Statek Orion pokonał już ponad połowę drogi do Księżyca. Systemy spisują się powyżej oczekiwań i trwają już przygotowania do manewru wejścia na wstępną orbitę wokółksiężycową.
Rakieta SLS wystartowała 16 listopada 2022 roku Celem Artemis 1 – pierwszej misji nowej superciężkiej rakiety NASA było wysłanie w kierunku Księżyca statku Orion. Cel ten został wykonany i statek jest już w drodze do naszego naturalnego satelity. W ramach programu Artemis ma zostać wykonane ponowne lądowanie człowieka na Księżycu. Omawiany lot Artemis 1 jest jeszcze bezzałogowym testem systemów, ale jeśli się powiedzie, to już w drugiej misji w statku Orion na rakiecie SLS w kierunku Księżyca polecą ludzie – pierwszy raz od ponad pół wieku i zakończenia programu Apollo.
Wszystkie trzy podstawowe cele misji Artemis 1 dotyczą statku Orion:
- zademonstrowanie działania osłony termicznej przy powrocie na Ziemię z wysokoenergetycznej trajektorii księżycowej,
- zademonstrowanie procedur i działania systemów statku podczas wszystkich faz misji
- i odzyskanie statku po wodowaniu.
Po pierwszych trzech dniach lotu podsumowujemy co działo się ze statkiem i co nastąpi w najbliższym czasie.
Pierwszy manewr korekcyjny
Po wypuszczeniu statku przez górny stopień ICPS rakiety SLS, rozpoczęła się faza samodzielnego lotu Oriona do Księżyca. Pierwszym kamieniem milowym tego etapu było uruchomienie głównego silnika Europejskiego Modułu Serwisowego w manewrze Outbound Trajectory Correction 1, poprawiającym trajektorię po niewielkich błędach rakietowego.
Manewr OTC-1 został wykonany 16 listopada 2022 roku o 15.32 czasu polskiego, czyli niecałe 8 godzin od startu misji. Europejski Moduł Serwisowy to część statku Orion zbudowana przez Europejską Agencję Kosmiczną ESA za pośrednictwem firmy Airbus. Głównym silnikiem modułu jest OMS-E - jeden z dwóch silników do manewrów orbitalnych, w jakie wyposażone były amerykańskie wahadłowce kosmiczne. To ten silnik będzie odpowiedzialny za wszystkie duże manewry jak wejście na orbitę wokół Księżyca czy skierowanie statku z powrotem na Ziemię. Egzemplarz OMS-E zamontowany w statku Orion misji Artemis 1 brał udział wcześniej w 19 misjach kosmicznych od 1984 do 2002 roku.
Do manewrów korekcyjnych wykorzystywanych jest osiem zewnętrznych silniczków R4D-11, również dostarczonych przez NASA i budowanych przez firmę Aerojet Rocketdyne. W przypadku pierwszego manewru skorzystano jednak z głównego silnika, aby przetestować go zawczasu.
Statek Orion z widocznym z przodu Europejskim Modułem Serwisowym. Zdjęcie wykonano w pierwszym dniu misji Artemis 1, 16 listopada 2022 r. Źródło: NASA.
10 nanosatelitów wypuszczonych przez rakietę
Po oddzieleniu się Oriona i stopnia ICPS, człon rakietowy miał jeszcze do wykonania parę ważnych zadań. Oddzielenie statku Orion nastąpiło niecałe 2 godziny po starcie. O 11.09, 3 godziny i 21 minut po starcie ICPS uruchomił swój podstawowy napęd, aby wejść na orbitę heliocentryczną, unikając przecięcia się ze statkiem Orion.
Potem ICPS zgodnie z czasowym harmonogramem wypuszczał 10 nanosatelitów umieszczonych w adapterze OSA (Orion Stage Adapter) między statkiem Orion, a górnym stopniem.
Moment separacji statku Orion i górnego członu ICPS. W adapterze OSA (po prawej stronie) widoczne są nanosatelity, które były potem przez ten stopień wypuszczane. Źródło: NASA.
Każdy nanosatelita ma osobną, niezależną od Artemis 1 misję. Są to misje wysokiego ryzyka, ale z potencjałem wysokiego zysku naukowego lub technologicznego w przypadku powodzenia. Nanosatelity zostały zbudowane przez różne firmy i instytucje i wybrane w konkursie. Niektóre z nich mają badać Księżyc, inne testować środowisko promieniowania poza bliskim otoczeniem Ziemi czy nawet polecieć do planetoidy bliskiej Ziemi.
Pierwsze 5 nanosatelitów zostało wypuszczonych 3 godziny i 40 minut po starcie. Kolejnych 5 satelitów było wypuszczanych w różnych odstępach. Ostatni CuSP opuścił pokład rakiety 8 godzin i 3 minuty po starcie. Nanosatelity z racji niezależnych misji mają różne harmonogramy kontaktu ze stacjami naziemnymi i sposoby prowadzenia misji. Według informacji z 18 listopada 5 z 10 satelitów nawiązało na razie kontakt z Ziemią.
Pierwsze obrazy ze statku, zrealizowane kolejne cele misji
Jednym z pierwszych testów technologicznych był test wibracyjny zachowania rozłożonych paneli słonecznych. Europejski Moduł Serwisowy dostarcza energię elektryczną do Oriona za sprawą czterech rozkładanych skrzydeł paneli słonecznych. Inżynierowie uruchamiali niewielkie silniczki korekcyjne RCS w statku, aby sprawdzić czy skrzydła reagują na te niewielkie przyspieszenia zgodnie z symulacjami.
Manekin Moonikin na fotelu dowódcy w kapsule statku Orion. Zdjęcie wykonano podczas pierwszego dnia misji Artemis 1. Źródło: NASA.
Orion jest wyposażony w dużą liczbę kamer. Jedne z nich to inżynieryjny sprzęt do sprawdzania stanu statku, inne są głównie na potrzeby promocji i przekazywania postępów misji dla społeczeństwa. Orion ma też kamerę OpNav, która ma za zadanie rejestrowanie obrazów Ziemi i Księżyca. Na podstawie wielkości tarcz obu ciał i ich pozycji na niebie można policzyć położenie statku. Optyczna nawigacja nie jest główną metodą nawigacyjną, ale może umożliwić awaryjny, autonomiczny powrót na Ziemię w przypadku utratu kontaktu statku z Ziemią. Już w środę inżynierowie skalibrowali tę kamerę.
W pierwszy dzień lotu wykonano także dodatkowe ruchy skrzydeł paneli słonecznych, aby przetestować jaka jest ich optymalna pozycja do przesyłu danych do statku z bezprzewodowych kamer Wi-Fi na czubkach skrzydeł. Kamery z paneli słonecznych już dostarczyły wielu spektakularnych zdjęć.
Film przedstawiający ruch paneli słonecznych jeszcze podczas lotu ze stopniem rakietowym ICPS. Panele zostały złożone, by nie zanieczyścić ich odrzutem rakietowym podczas manewru wejścia na wstępną orbitę okołoziemską. Źródło: NASA.
W czwartek, 17 listopada Orion wykonał drugi manewr korekcji orbity OTC-2. Zewnętrzne silniczki modułu ESM odpaliły o 12.32 czasu polskiego. W 2. dzień misji zebrano też więcej zdjęć z kamery OpNav. Uruchomiono eksperyment Callisto, umieszczony w kapsule Orion. Callisto to demonstracja firmy Lockheed Martin we współpracy Amazon i Cisco, która ma przetestować wykonywanie komend głosowych i wykorzystywanie technologii wideo na potrzeby przyszłych misji załogowych.
Testy kalibracyjne kamery nawigacyjnej OpNav. Źródło: NASA.
Na półmetku
W momencie publikacji tego artykułu, 19 listopada około 13.00 czasu polskiego statek Orion znajdował się już 340 000 km od Ziemi i już niecałe 160 000 km od Księżyca. Już 20 listopada statek wejdzie w strefę Hilla Księżyca – obszar, gdzie grawitacja Srebrnego Globu będzie już dominować nad ziemską.
Zdjęcie statku Orion z 3. dnia misji. Na dole widać Księżyc. Źródło: NASA.
Na konferencji podsumowującej ostatnie kroki misji, manager misji Artemis 1 Mike Sarafin powiedział, że Orion do tej pory przekracza postawione przed nim wymagania.
- Demonstracja działania statku Orion przy powrocie z wysokoenergetycznej trajektorii księżycowej
W połowie osiągnięty cel. Za sprawą prawidłowego działania rakiety SLS, statek Orion otrzymał energię potencjalną pozwalającą na wykonanie wysokoenergetycznego powrotu z trajektorii księżycowej.
- Demonstracja działania statku Orion w reżimie lotu kosmicznego
26 z 124 (20%) celów zrealizowanych, 50 w trakcie realizacji. 48 pozostaje do realizacji. Statek Orion spełnia, a w niektórych aspektach przekracza oczekiwania.
- Odzyskanie statku Orion po wodowaniu
- Dodatkowe, niekrytyczne cele naukowe, technologiczne i promocyjne
Trzy z czterech ładunków w kapsule Orion nie wysyła danych naukowych w trakcie misji. Wszystko nagrywane jest na nośniki i będzie odzyskane dopiero po udanym wodowaniu. Mowa o eksperymentach: Biological Experiment-01, eksperyment dozymetrów promieniowania ESA, eksperyment promieniowania MARE niemieckiej agencji kosmicznej DLR. Test technologiczny Callisto działa – więcej o tym poniżej.
Łącznie do tej pory wystąpiło 13 anomalii w misji. Wszystkie jednak o niskiej krytyczność dla ogólnego powodzenia lotu.
W piątek, 18 listopada inżynierowie przeprowadzili za pomocą kamer na statku inspekcję osłony termicznej kapsuły Orion i poszycia Europejskiego Modułu Serwisowego. Druga taka inspekcja będzie wykonana tuż przed powrotem na Ziemię.
Jedynym większym problemem napotkanym w pierwszych dniach były niezrozumiałe dane ze szperaczy gwiazd, uzyskiwane podczas odpaleń silniczków w statku Orion. Szperacze gwiazd to podstawowa metoda kontroli orientacji statku. Są to kamery wyspecjalizowane do wykonywania obrazów gwiazd i porównywania ich z wgranymi mapami. Na tej podstawie statek czerpie wiedzę o swojej orientacji. Dziwne odczyty nie wpływały na bezpieczeństwo misji, ale zostały zbadane i zespół zrozumiał już ich naturę. Nie trzeba było wprowadzać przez to żadnych zmian w operowaniu statkiem.
Co dalej?
Kolejnym bardzo ważnym krokiem misji będzie wykonanie manewru OPF (Outbound Powered Flyby). Będzie to wejście na wstępną orbitę wokółksiężycową o bardzo eliptycznym kształcie: 145 km na 134 840 km. Manewr ten zostanie wykonany 21 listopada 2022 roku o 13.36 czasu polskiego. W tym czasie Orion będzie przelatywał najbliżej Księżyca, na wysokości 145 km.
Przy okazji poniedziałkowego manewru dostaniemy też pewnie kolejną porcję zdjęć i filmów.
Na podstawie: NASA
Opracował: Rafał Grabiański
Na zdjęciu tytułowym: Orion i w tle Księżyc. Zdjęcie wykonano podczas 3. dnia misji Artemis 1. Źródło: NASA.
