Hirdetés

2019. október 21., hétfő

Gyorskeresés

Útvonal

Cikkek » Az élet rovat

Az amerikai űrhajók új generációja - I. rész

Az űrsikló 2011. július 21-én szállt le utolsó útján, de már dolgoznak a következő generáción.

[ ÚJ TESZT ]

Az SLS / Orion - a NASA saját űrhajója II. rész

Lássuk az "Apollo on Steroids" űrhajót tehát, ami valóban az, amit a NASA kért: egy feltuningolt, felfújt, modernizált Apollo. Az űrhajó ugyanúgy két modulból áll, és még a nevük is az elődtől érkezett: CM (Command Module – Parancsoki Modul vagy Crew Module – Személyzeti Module) és SM (Service Module – Műszaki Modul).

Command Module – parancsnoki modul

A CM, amit a Lockheed Martin gyárt, végül is maga az űrkapszula, amiben az űrhajósok helyet foglalnak; itt tárolják továbbá a személyzet ellátásához szükséges élelmiszert és vizet, plusz itt kap helyett a dokkolóberendezés, és természetesen a visszatéréshez szükséges rendszerek. A csonka kúp alakú modul 5 méter átmérőjű és 3,3 méter magas, a tömege 8,5 tonna. Az egész "magja" az alumínium-lítium ötvözetből készülő nyomásálló modul, ami végül is az űrhajósok lakótere és erre szerelik fel a többi részelemet. Némileg meglepő módon a pilóta és az űrhajó parancsnoka előtt már-már szabályos szélvédők vannak (egy-egy ablak előttük, illetve egy-egy ablak mellettük), amelyek egy (űr)repülőgéphez hasonló kilátást biztosítanak. A kapszula orrán foglal helyet a dokkolószerkezet, alul körben a különféle üzemanyag- és oxigéntartályok, illetve manőverező fúvókák, amelyek csak a visszatéréskor kapnak feladatot. A kapszula alján a hővédő pajzs, amely a visszatéréskor fellépő hőhatásoktól megóvja magát a kapszulát.


Az Orion EFT-1 nyomásálló központi modulja

A kapszula belterében cirka 20 köbméternyi túlnyomásos tér található, de ebből csak cirka 11 köbméter "lakható", a többi a kiszolgálórendszereknek, rakodótereknek fenntartott tér, illetve feltehetően ide van számítva egy "űrvécé" is. A 11 köbméter nem számít rossznak, a Szojuz esetében a visszatérő kapszula mindössze 3,5 köbméternyi teret nyújt, a leszállás előtt leváló orbitális kabin 5 köbmétert – viszont ebben a 8,5 köbméternyi téren csak három embernek kell osztoznia. Így aztán nem meglepő, hogy az Orion esetében a 6 fős személyzet csak az ISS űrállomáshoz való esetleges felhasználáskor, illetve a Mars-missziónál merül fel, ahol a személyzet megint csak addig tartózkodna az Orion belsejében, amíg a Földről az felviszi őket alacsony Föld körüli pályára (LEO, 1000 km magasság alatti keringési pálya).


Ez még csak egy korai makett, amelyben a személyzet és a berendezések elhelyezését tesztelik,
de a 4 fős személyzet induláskor és leszálláskor így fog helyet foglalni majd

Hosszabb küldetésekhez már csak 2-4 fős személyzettel számolnak, 4 fő esetén 21 napra elegendő ellátmányt tudnak besuvasztani a személyzet mellé, amelyből az oxigén és a víz nagy része a műszaki modulban van tárolva. További érdekesség, hogy az első valóban tudományos jelentőséggel bíró Orion küldetés jelenleg egy Föld közeli aszteroida meglátogatása lenne, ennél pedig már adott esetben csak két űrhajóssal számolnak.

A személyzet közül a parancsok és a pilóta előtt lesz csak az irányításhoz szükséges műszerfal, amely három nagy méretű színes kijelzőt takar, amik viszont nem érintésérzékenyek, hanem a kijelző körül elhelyezett gombok képezik a beviteli lehetőségeket. A kijelzők körül hagyományos kapcsolók helyezkednek el, amelyek körül a véletlen aktiválás ellen elhelyezett akadályok vannak.


A cikk írásakor talán ez a kép a legújabb, ami az Orion műszerfaláról készült

A műszerezettség lehetővé teszi az automata dokkolást, vagyis kvázi "gombnyomásra" tud (/na, lásd előző oldal) az Orion egy űrállomáshoz vagy másik dokkoló modulhoz csatlakozni. Ez a képesség azért említésre méltó, mert még az űrsikló esetében is kézzel kellett a dokkolási manővert végrehajtani.

Hirdetés

A kapszula belsejében a Földhöz hasonló nitrogén-oxigén légkör lesz fenntartva, akár tengerszintnek megfelelő, akár csökkentett (a tengerszinthez képest akár feleakkora) légnyomással – utóbbi például űrséta esetén hasznos, mivel az űrsétához használatos űrruhákat a könnyebb mozgás miatt ilyen csökkentett légnyomás mellett használják.

Service Module – műszaki modul

A műszaki modul alaposan átalakult az eredeti tervekhez képest. A legfőbb változás, hogy 2013-ban kikerült a NASA kezeiből – az Európai Űrügynökség, az ESA, megállapodott a NASA-val egy barteregyezmény keretében, hogy az ESA fog szállítani bizonyos mennyiségű műszaki modult az Orionnak, cserébe a NASA eltekint az ISS működési költségeinek 8,3%-tól, amit az ESA-nak az ISS üzemeltetéséről kötött megállapodás szerint a NASA részére ki kellene fizetnie 2017 és 2020 között. Az ESA az Airbus-t bízta meg, hogy az ATV teherűrhajó műszaki modulja alapján megépítse az Orion műszaki modulját.


Az Orion műszaki moduljának tesztváltozata építés alatt,
láthatóak a nagy méretű üzemanyag és oxidálószer tartályok

A műszaki modul felelős az Orion elektromos energiával való ellátásáért (a CM csak akkumulátorokkal rendelkezik), illetve a meghajtásért, valamint itt tárolják az oxigén és a víz nagy részét (240 kg víz és 90 kg oxigén), amelyet egy (a kapszula alján lévő hővédő pajzsot megkerülő) ellátó csatlakozáson keresztül juttatnak el a parancsnoki modulba, illetve ezen keresztül kap áramot is.


A tesztplatform, amin már a fő- és segédhajtóművek is behelyezésre kerültek

Noha a műszaki modul az ATV-n alapszik, a fő- és segédhajtóművek az Egyesült Államokból érkeznek, és nem ismeretlennek: a főhajtómű egy darab Orbiter Manőverező Rendszer (Orbital Maneuvering System - OMS) hajtómű, amelyből az űrsiklóba anno kettőt építettek. A másodlagos hajtómű feladatát nyolc darab Aerojet R-4D-11 látja el, amelyeket kettesével építettek be – az R-4D dettó egy rég bevált megoldás, az Apollo műszaki modulján ezek látták el a manőverező feladatokat, és sok más műholdon, illetve űrhajón is megtalálható, az eredeti ATV esetében négy ilyen látja el a főhajtómű feladatát. Mind a fő, mind a másodlagos hajtóművek üzemanyagát monomethil hidrazin képezi, oxidálószerként nitrogén oxid keveréket használva. Az üzemanyag és az oxidálószer 2-2 darab, egyenként 2000 literes tartályban foglal helyet, a maximális mennyiség 9 tonna, ez mintegy 1,7 km/s Delta-V manőverező képességet ad az űrhajónak – viszonyításképpen a Szojuz mindössze 390 m/s, az Apollo viszont 2,8 km/s-mal bírt (hogy az értékeket valamennyire érzékeltessük, alacsony Föld körüli pályáról (LEO) alacsony Hold körüli pályára akarunk állni, akkor hozzávetőleg 4 km/s-re van szükségünk, hogy onnan visszatérjünk, cirka 1,31 km/s-re). A finom manőverezés céljára 24 db kis méretű rakétahajtómű való, ezek négyesével vannak elhelyezve.


Az SM hátulról, látható a lényeg: a hajtóművek, manőverező fúvókák és a négy napelemtábla

Az energiaellátásért négy 7,3 méter hosszú napelemtábla felel, amelyek összesen 11 kW elektromos áramot termelnek Föld körüli pályán, ha a Nap teljesen megvilágítja őket.

Az Orion küldetése...

A legfőbb probléma az Orionnal, hogy nincs meg még, pontosan mire és hogyan is fogják használni. Jelenleg egy tesztrepülés volt egy tesztjárművel, amely csak a fedélzeti rendszerek tesztelésére szolgált. Az Exploration Mission-1 (EM-1), vagyis Felfedező Küldetés-1 névre hallgató tesztrepülés egy személyzet nélküli, Holdat megkerülő út lesz, a jelenlegi tervek szerint (? lásd lentebb), amely 2018 szeptember 30-án indul. Ez lesz az SLS első indítása, és itt kerül éles tesztelésre nemcsak a hordozórakéta, de az űrhajó, illetve annak összes eleme is.


Az EM-1 küldetés terve egy CGI videón

A következő úton, az Exploration Mission-2-n többé-kevésbé megismétlik az EM-1-et, csak immár négy űrhajós is tartózkodik az Orionban. Ennek várható indítási dátuma 2022-23 körül lesz.


Az EM-2 küldetés vázlata, összesen mintegy 8 naposra tervezik az utat

No és innentől jön a bizonytalanság. A következő lépés Astroid Redirect Mission (ARM), vagyis Aszteroida Átirányító Küldetés néven fut, és alapvetően két elemből áll. Először egy robotszonda egy kb. 4 méteres aszteroidadarabot állít Hold körüli pályára (illetve megpróbálná a nagyobb aszteroida körül keringve befolyásolni az aszteroida pályáját), majd egy Orion fedélzetén 2-4 űrhajós meglátogatja a robotszondát, és megvizsgálja az elhozott aszteroidadarabot, mintát visszahozva belőle a Földre. A robotszonda indítása először 2017-re volt tervezve, jelenleg 2021 a céldátum, és 2025-2026 körül indulna az Orion.


Az ARM küldetés CGI videója

A NASA számára hivatalosan a Földtől távoli emberes küldetések tesztelése a következő lépcsőfok, ám ha a feladatokat és a dátumokat megnézzük, elég szellősen fut neki. Az EM-1 és EM-2 gyakorlatilag nem csinál mást, mint megismétli a szovjet Zond-5 (első Holdat megkerülő, majd Földre visszatérő űrszonda, a későbbi, meg nem valósult szovjet emberes Holdprogram egyik eleme), illetve az amerikai Apollo-8 (az első emberes misszió, amely megkerülte a Holdat) útját. Semmi újdonságot nem mutat fel, noha végül is tesztelésnek megfelel. Csakhogy 2018 és 2022 dátummal, vagyis a kettő között 4 év telik el. Ötletelés szintjén már évek óta fut egy Föld-Hold L2 pontra telepítendő nemzetközi űrállomás terve, amelyet részben az ISS moduljaiból építenének fel, itt elvben jól jöhet az Orion, noha korábban az ilyen feladatokra dedikált "taxi" űrhajókban gondolkodtak, amelyek csak a világűrben közlekedve ingázhatnának a Föld körüli és a távolabbi űrbázisok között.


(Rosszul ábrázolt) fantáziarajz a Hold-űrállomásról

Hogy a kapkodás még látványosabb legyen, a NASA ideiglenes új igazgatója (Robert Lightfoot, aki amúgy az SLS/Orion párossal foglalkozó Marshall Űrközpontból jött) 2017 elején egy tanulmányt kért (amit aztán próbált megmagyarázni is az újságíróknak), hogy a 2018-as személyzet nélküli út (EM-1) mégis csak személyzettel indulhasson el 2019-ben. Furcsa a felvetés annak a fényében, hogy a 2018-as út eredeti célja a rendszerek megbízhatóságának ellenőrzése volt, és a CCtCap keretében a kereskedelmi partnerektől is kért egy ilyen utat a NASA, most hirtelen a saját űrhajója esetében el akar tekinteni ettől... (persze a dolgot némileg megmagyarázza, hogy Február 27.-én a SpaceX bejelentette, hogy két emberrel a fedélzetén egy Falcon Heavy rakétával Hold-megkerülő útra indul a Crew Dragon, ráadásul a két illető fizető utas lesz.... így egyfajta versenyt láthatunk, hogy akkor melyik űrhajó ér is előbb a Holdhoz...).

Visszatérve az ARM küldetéshez, ott azt lehet kritizálni, hogy mintát alapvetően akár maga a robotszonda is visszahozhatná, viszonylag alacsony plusz költség mellett – jóval olcsóbban, mint a plusz egy Orion misszió. Persze nyilván a NASA is szívesebben állna neki egy Holdra szállás, pláne egy Mars-misszió összeállításának, ám az viszont sokkal, de sokkal több pénzbe kerülne. Márpedig a pénz az SLS / Orion páros fő problémája....

Az SLS program 2015-ig 11 milliárd dollárba került és 2023-ig hozzávetőleg további 9 milliárd dollár (vagy még több) lesz az igénye – és ebben nincs benne az előd Ares-I / -V programra elköltött, hozzávetőleg 6-7 milliárd dollár.

Ezek mellé pedig tegyük oda azt, hogy az Orion maga 2016-ig cirka 12,6 milliárd dollárba került, további 4,5-7 milliárd dollár lesz 2023-ig a várható költsége.

Az Orion és a politika (kevésbé bájos) háttere....

A fentiek után a T. olvasó felteheti a kérdést: igazából mi is ez az egész? A NASA eddig kvázi a Mercury / Gemini / Apollo program sikerén és emlékén lovagol, és azt az időszakot sírja vissza. Azonban az az időszak azért is említésre méltó, mert sziklaszilárd célt sikerült kitűzni, azt, hogy ember lépjen a Holdra, amihez megvolt a politikai támogatás, és gyakorlatilag végig a célhoz szükséges eszközök létrehozásán dolgoztak (Mercury - első emberes repülés; Gemini - randevú, dokkolás, űrséta, több napig való űrben tartózkodás; Apollo - a Holdhoz való eljutás, leszállás, Holdséta). Azóta a NASA legalábbis az emberes űrhajózás terén alapjában véve fordítva ül a lovon. Az STS elképzelés még teljesen jól és alaposan felvázolt jövőképet adott, de miután pénzügyi és politikai támogatottsága nem volt, így élből el kellett volna kaszálni. Erre nem voltak képesek, a végeredmény pedig az Űrsikló lett, egy drága és túlméretezett jármű, amely csaknem 20 évig várt arra, hogy az eredeti elképzelés szerint egy űrállomás felépítéséhez és kiszolgálásához használják fel. A Venture Star vagy az OSP programok látszólag logikus és következetes úton indultak volna el, de mielőtt bizonyíthattak volna, dettó elkaszálták őket.


Az eredeti Constellation-program soha meg nem valósult álma

A Constellation-program a "régi" NASA aranykorra akart emlékezni a Holdra való visszatérés elképzelésével, csakhogy az ehhez szükséges pénzügyi támogatás hiányában eleve reménytelen vállalkozás volt. Hiába akarták felszámolni, életben tartották a magját, ami az SLS hordozórakéta és az Orion űrhajó. Viszont nincs határozott cél, hogy mire is szolgálnak, csak ködös ötletelések, mint az ember Marsra lépésének újra és újra felmelegített terve, csakhogy maga a Mars-űrhajó nem szerepel a pénzügyi tervekben, és inkább csak az ötletelés megy, hogy lehetne megvalósítani - vagyis elkészítik az eszközöket, és utána keresik a feladatot, amit majd elláthat...

De akkor mégis, miért tolják az Orion szekerét?

Egyes amerikai tagállamok, ahol folynak a munkálatok, abban érdekeltek, hogy fusson a Constellation, illetve az utód SLS / Orion program. Ennek a háttere röviden az, hogy a tagállamok közvetlenül nem kapnak adót a kormányzattól, a helyben dolgozó cégek és állami intézmények által alkalmazott emberek adójából élnek, vagyis a tagállamok abban érdekeltek, hogy a drága állami megrendelések, intézmények az ő államukban valósuljanak meg, így juthatnak közvetve központi állami pénzhez. Tehát azok az államok, amelyekbe "lecsapódott / lecsapódik" a Constellation-program, illetve most már SLS / Orion program költségvetési pénze, azok tíz körömmel küzdenek a folytatásért. Például a kongresszus emiatt vont el 2010-ben az eredetileg 150 millió dolláros CCDev 1 programból (aminek a vége a CST-100 és Dragon v2 kereskedelmi űrhajó lesz, lásd következő rész) 100 millió dollárt, és adta inkább az ekkor már láthatóan végét járó Constellation-programnak.


Shelby szenátor az ULA Decatur városában lévő gyárának látogatásakor

Nem meglepő, hogy mindezt egy Alabamai szenátor (Richard Shelby) kezdeményezte, ugyanis a Constellation-program egyik központja az Alabamában lévő Huntsvilli NASA központ, illetve ebben az államban található az ULA (és így a Boeing) rakétaösszeszerelő központja is, Decaturban. Így nem túl meglepő, hogy Shelby szenátor az egyik kulcsfigurája az SLS hordozórakéta (illetve az ULA) támogatói bázisának. Valahol természetesen ezen lobbytevékenysége érthető is, hiszen a szavazóitól arra kapott felhatalmazást, hogy munkahelyeket teremtsen Alabamában, és azokat fenntartsa...

Ez talán rávilágít arra, hogy miért él és virul az SLS és az Orion, és miért néz ki úgy, hogy márpedig valóban meg fog valósulni, de mielőtt azért teljesen elítéljük a dolgot, érdemes rámutatni, hogy így működik a politika az Egyesült Államokban, és ha érvényesülni akarsz, akkor jobb, ha beállsz mellé, mint ha szembe mész vele - a SpaceX is évente több, mint egymillió dollárt költ lobbytevékenységre (2015-ben ~1,3 milliót). Ez az "ára", hogy aztán McCain szenátor és más politikusok hallassák a hangjukat, amikor a SpaceX érdekeit kell védeni...

És most úgy tűnik, hogy a RIOS esetében 50 000 karakter körüli az egy cikkre vonatkozó limit, így szét kell bontanom a cikket...

Folyt. köv...

Hirdetés

Azóta történt

Előzmények

Hirdetés

Copyright © 2000-2019 PROHARDVER Informatikai Kft.