Gdy misja Artemis II zbliża się do końca, oczy wszystkich zwrócone są na kapsułę Oriona zwaną Integralność. Choć o powodzeniu misji zadecyduje lot na Księżyc, najniebezpieczniejszy moment nastąpi nie w głębi kosmosu, ale podczas powrotu na Ziemię. Kapsuła ma opaść na Pacyfik u wybrzeży San Diego w piątek około 20:07. czasu wschodniego (EDT), w którym biorą udział astronauci Reed Weissman, Christina Kok, Victor Glover i Jeremy Hansen.
Zanim jednak misja ratunkowa będzie mogła się rozpocząć, załoga musi przetrwać szybkie przejście od próżni kosmicznej do tarcia ziemskiej atmosfery.
Fizyka kuli ognistej
Wejście w atmosferę to walka z prawami fizyki. Kiedy statek kosmiczny taki jak Orion wchodzi w atmosferę z prędkością hipersoniczną (którą w tej misji szacuje się na prawie 38 600 km/h ), nie tylko płynnie szybuje, ale dosłownie rozbija się w powietrzu. Powoduje to intensywny opór atmosferyczny i ściska powietrze przed statkiem, tworząc otoczkę plazmową, której temperatura może osiągnąć 2760 stopni Celsjusza.
Bez specjalistycznego systemu ochrony ciepło to natychmiast spowodowałoby spalenie statku kosmicznego i jego załogi. Aby temu przeciwdziałać, NASA stosuje ablacyjną osłonę termiczną wykonaną z AVCOAT, specjalistycznej mieszanki krzemionki, żywicy epoksydowej i polimerów. Materiał ten zaprojektowano tak, aby zwęglał się, topił i łuszczył (proces ablacji), fizycznie odprowadzając niszczące ciepło z kapsuły podczas jej spalania.
Lekcje z Artemidy I: spory techniczne
Niezawodność osłony termicznej Oriona jest tematem gorąco dyskutowanym w społeczności lotniczej. Podczas bezzałogowej misji Artemis I w 2022 roku NASA odnotowała nieoczekiwaną anomalię: osłona termiczna pękła i straciła więcej materiału, niż przewidywały modele termiczne.
Dzięki temu odkryciu NASA stanęła przed krytycznym wyborem. Zamiast przeprojektowywać osłonę – proces, który byłby zarówno kosztowny, jak i czasochłonny – inżynierowie zdecydowali się na rozwiązanie oparte na trajektorii.
- Strategia: Planiści misji dostosowali ścieżkę ponownego wejścia tak, aby osłona termiczna była wystawiona na działanie szczytowych temperatur przez krótszy czas.
- Cel: Zminimalizować obciążenie termiczne istniejącego materiału, pozostając w granicach marginesu bezpieczeństwa obecnego projektu.
Chociaż urzędnicy NASA i niezależni eksperci, tacy jak Jad Reddy z Georgia Tech, wyrażają zaufanie do tych modeli przetestowanych na Ziemi, decyzja spotkała się z krytyką. Krytycy, w tym ekspert ds. osłon termicznych Ed Pope, twierdzą, że dostosowywanie toru lotu polega na leczeniu objawów, a nie przyczyny. Wskazują, że NASA planuje już inny projekt i skład osłony termicznej na nadchodzącą misję Artemis III, co pośrednio potwierdza ograniczenia obecnego modelu.
Okres ciszy radiowej
Nawet jeśli osłona termiczna wytrzyma, załogę czeka okres głębokiej izolacji. Gdy kapsuła zanurzy się w górnych warstwach atmosfery, plazma otaczająca urządzenie wywoła efekt „ciszy radiowej”. Przez kilka minut kontrola misji nie będzie mogła porozumieć się z astronautami, pozostawiając załogę i cały świat w pełnej napięcia ciszy.
Gdy kapsuła pokona temperaturę i zwolni, ostatecznym opadaniem będą sterować silniki i system spadochronowy, który spowolni pojazd do bezpiecznej prędkości 27 km/h, aby umożliwić wodowanie na Pacyfiku.
„To będzie dla mnie najbardziej stresująca część całej misji” Jordan Bimm, historyk kosmosu
Wniosek
Ponowne wejście Artemis II na orbitę stanowi test wysokiej stawki, sprawdzający zdolność NASA do zarządzania znanymi zagrożeniami technicznymi poprzez dostosowania operacyjne. Sukces tego wodowania zadecyduje, czy obecna architektura Oriona jest naprawdę gotowa na długoterminową eksplorację Księżyca przez człowieka, obiecowaną w programie Artemis.
