З наближенням до завершення місії «Артеміда-II» всі погляди спрямовані на капсулу Orion під назвою Integrity. Хоча успіх місії визначатиметься перельотом до Місяця, найнебезпечніший момент настане не в глибокому космосі, а під час повернення на Землю. У п’ятницю, приблизно о 20:07 за східним часом (EDT), заплановано приводнення капсули в Тихому океані біля узбережжя Сан-Дієго, яка доставить додому астронавтів Ріда Вайсмана, Христину Кок, Віктора Гловера та Джеремі Хансена.
Однак, перш ніж почнеться рятувальна операція, екіпаж повинен пережити стрімкий перехід від космічного вакууму до тертя в атмосфері Землі.
Фізика вогняної кулі
Вхід в атмосферу – це битва із законами фізики. Коли такий космічний апарат, як Orion, входить в атмосферу на гіперзвуковій швидкості (яка в цій місії, за прогнозами, становитиме майже 38 600 км/год**), він не просто плавно ковзає, він буквально врізається в повітря. Це створює інтенсивний атмосферний опір і стискає повітря перед кораблем, утворюючи плазмову оболонку, температура якої може досягати 2760 градусів за Цельсієм.
Без спеціалізованої системи захисту цей жар миттєво спопелив би космічний корабель та його екіпаж. Щоб протистояти цьому, НАСА використовує абляційний теплозахисний екран, виготовлений із AVCOAT — спеціалізованої суміші діоксиду кремнію, епоксидної смоли та полімерів. Цей матеріал спроектований так, щоб обвугливатись, плавитися і відшаровуватись (процес абляції), фізично забираючи руйнівний жар від капсули в міру свого вигоряння.
Уроки «Артеміди-I»: технічні суперечки
Надійність теплозахисного екрану Orion є предметом гарячих дискусій в аерокосмічному співтоваристві. Під час безпілотної місії «Артеміда-I» у 2022 році НАСА зафіксувало несподівану аномалію: тепловий щит тріснув та втратив більше матеріалу, ніж передбачали теплові моделі.
Після цього відкриття перед НАСА став критичний вибір. Замість того, щоб перепроектувати щит — процес, який був би і дорогим, і тривалим, — інженери віддали перевагу рішенню, заснованому на траєкторії.
- Стратегія: Планувальники місії скоригували шлях входу в атмосферу таким чином, щоб тепловий щит піддавався впливу пікових температур протягом більш короткого часу.
- Мета: Мінімізувати термічне навантаження на існуючий матеріал, залишаючись у рамках запасу міцності поточної конструкції.
Хоча офіційні особи НАСА та незалежні експерти, такі як Джад Редді з Технологічного інституту Джорджії, висловлюють впевненість у цих протестованих на Землі моделях, таке рішення було розкритиковане. Критики, включаючи експерта з теплових щитів Еда Поупа, стверджують, що коригування траєкторії польоту — це боротьба із симптомами, а не причиною. Вони вказують на те, що НАСА вже планує іншу конструкцію та склад теплозахисного екрану для майбутньої місії Артеміда-III, що побічно підтверджує визнання обмежень поточної моделі.
Період «радіомовчання»
Навіть якщо тепловий щит витримає, екіпаж зіткнеться із періодом глибокої ізоляції. Коли капсула занурюватиметься у верхні шари атмосфери, плазма, що оточує апарат, створить ефект «радіомовчання». Протягом кількох хвилин центр управління польотами не зможе вийти на зв’язок із астронавтами, залишаючи екіпаж та весь світ у напруженому мовчанні.
Як тільки капсула подолає жар і скине швидкість, фінальне зниження контролюватиметься двигунами та системою парашутів, які уповільнять апарат до цілком безпечних 27 км/год для приведення в Тихому океані.
«Для мене це буде найстресовіша частина всієї місії», — Джордан Бімм, історик космонавтики
Висновок
Вхід «Артеміди-II» в атмосферу є випробуванням з високими ставками, що перевіряє здатність НАСА управляти відомими технічними ризиками за допомогою операційних коригувань. Успіх цього приводу визначить, чи справді поточна архітектура Orion готова до довгострокового освоєння Місяця людиною, обіцяною програмою «Артеміда».
