para apontar para a Terra e retornar a ela.
Mas essa opção requer 15 a 16 dias para ser concluída e acarreta um risco adicional na forma de aumento da carga de radiação na tripulação e no equipamento, uma vez que o navio passa pelos cinturões de radiação Van Allen várias vezes (e mais devagar). Portanto, esta opção não foi aceita.Como entregar um asteróide? Parâmetros do rebocador
A NASA já decidiu os parâmetros básicos de um rebocador automático . Eles não mudaram por vários meses; no contexto de outras incertezas, essa é a parte mais definitiva do programa.Torres solares com capacidade de 50 kW e um transformador que aumenta a tensão para 800 volts para alimentar vários motores de íons com um impulso de décimos de um newton (funcionando no efeito Hall, os modelos de motores atuais consomem cerca de 4,5 kW e um impulso específico de cerca de 2000 segundos, os que estão sendo desenvolvidos têm capacidade até 6 kW e impulso específico até 3000 segundos [ 1]) e pelo menos 10 toneladas do fluido de trabalho desses motores na forma de gás pesado de xenônio (quanto melhor a proporção da massa de íons gasosos e energia de ionização, maior o impulso e a eficiência específicos do motor). O tanque de xenônio em si é projetado para até 12 toneladas de xenônio. Este é apenas um suprimento sem precedentes na história da exploração espacial (tanto para motores de íons quanto para xenônio) - antes disso, a maior reserva era de 425 kg de xenônio por sonda Dawn . Para orientação no reboque, haverá motores químicos na hidrazina (heptil). Também haverá uma unidade de ancoragem a reboque para que os astronautas possam ancorar seu Orion nela.Um detalhe interessante: esse rebocador está sendo desenvolvido com a possibilidade de seu uso posterior na entrega de mercadorias para o cumprimento de uma missão futura em Phobos (satélite de Marte).Qual foguete para lançar o reboque?
4 opções estão sendo discutidas, de acordo com novos dados de 1 de agosto de 2016 - 3 opções: Atlas V versão 551 (até 18814 kg em órbita baixa), Delta IV Heavy (até 28790 kg em órbita baixa), Falcon Heavy (até 54400 kg em órbita baixa) ) e, é claro, SLS (até 70.000 kg em uma órbita baixa). Os últimos dois foguetes superpesados ainda não voaram, mas o Falcon Heavy deve voar até o final de 2016. Alega-se que o uso de lançadores de foguetes superpesados não aumenta muito a massa de paralelepípedos entregues, mas permite que o rebocador seja lançado mais tarde e ainda chegue a tempo para as datas programadas (que ainda mudam até 2026).Por que você escolheu a elevação de paralelepípedos em vez de capturar um pequeno asteróide?
Uma das razões para o abandono do plano A (capturar um pequeno asteróide à deriva separado com um diâmetro de cerca de 10 metros) a favor do plano B (elevar uma calçada de 3 a 5 metros de diâmetro de um asteróide normal) foi o problema de encontrar esses pequenos alvos da Terra .O segundo problema é a eliminação da rotação de um asteróide pequeno, mas pesado (1000 toneladas). E a rotação deve ser controlada, uma vez que os painéis solares do rebocador suportarão (com uma probabilidade de 95%) o torque ao girar não mais de 2 rotações por minuto. De acordo com os cálculos mais otimistas, descobriu-se que, mesmo para um asteróide de 500 toneladas, para reduzir a velocidade de rotação de 1 para 0 revoluções por minuto em 6 dias, 12 kg de xenon e outros 70 kg de hidrazina devem ser gastos. E existe a possibilidade, durante esta operação, de rasgar a bolsa inflável com asteróide.Na opção B, não há problemas com a rotação: o paralelepípedo localizado na superfície do asteróide não gira mais. Mas devido ao sofisticado sistema de navegação, aproximação e aterrissagem em um asteróide, a adição de 6 manipuladores de garras diferentes para paralelepípedos esta opção custa US $ 100 milhões a mais, como disse um porta-voz da NASA em março de 2015 . Ao mesmo tempo, todo o custo da parte automática do projeto ARM (rebocador e sua manutenção da Terra) permanecerá dentro do valor anunciado anteriormente de US $ 1,25 bilhão (sem incluir o custo do foguete e do lançamento).Como enormes planos encolheram-se em paralelepípedos e reduziram para dois astronautas EM-2
Agora vamos comparar os planos iniciais, de acordo com os preceitos e promessas do presidente Obama em 2010: "Começaremos enviando astronautas a um asteróide pela primeira vez na história!" . O ano de 2025 foi chamado por ele. De alguma forma, eles esqueceram de voar e pousar em um asteróide real, embora fosse muito útil para treinar um vôo para Marte e pousar em seus satélites (Phobos ou Deimos).Houve uma regressão seqüencial nos planos:1. Em setembro de 2013 (apenas três anos atrás), o plano de visitar um asteróide / paralelepípedo na órbita da Lua era impressionante em sua grandeza: dois lançamentos do foguete SLS (uma carga e a outra tripulada) com 105 toneladas de carga útil no DOE, com um lançamento de carga, uma estação orbital inteira com um peso seco de 23 toneladas e um peso total de cerca de 29 toneladas com um volume de 72 m3 sobe em órbita ( Salyut-7 tinha 90 m3 e pesava menos de 20 toneladas)!Obviamente, esta não é uma estação orbital, mas um grande módulo residencial chamado DSH - Deep Space Habitat (Habitações para o Espaço Profundo), desenvolvido com base na experiência da estação orbital ISS com o módulo REM conectado a ela (Módulo de Robótica e EVA)para caminhadas espaciais, com um espaço de armazenamento para trajes espaciais, um gateway e um manipulador. Por que um módulo residencial tão grande? O fato é que então a missão foi planejada por muito tempo. Há luxo e escopo em tudo: 80 dias de voo para lá e 14 dias para lá!
Primeiro, um lançamento de carga com um foguete SLS leva o DSH vazio (junto com o REM) com o 3º estágio do estágio de propulsão criogênico (CPS) para uma órbita intermediária; depois, esse estágio leva o módulo à órbita terrestre alta com parâmetros de 407 x 233860 km (e é separado). O módulo, implantando painéis solares, aguarda 121 dias para atracar nesta órbita, enquanto o segundo foguete SLS com o mesmo terceiro estágio e Orion pilotado por 4 astronautas é lançado da Terra. Este pacote voa até o módulo DSH, encaixe nele. Em seguida, o terceiro estágio do CPS com os restos de seu combustível leva esse sistema para a Lua e se separa, e a próxima correção e desaceleração na Lua é realizada pelo motor do compartimento da nave espacial Orion. O vôo é muito lento - somente no 20º dia da missão (81º dia da unidade tripulada) o sistema voa para o asteróide (mais precisamente, o paralelepípedo) em órbita perto da lua.Lá, a equipe passa pelo menos 14 dias mexendo nessa calçada (durante esse período, uma pedra de 3 metros pode ser perfurada por toda parte!). Antes de voar para a Terra, a nave Orion separa o já desnecessário módulo REM do módulo residencial DSH e inicia uma longa jornada para casa, que dura 153 dias! Dois dias antes de entrar na atmosfera, Orion é separado do módulo residencial DSH. Nos últimos 490 dias da missão (369 dias da unidade tripulada!), Orion abre seu compartimento agregado e entra na atmosfera.Nos últimos 490 dias da missão (369 dias da unidade tripulada!), Orion abre seu compartimento agregado e entra na atmosfera.Nos últimos 490 dias da missão (369 dias da unidade tripulada!), Orion abre seu compartimento agregado e entra na atmosfera.2. Há apenas um ano, uma visita a um asteróide ou paralelepípedo na órbita da lua (missão ARCM) foi planejada como um vôo EM-5 ou mesmo EM-6 de um monte de SLS - Orion .Então eles começaram a indicar com otimismo que isso aconteceria durante o EM-3. De qualquer forma, até a missão EM-5 foi planejada para 2026. Já havia relatos de que a tripulação em tais missões seria reduzida para 2 pessoas .Bill Gershtenmeyer, chefe do programa tripulado da NASA, continua a mencionar o EM-5/6 em seu relatório (em futuros voos da Orion) como sua primeira visita ao paralelepípedo: “As missões EM-5 e EM-6 serão missões tripuladas para asteróides " . E o que acontecerá com o EM-3, o que os astronautas farão lá? Ele quer dizer vôos extras para aquele paralelepípedo após o EM-3? Ou em vez de EM-3? Ou voos para outros asteróides?Este artigo não é explicado. Como não explicado e o cronograma e os objetivos das missões EM-5 e EM-6. As informações sobre eles estão na Wikipedia: “As missões EM-4 e EM-5 são missões próximas à lua semelhantes ao EM-3”. Mas nada é mencionado sobre o EM-6.3. E agora, devido a problemas de orçamento, todo o programa reduziu-se à missão EM-2 da espaçonave Orion ainda não verificada: uma duração de 24 a 25 dias, um voo para a Órbita Retrógrada Distante perto da Lua e algumas caminhadas espaciais para uma tripulação de dois para tocar e cavar mais fundo na calçada entregue por rebocador ...É um paradoxo, mas, ao mesmo tempo, alguns na NASA por causa de saltos com cronogramas, orçamentos e disputas sobre a escolha do terceiro estágio (DCSS, CPS ou EUS) até duvidam que o EM-2 seja uma missão tripulada e acreditem que haverá um voo automático com o objetivo de Verifica o EUS do terceiro estágio.Em conclusão, podemos dizer: devemos esperar pelos resultados das eleições nos Estados Unidos, após o que pode haver outra mudança no pessoal e nos planos da NASA. E você pode levar todos esses planos a sério somente após o primeiro lançamento bem-sucedido do foguete SLS em 2018.Source: https://habr.com/ru/post/pt396717/
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