Pierwsza rakieta SLS została złożona w całości. Na jej szczycie umieszczono już statek Orion. Przygotowania do pierwszej misji księżycowego programu Artemis wchodzą w ostatnią fazę. Debiut superciężkiej rakiety NASA odbędzie się najwcześniej w lutym 2022 r.
W skrócie:
- Zakończono składanie pierwszego egzemplarza rakiety SLS. Na jej szczycie znalazł się statek załogowy Orion;
- SLS (Space Launch System) to superciężka rakieta NASA, która będzie realizować misje księżycowe programu Artemis;
- Artemis 1 - pierwsza misja rakiety SLS (jeszcze bezzałogowa) odbędzie się najwcześniej w lutym 2022 r.
Zakończono ostatnią fazę integracji zestawu rakiety SLS. Na jej szczyt trafił już statek Orion, który w przyszłym roku poleci w pierwszą (jeszcze bezzałogową) misję księżycowego programu Artemis. NASA ogłosiła, że najwcześniejszy możliwy termin tego lotu to 12 lutego 2021 r.
Misja Artemis 1
Artemis 1 - pierwsza misja księżycowa programu Artemis. Będzie polegała na wykonaniu trwającego prawie 3 tygodnie lotu wokółksiężycowego statku Orion, bez załogi na jego pokładzie. Lot Artemis 1 będzie testem rozwijanych przez ostatnie kilkanaście lat systemów: superciężkiej rakiety SLS, statku przeznaczonego do dalekiej eksploracji Orion i stworzonej do celów tych misji infrastruktury naziemnej.
W naszej ostatniej relacji z prac prowadzonych przy pierwszym egzemplarzu rakiety SLS opisywaliśmy połączenie Głównego Członu z górnym stopniem ICPS oraz łączenie zestawu rakietowego z mobilną wieżą startową. Działo się to latem. 6 sierpnia 2021 r. udało się po raz pierwszy na Florydzie uruchomić zasilanie w Głównym Członie rakiety.
Reszta sierpnia zeszła na testach rozmaitych połączeń między mobilną wieżą startową ML-1 a rakietą. W ten sposób weryfikowano zarówno samą rakietę jak i działającą z nią infrastrukturę naziemną.
W tym samym czasie w innym budynku do misji przygotowywano statek Orion składający się z kapsuły, produkowanego w Europie modułu serwisowego ESM oraz wieżyczki systemu ratunkowego LAS.
W niniejszym artykule podsumowujemy prace, które zostały zwieńczone integracją statku Orion z rakietą.
Rakieta SLS
Space Launch System (SLS) – superciężka rakieta NASA, która będzie wykorzystana do załogowych misji księżycowych programu Artemis. SLS składa się z Głównego Członu (Core Stage), do którego dołączone są dwie boczne rakiety pomocnicze na paliwo stałe (Solid Rocket Boosters - SRB). Razem napędzają one całą rakietę, pozwalają jej opuścić atmosferę i rozpędzić się do dużych prędkości. Po kilku minutach lotu boczne rakiety są odłączane i SLS kontynuuje rozpędzanie na wciąż działających silnikach Głównego Członu. Potem Główny Człon zostaje odrzucony, a rozpędzanie do prędkości orbitalnej kontynuuje górny stopień, którym w przypadku pierwszej wersji rakiety SLS jest Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS). Rakieta SLS w wersji 1 ma mieć udźwig 95 t na niską orbitę okołoziemską i 26 t na lot doksiężycowy.
Główny Człon jest napędzany przez cztery silniki RS-25D zasilane ciekłym wodorem i ciekłym tlenem. Silniki RS-25D to zmodyfikowane silniki używane wcześniej w amerykańskich wahadłowcach kosmicznych. Sam Główny Człon wyglądem przypomina zewnętrzny zbiornik ET systemu wahadłowców, który dostarczał paliwo jego silnikom podczas początkowej lotu na orbitę.
Test odłączenia wieży startowej
19 września 2021 r. przeprowadzono z powodzeniem test odłączenia wieży startowej od rakiety w momencie startu (URRT - Umbilical Release and Retract Test). Inżynierowie sprawdzili czy wszystkie połączenia prawidłowo są odłączane mechanicznie od rakiety w momencie symulowanego czasu startu rakiety.
Rakieta SLS będzie startować z mobilnej platformy startowej ML-1. Rakieta jest zintegrowana z tą platformą i podczas kampanii startowej to na tej platformie rakieta zostanie przetransportowana na wyrzutnię startową SLC-39B na kosmodromie Cape Canaveral.
NEW FOOTAGE 🚨 Watch as the different platforms around the SLS rocket retract as part of the Umbilical Release and Retract Test (URRT) at @NASAKennedy. @NASAGroundSys conducted the test to prepare for future #Artemis I stacking and launch activities >> https://t.co/HNSKsaXf8c pic.twitter.com/IV8MrSwrYn
— NASA_SLS (@NASA_SLS) September 22, 2021
Film z testu odłączenia wieży startowej. Źródło: Twitter NASA SLS.
Połączeń z rakietą SLS jest bardzo dużo. Na samym dole rakiety znajduje się zestaw połączeń elektrycznych zapewniających komunikację z rakietami bocznymi na paliwo stałe SRB oraz odpowiadające za przekazanie wieży startowej komendy zwolnienia blokad trzymających rakietę. Są tam też także rury systemu wentylującego azot do rakiet bocznych. Te połączenia jako jedyne nie uczestniczyły w teście. Sprawdzano za to wszystkie pozostałe:
- dolne połączenia masztowe doprowadzające ciekły wodór i ciekły tlen do Głównego Członu
- połączenie między zbiornikami ciekłego tlenu i wodoru w Głównym Członie odpowiadające za odprowadzanie odparowanego wodoru, doprowadzenie gazów utrzymujących ciśnienie w zbiornikach oraz połączenia komunikacyjne i elektryczne w Głównym Członie
- połączenie nad zbiornikiem ciekłego tlenu w Głównym Członie, za pomocą którego dostarczany jest gazowy azot
- mechaniczny stabilizator między stopniami VSS odpowiadający za utrzymanie rakiety w pionie
- połączenie do górnego stopnia (ICPSU) odpowiadające za dostarczanie paliwa, energii elektrycznej i komunikację z tym stopniem
- połączenie do Europejskiego Modułu Serwisowego, gdzie dostarczane jest chłodziwo i powietrze do systemów kontroli środowiska statku i systemu ratunkowego LAS
Test odłączenia połączeń wykonywano w momencie gdy zestaw rakietowy SLS nie miał jedynie na szczycie statku Orion - jego rolę pełnił symulator masy i środka ciężkości. Statek Orion był przygotowywany równolegle do misji w innym budynku.
Analiza drgań własnych rakiety
Po teście odłączenia wieży startowej (Umbilical Release and Retract Test) nadszedł czas na analizę modalną częstości drgań własnych rakiety - IMT (Integrated Modal Test). Test ten wymagał odłączenia wszystkich testowanych wcześniej połączeń z wieżą (tę pracę wykonał akurat test odłączenia wieży), a poza tym trzeba też było usunąć wszelkie udogodnienia dostępowe do elementów rakiety. Rakieta musiała zostać odizolowana od wszelkich zewnętrznych obiektów.
Rakieta SLS przed testem odłączenia wieży startowej. Widać odłączone wszystkie struktury dostępowe w przygotowaniu do testu. Źródło: NASA/Frank Michaux.
Test IMT rozpoczął się 23 września. Test modalny polegał na mechanicznym wprowadzeniu rakiety we wstrząsy, celem sprawdzenia wytrzymałości struktury całego zestawu, praktycznego poznania częstotliwości drgań własnych czy współczynników tłumienia. Dane te są potrzebne, aby zweryfikować przewidywane właściwości dynamiczne rakiety i ew. móc nanieść poprawki na symulacje zachowania rakiety w locie.
Po teście modalnym, zakończonym 28 września inżynierowie mogli przywrócić do rakiety platformy umożliwiające dostęp do jej różnych podsystemów i rozpocząć przygotowania do przyjęcia statku Orion.
10 satelitów CubeSat umieszczonych w strukturze OSA. Zdjęcie wykonano przed integracją elementu z rakietą SLS. Źródło: NASA.
W nocy z 8 na 9 października na szczyt rakiety SLS, a konkretnie na jej górny stopień ICPS umieszczono specjalny adapter OSA (Orion Stage Adapter) - to struktura w kształcie pierścienia, która będzie łączyć statek Orion z rakietą SLS. Na jej wewnętrznej ścianie umieszczono też dodatkowe 10 nanosatelitów standardu CubeSat, które jako dodatkowy ładunek biorą udział w misji Artemis 1.
Statek Orion w końcu na szczycie rakiety
Statek Orion podczas transportu na dźwigu do sekcji, w której znajduje się rakieta SLS w budynku pionowej integracji VAB. Źródło: NASA/Frank Michaux.
Od lipca 2021 r. statek Orion przebywał w budynku LASF (Launch Abort System Facility) na terenie kosmodromu na Florydzie. Tam latem dokonano integracji statku z wieżą systemu ratunkowego LAS.
Po instalacji wieży inżynierowie przystąpili do obudowania kapsuły w owiewkę aerodynamiczną, składającą się z czterech profilowanych paneli. Prace te trwały prawie do końca września.
W nocy z 18 na 19 października statek Orion został przetransportowany do budynku pionowej integracji VAB, gdzie znajduje się zestaw rakiety SLS. Już 19 października Orion został podniesiony przez dźwig znajdujący się w budynku i przeniesiony do sekcji High Bay 3, gdzie czekała na niego rakieta.
Obniżenie i strukturalne połączenie ważącego około 35 t statku Orion wraz z dołączoną do niego wieżą systemu ratunkowego nastąpiło 20 października.
Statek Orion obniżany na szczycie rakiety SLS w budynku pionowej integracji VAB. Źródło: NASA/Frank Michaux.
Kolejne kroki w kierunku misji Artemis 1
Na konferencji prasowej NASA prowadzonej 22 października managerowie misji poinformowali, że najwcześniejszym możliwym terminem startu pierwszej misji księżycowej programu Artemis jest 12 lutego 2022 r. Jest to początek okna startowego trwającego do 27 lutego. Oczywiście ostateczny termin lotu będzie zależeć od postępów w pozostałych testach rakiety i czynnikach zewnętrznych takich jak pogoda.
Inżynierowie muszą teraz przywrócić połączenia między wieżą startową i rakietą oraz przetestować połączenia z nowododanym statkiem Orion. W listopadzie rozpocznie się faza kolejnych testów integracyjnych znanych pod nazwą ITCO (Integrated Test and Check-Out). Testy te zajmą wiele tygodni. Dopiero po nich, w okolicy Świąt mobilna wieża z rakietą zostanie wyprowadzona na wyrzutnię startową SLC-39B, gdzie przejdzie próbę generalną przed lotem.
Próba ta znana jako WDR (Wet Dress Rehearsal) będzie polegała na wykonaniu próbnego odliczania do startu wraz z wykonaniem procedur tankowania rakiety, kończąc się jednak przed uruchomieniem silników. Po próbie WDR rakieta wróci do budynku VAB, gdzie przejdzie ostatnie przygotowania przed lotem.
Rakieta SLS jeszcze przed integracją statku Orion w budynku VAB. Zdjęcie wykonano 20 września 2021 r. Źródło: NASA/Frank Michaux.
Kolejnym dużym krokiem w przygotowaniach było pozytywne przejście przez rakietę przeglądu certyfikacyjnego projektu (Design Certification Review). To oficjalny przegląd systemów, danych z przeprowadzonych do tej pory testów i analiz, który potwierdza, że system SLS spełnia wymagania i zezwala na przygotowywanie rakiety do misji Artemis 1.
Na podstawie: NASA/Boeing/NSF/SN
Więcej informacji:
Opracował: Rafał Grabiański
Na zdjęciu tytułowym: Rakieta SLS podczas integracji ze statkiem Orion. Źródło: NASA.
