Statek Orion po trwającym pięć dni locie wszedł już na wstępną orbitę wokół Księżyca. Główny silnik Europejskiego Modułu Serwisowego wykonał udane odpalenie podczas największego zbliżenia statku do naszego naturalnego satelity.
Trwa misja Artemis 1, czyli pierwszy lot załogowego statku Orion w kierunku Księżyca. Celem misji jest jego przetestowanie w warunkach misji kosmicznej poza bliskie otoczenie Ziemi. Jeżeli lot się powiedzie, to już w kolejnej misji Artemis 2 w 2024 roku statek Orion zabierze w stronę Księżyca ludzi – będzie to pierwszy taki lot od czasu zakończenia programu Apollo.
21 listopada 2022 roku Orion wykonał manewr wejścia na wstępną orbitę wokół Księżyca. Główny silnik OMS-E odpalił na dwie i pół minuty i prawidłowo zmienił prędkość statku. Statek pierwszy raz przeleciał blisko Księżyca –130 kilometrów od jego powierzchni.
Start i droga do Księżyca
Superciężka rakieta SLS wyniosła 16 listopada 2022 roku w swoim debiucie statek Orion w ramach misji Artemis 1. Górny stopień rakietowy ICPS wypuścił statek na prawidłowej trajektorii balistycznej w kierunku Księżyca.
Statek Orion podczas rozkładania paneli słonecznych w Europejskim Module Serwisowym. Operacja była wykonywana jeszcze podczas lotu rakietowego, przed pierwszym odpaleniem (z dwóch) górnego stopnia ICPS. Źródło: NASA
Pierwszym ważnym etapem samodzielnego lotu Oriona było wykonanie manewru korekcji trajektorii Outbound Trajectory Correction 1 (OTC-1) 16 listopada. Wtedy po raz pierwszy uruchomiono silnik OMS-E używany w manewrach wejścia na orbitę i zejścia z orbity księżycowej.
W pierwszych dniach lotu wykonano też rozmaite testy. Sprawdzono w praktyce zachowanie paneli słonecznych podczas wibracji wywoływanych przez silniczki kontroli orientacji oraz skontrolowano połączenie Wi-Fi z kamerami bezprzewodowymi umieszczonymi na końcach skrzydeł paneli słonecznych. Dzień później za pomocą tych kamer dokonano inspekcji poszycia modułu serwisowego i osłony termicznej kapsuły załogowej.
Wnętrze statku Orion. Widać na siedzeniu dowódcy-manekina Moonikin Campos. Pośrodku znajduje się eksperyment asystenta głosowego dla przyszłych astronautów Callisto (został on wtedy testowo uruchomiony). Na prawo od niego widać wskaźnik nieważkości - maskotkę Snoopy. Źródło: NASA
Drugi manewr korekcyjny OTC-2 został wykonany 17 listopada – tym razem wykorzystano mniejsze silniczki manewrowe R4D-11.
19 listopada Orion przebył już połowę drogi do Księżyca. Tego samego dnia zebrał się zespół menedżerów misji. Po analizie danych z lotu i przeglądzie stanu wszystkich systemów zagłosowano za przeprowadzeniem manewru wejścia na orbitę, czyli tzw. Outbound Powered Flyby.
Czarno-białe zdjęcie Księżyca zrobione podczas czwartego dnia misji Artemis 1 przez kadrę nawigacyjną OpNav. Źródło: NASA
Jeszcze tego dnia wykonano różne testy – sprawdzono np. działanie systemu kontroli termicznej, który pozwala odprowadzać ciepło od rozmaitych urządzeń na statku. Próbowano obserwować jego efektywność w różnych trybach operacyjnych: ze stałą prędkością działania pomp oraz z kontrolą przepływu (w tym drugim prędkość pomp dostosowana jest do odczytów przepływu chłodziwa w obiegu termicznym).
W sobotę testowano też intrumenty nawigacyjne. Sprawdzano dokładność ustalenia orientacji za pomocą szperaczy gwiazd, ustawiając statek w różnym położeniu, by nagrzewać lub schładzać szperacze.
Inspekcja statku Orion wykonana za pomocą kamery na skrzydle panelu słonecznego podczas trzeciego dnia misji Artemis 1. Źródło: NASA
W nocy z niedzieli na poniedziałek wysłano testowo do komputerów statku duże pliki, by sprawdzić jakość komunikacji i efektywność wysyłania plików o dużych rozmiarach.
Księżyc przejmuje Oriona
Niedziela była bardzo intensywnym dniem misji. Kontrolerzy lotu wykorzystali czas, aby ściągnąć największą do tej pory liczbę zdjęć. Część z tych zdjęć to obrazy z kamery nawigacyjnej OpNav. Ma ona za zadanie rejestrowanie obrazów Ziemi i Księżyca. Na podstawie wielkości tarcz obu ciał i ich pozycji na niebie obliczane jest położenie statku. Nawigacja optyczna nie jest główną metodą nawigacyjną, ale może umożliwić awaryjny, autonomiczny powrót na Ziemię w przypadku utraty kontaktu statku z Ziemią.
20 listopada o 1:12 w nocy czasu polskiego wykonano trzeci manewr korekcji trajektorii (OCT-3). Ponownie jak w przypadku OCT-2 wykonano do tego celu silniczki zewnętrzne R4D-11. Działały one jedynie przez sześć sekund, a zmiana prędkości była kosmetyczna – około jednego metra na sekundę.
Statek Orion i Księżyc w tle podczas piątego dnia misji Artemis 1. Źródło: NASA
Dokładnie o 20:09 czasu polskiego statek znalazł się już w strefie Hilla Księżyca – obszarze wokół niego, gdzie potencjał jego pola grawitacyjnego przeważa nad potencjałem pola grawitacyjnego Ziemi. Oznaczało to, że Księżyc zaczął znacząco zaginać trajektorię Oriona, nakierowując go na bliskie zbliżenie.
W niedzielę pracowały dwa zespoły powołane do rozwiązywania bieżących problemów napotkanych podczas misji.
Pierwszy z nich pracował nad błędami pamięci RAM w szperaczach gwiazd. Przypomnijmy, że szperacze gwiazd już w pierwszych dniach misji dawały początkowo niezrozumiałe dla zespołu odczyty podczas wykonywania manewrów kontroli orientacji za pomocą silniczków RCS. Reset szperaczy rozwiązał problem, ale trwają prace, by zrozumieć jego przyczynę.
Drugi zespół analizuje, czemu jeden z ośmiu ograniczników poboru prądu systemu dystrybucji energii elektrycznej z paneli słonecznych otworzył obwód (wyłączył pobór prądu) bez wysłania takiego polecenia. Za każdym razem udało się ręcznie naprawić ten błąd i żaden z systemów statku nie stracił zasilania.
Księżyc uchwycony przez kamerę nawigacyjną OpNav podczas szóstego dnia misji Artemis 1. Źródło: NASA
Bliskie spotkanie Oriona z Księżycem
Wreszcie nadszedł poniedziałek – dzień wejścia na orbitę wokół Księżyca. Statek Orion docelowo ma znaleźć się na orbicie DRO (Distant Retrograde Orbit). To bardzo stabilna orbita wokół Księżyca przechodząca przez punkty libracyjne układu Ziemia–Księżyc. Taki balans grawitacyjny pozwala na to, że statek pozostaje stabilnie na takiej orbicie bez zużywania dużej ilości paliwa. Aby wejść na orbitę DRO, trzeba wykonać dwa manewry – pierwszy pozwalający grawitacji Księżyca wykonać część pracy i wejść na wstępna orbitę, a potem drugi stabilizujący.
Czas na pierwszy manewr zwany Outbound Powered Flyby przyszedł 21 listopada. Statek Orion zbliżał się do Srebrnego Globu, wysyłając na bieżąco obraz jego zwiększającej się tarczy. Manewr rozpoczął się tuż przed maksymalnym zbliżeniem do powierzchni Księżyca, gdy Orion znajdował się już po jego niewidocznej stronie. W momencie odpalenia silnika OMS-E nie było więc kontaktu ze statkiem.
Statek Orion tuż przed wykonaniem manewru wejścia na wstępną orbitę wokół Księżyca. Zdjęcie wykonano 16 listopada 2022 roku. Widać Księżyc i Ziemię w tle. Źródło: NASA TV
OMS-E został uruchomiony zgodnie z planem 21 listopada 2022 roku o 13:44 czasu polskiego. Odpalenie trwało 2 minuty i 30 sekund. Pozwoliło to zmienić prędkość o 260 metrów na sekundę. W momencie wykonywania manewru Orion znajdował się 530 kilometrów od Księżyca. Już po manewrze nastąpiło największe zbliżenie – na 130 kilometrów od powierzchni Srebrnego Globu. Piętnaście minut po manewrze, o 13:59, powrócił kontakt ze statkiem.
Teraz kolejnym krokiem będzie wejście na docelową wokółksiężycową orbitę DRO. Orion uruchomi silnik OMS-E ponownie w piątek 25 listopada. Jeszcze przed tym manewrem opublikujemy kolejną aktualizację postępów misji.
Na podstawie: NASA
Opracowanie: Rafał Grabiański
Na zdjęciu tytułowym: Orion i w tle Księżyc. Zdjęcie wykonano podczas 3. dnia misji Artemis 1. Źródło: NASA
