Organisasjon | NASA |
---|---|
Bygger | Lockheed Martin |
Type fartøy | Bemannet romskip |
Launcher |
Delta IV Heavy (test) Space Launch System(fremtid) |
Første fly | 5. desember 2014 |
Antall flyreiser | 1 |
Status | under utvikling |
Høyde | ~ 7 m |
---|---|
Diameter | 5,02 moh |
Total masse | 21,25 t |
Ergols | 7,9 t |
Energikilde | Solcellepaneler |
Stemning | Oksygen / nitrogen |
Landing | på sjøen |
Mål | utover lav bane |
---|---|
Mannskap | 4 |
Trykkvolum | 19,56 m 3 |
Stue | 8,95 m 3 |
Delta-V | 1340 m / s |
Autonomi | 21 dager |
Elektrisk energi | 11 kW |
Luketype | NASA Docking System |
Avtale | ikke automatisk |
Orion er et romfartøy den NASA for transport av et mannskap av astronauter utover lav bane rundt jorden . Den ble opprinnelig utviklet som en del av Constellation-programmet (2006), hvis mål er å ta menn til månen innen 2020 og å erstatte romfergen for lettelse for mannskapene til den internasjonale romstasjonen . Ifebruar 2010, er Constellation-programmet forlatt, og etter å ha vurdert å kansellere utviklingen av romfartøyet, bestemmer NASA seg for å fortsette utviklingen for fremtidige oppdrag for å fly over månen og asteroider og muligens transport av mannskapet til den internasjonale romstasjonen . Den skal plasseres i bane av den tunge bæreraketten SLS , hvis utvikling ble bestemt etter at Constellation-programmet ble forlatt .
Orion-romfartøyet er designet for å frakte fire personer for en tre ukers oppdrag utover lav jordbane og opptil syv personer i lav bane. Det tar arkitekturen til Apollo-romfartøyet med en kjegleformet kontrollmodul som inneholder cockpiten der mannskapet oppholder seg og en servicemodul der alt er samlet som ikke er nødvendig for retur til jorden. Denne siste modulen er utgitt før atmosfærisk gjeninntreden . Enheten har en masse på 21 tonn, inkludert mer enn 12 tonn for servicemodulen. I motsetning til sine forgjengere bruker den solcellepaneler for å levere energi. Den har et boareal som er mer enn doblet i forhold til Apollo-romfartøyet og et dokkingsystem som ligner på den amerikanske romfergen . Orion-romfartøyet er designet for å lande på vann når det kommer tilbake til jorden og er gjenbrukbart.
Den første banetesten av kommandomodulen fant sted den 5. desember 2014 og det for et komplett kjøretøy er planlagt til 2021. Den første flyturen med et mannskap er planlagt for 2022-2023.
I 2004, på forespørsel fra USAs president George W. Bush, som ønsket at USA skulle gjenoppta suksessen med Apollo-programmet , lanserte NASA Constellation-programmet som var ment å gjøre det mulig for mannskap å gjennomføre lange opphold. den Moon innen 2020. Dette programmet bør også sørge for utskifting av amerikanske romfergen , tilbaketrekning av som er planlagt etter romfergen Columbia ulykken . Programmet skal finansieres gjennom besparelser ved å stoppe romfergene og deretter trekke den internasjonale romstasjonen.
Egenskapene til de forskjellige romfartøyene i Constellation-programmet blir offentliggjort den 19. september 2005. Det viktigste bemannede romfartøyet kalles Crew Exploration Vehicle (CEV) før det ble døpt Orion den24. august 2006. Dette navnet er navnet på en av skyttelbussene fra 2001- filmen , A Space Odyssey (1968), samt en studie av et atomdrevet romfartøy . The NASA kunngjøring31. august 2006at kjøretøyet skal bygges av Lockheed Martin . Sonden er å bli lansert med en ny lansering kjøretøy, Ares jeg .
De første testene er deretter planlagt til 2008 med en ubemannet flytur for 2011, en bemannet flytur for mars 2015og en første retur av astronautene til Månen for 2019 , men disse datoene er utsatt på grunn av svakheten i de økonomiske ressursene som er tildelt programmet.
Etter sin innvielse ber USAs president Barack Obama Augustine-kommisjonen , opprettet for dette formålet den7. mai 2009og sammensatt av astronautspesialister fra forskningsindustrien og NASA , for å undersøke konsekvensene av tilbaketrekningen av den amerikanske romfergen på programmet til den internasjonale romstasjonen og å gjennomføre en gjennomgang av Constellation-programmet overfor både budsjett- og planleggingsspørsmål. Komiteen rapporterer om9. oktober 2009. Når det gjelder Constellation-programmet, er hovedkonklusjonene at NASA trenger et årlig budsjetttilskudd på tre milliarder dollar for å kunne oppnå målene som er satt for Constellation-programmet. Hun bemerket at Ares I- bæreraketten , som skulle tillate sjøsetting av Orion-romfartøyet, opplevde tekniske problemer som skulle kunne løses, men den sene utviklingen reduserte interessen. Komiteen er bekymret for produksjonskostnadene til Orion-romfartøyet, som også er underlagt sterke begrensninger (vekt, utviklingskostnad). President Barack Obama kunngjør1 st februar 2010at han kommer til å foreslå kansellering av Constellation-programmet, og fremmer tre grunner: et budsjettoverskridelse, forsinkelsen i frister og mangelen på innovasjoner integrert i prosjektet. De11. oktober 2010, Godkjenner president Obama " NASA Authorization Act 2010 " som bekrefter avslutningen på Constellation-programmet.
Etter at Constellation-programmet er oppgitt, vurderes det å stoppe utviklingen av romfartøyet. Den NASA krever anbud fra private leverandører til transport mannskaper til den internasjonale romstasjonen, og det finnes ingen faste planer for oppdrag utenfor bane rundt jorda. Ikke desto mindre kunngjør NASA24. mai 2011når utviklingen av romfartøyet Orion fortsetter. Den amerikanske romfartsorganisasjonen planlegger å bruke den til å sette i gang orbitale oppdrag til månen eller nær jorda asteroider innen 2020 . Det bør også tjene som en sikkerhetskopiløsning hvis private leverandører ikke oppfyller sine mål om å betjene romstasjonen. Fartøyet heter Multi-Purpose Crew Vehicle (MPCV) "Orion".
Utviklingen av tjenestemodulen ble utsatt for å la kostnadene spres. Den NASA og den europeiske romfartsorganisasjonen er i forhandlinger siden 2011 ved hjelp av en avansert versjon av tjenesten modul av ATV Europa. Dette ESA- forslaget gjør det mulig å betale in natura sin deltakelse i den internasjonale romstasjonen, som ikke lenger er dekket av levering av ATV- romskip . Det siste ATV- lasteskipet som ble levert av ESA i 2014, vil faktisk bare betale for oppholdet til 2017. Denne ESA- avgjørelsen ble validert inovember 2012av Council of European Ministers møte i Napoli for å avgjøre om aktiviteten til European Space Agency de neste årene. Den valgte løsningen ble validert av den amerikanske regjeringen og kunngjort offisielt ijanuar 2013. Denne modulen bygges for 450 millioner euro under tilsyn av Airbus i Bremen.
En modell beregnet for bakketester (Mai 2011).
EFT-1-modellen, etter den siste sveisen, som fløy i 2014 (Juni 2012).
En modell beregnet på bakketester plasseres i et akustisk kammer hos produsenten Lockheed Martin.
En modell beregnet for bakketesting i et verksted på Kennedy Space Center.
Designet som en del av Constellation-programmet , bruker skipet en såkalt “in-line” arkitektur. Romfartøyet er plassert på toppen av en klassisk bærerakett som romfartøyet til Apollo-programmet som Orion er sterkt inspirert av. Den glider formel vedtatt for den amerikanske romfergen ble ikke beholdt. Orion kan bære fire astronauter for 21-dagersflyvninger og syv astronauter til lav bane hvor den kan holde seg i rommet i seks måneder festet til romstasjonen. De brenselceller som drives den tidligere generasjon av skipene blir forlatt til fordel for solcellepaneler . Romfartøyet har en luke av typen APAS , NASA Docking System , som den amerikanske romfergen bruker for å legge til kai med den internasjonale romstasjonen . Hyttestemningen er sammensatt av en blanding av nitrogen og oksygen i proporsjoner som kan moduleres. Dette valget, identisk med det som praktiseres på russiske fartøy, avviker fra løsningen som ble vedtatt på de forskjellige amerikanske romfartøyene på 1960- og 1970-tallet, som for å spare masse brukte en atmosfære av rent oksygen (valg som er basert på ble funnet å være farlig etter Apollo 1- katastrofen ). Spesifikasjonene til tjenestemodulen er kun kjent gjennom spesifikasjonene som er etablert for Constellation-programmet, hvis oppdrag ikke lenger er relevante. På den tiden ble det tenkt at fremdrifts- og drivstoffreservene til servicemodulen ville tillate den å utføre totale hastighetsendringer på 1,4 til 1,5 km / s .
Orion er 5,02 meter i diameter og den bebodde delen er 3,3 m lang . Orion-forsamlingen har en masse på 21,3 tonn, inkludert 8,9 tonn for kontrollmodulen, 3,4 tonn for servicemodulen og 7,9 tonn for drivstoff. Skipet kan brukes på nytt ti ganger. Opprinnelig var tilbakeføringen planlagt på tørt land, dempet av kollisjonsputer , og ikke i havet, i motsetning til alle andre amerikanske kapsler (fra Merkur til Apollo ). Etter 117 landingstester med kollisjonsputer foretrekkes imidlertid retur til sjøs på grunn av økt sikkerhet (spesielt hvis fallskjerm er feil som under retur av Apollo 15 ) og en mindre brutal landing.
Orion består av tre moduler: kommandomodulen der mannskapet forblir, servicemodulen som grupperer utstyret som ikke er viktig for retur til jorden (fremdrift, forbruksvarer, energi) og redningstårnet som gjør at skipet kan tilbake til bakken trygt i tilfelle en rakettfeil.
Kjennetegn | Orion | Apollo | Soyuz |
---|---|---|---|
Lengde | ~ 7 m | 11,03 m | 7,48 m |
Maks diameter | 5,02 moh | 3,9 m | 2,72 moh |
Span | 18,8 moh | 3,9 m | 10,06 m |
Total masse ( drivmidler ) | 21,25 t (7,9 t ) | 30,33 t (18,5 t ) | 7,25 t (0,9 t ) |
Trykk / beboelig volum | 19,56 m 3 / 8,95 m 3 | / 6,17 m 3 | / 9 m 3 |
Delta-V | 1340 m / s | 2800 m / s | 390 m / s |
Energikilde | Solcellepaneler | Brenselsceller | Solcellepaneler |
Energiproduksjon | 11 kW | 0 kW | 0,6 kW |
Oppdragets varighet | 21 d | 14 d | 14 d |
Mannskap størrelse | 4 | 3 | 3 |
Landingssone | Hav | Hav | Jord |
Kommandomodulen eller mannskapsmodulen ( Crew Vehicle ), hvis seksjon er konisk, transporterer mannskap, last og vitenskapelige instrumenter. Denne modulen kan dokke med den internasjonale romstasjonen . Dette er den eneste delen av skipet som kommer tilbake til jorden etter hvert oppdrag. Trykkvolumet er 19,56 m 3 og levevolumet er 8,95 m 3 .
StrukturDe strukturelle komponentene i kontrollmodulen og trykkskroget er laget av en aluminium-litiumlegering (in) med olivengrønn farge som tidligere ble brukt for å produsere den lette versjonen av romfergen ekstern tank brukt fra 1998. Skrog med trykk består av flere komponenter - fremover skott, akterskott, kommunikasjonstunnel, modulsylinder - som er montert ved hjelp av teknikken for friksjonssveising . Sylinderen og akterskottet fungerer som en støtte for en fagverksstol som gir stivhet i monteringen og fungerer som støtte for festepunktene til mannskapssetene, systemene som er installert i det trykksatte skroget og skapene. Trykkskroget har fire koøyer: to horisontale koøyer og to skrå koøyer som tillater observasjon mot fronten av fartøyet for fortøyningsoperasjoner. Mange utstyr trenger ikke å være inne i det trykksatte skroget: flyelektronikk, drivstofftanker, batterier, miljøkontrollsystemer. De er installert hovedsakelig rundt kommunikasjonstunnelen plassert foran på skipet. Det trykksatte skroget og det eksterne utstyret er dekket av titan-bikakepaneler som gir innledende varmeisolasjon og er ansvarlige for å blokkere mikrometeoritter.
VarmeskjoldDet ablative varmeskjoldet er designet av Boeing i samarbeid med Ames Research Center . Med en diameter på fem meter består den av en bikake fylt med en harpiks (samme metode som Apollo-modulen). Den må tåle atmosfærisk gjeninntreden med en hastighet på 27.000 km / t for oppdrag til den internasjonale romstasjonen og 40.000 km / t for månebaneoppdrag. Disse krever fem ganger mer varme for å bli spredt. ISeptember 2006, blir kontrakten på 14 millioner dollar vunnet av Boeing.
LandingssystemOrion-romfartøyet er designet for å lande på vann. I løpet av det atmosfæriske tilbaketrekningen bremses fartøyet. Når hastigheten har falt til 480 m / s i en høyde på ca 4,5 til 6 km , blir to pilotfallskjerm med en diameter på 7 meter utplassert. Etter omtrent et minutt reduserte de skipets vertikale hastighet til 160 km / t og avlyste praktisk talt den horisontale hastigheten, slik at de viktigste fallskjermene kunne åpnes. Pilotfallskjermene slippes og de tre viktigste fallskjermene blir utplassert. Hver fallskjerm med en masse på 135 kg har en diameter på 35,4 meter. Den vertikale hastigheten synker til 30 km / t og skipet lander på vannet. Umiddelbart etter kontakt med havet blåser fem ballonger opp for å sikre at mannskapsmodulen landes på vannet i riktig retning. Mannskapet og fartøyet blir deretter samlet av helikoptre og mannskapet til en LPD fra US Navy ( US Navy ).
Servicemodulen grupperer alt utstyret som ikke er viktig for å returnere til jorden. Den inneholder de viktigste fremdriftstankene og tilhørende drivstofftanker samt forbruksvarer (vann, oksygen, nitrogen) som brukes av mannskapet. Solcellepanelene som produserer fartøyets elektriske energi, samt radiatorene som sørger for evakuering av overflødig varme, er også plassert i servicemodulen. Et miljøsystem styrer temperaturen på kjøretøy og lastekomponenter. Han blir dumpet før han returnerer til jorden. Servicemodulen er også utstyrt med et lasterom for transport av trykkløs last eller vitenskapelige instrumenter. Versjonen av tjenestemodulen som ble brukt for den første flyvningen er utviklet av ESA som betaling for oppholdet til europeiske astronauter ombord på den internasjonale romstasjonen mellom 2017 og 2020. Faktisk vil det siste ATV- lasteskipet som ble levert av ' ESA i 2014, bare betale for oppholdet til 2017. På slutten av 2014 bestilte NASA en enkelt kopi av denne modulen kalt European Service Module (en) for Artemis 1- flyet og bestilte to andre for dem. Artemis 2 og Artemis 3- fly .
StrukturServicemodulen ESM (en) har en lengde på 2,72 meter ( dyse ekskludert) til en diameter på 4,5 meter. Dens tørre masse er rundt 3,8 tonn, og den kan bære 9,2 tonn drivstoff. Den består av flere underenheter: en øvre sylinder, en plattform som støtter de viktigste drivstofftankene, en hovedsylinder, en nedre plattform, en scene som grupperer utstyret og en konvolutt som beskytter alle mikrometeorittene.
FramdriftFramdriften består av tre forskjellige systemer: en hovedrakettmotor avledet fra OMS-motoren til den amerikanske romfergen , 8 hjelpepropellere og 24 små motorer som brukes til holdningskontroll . Framdriften styres av et system utviklet for ATV . Alle disse motorene bruker den samme blandingen av lagringsbare drivmidler : monometylhydrazin og MON -3 (oksidant). Hver type drivmiddel lagres i to tanker som er koblet i serie og har uavhengige trykksystemer. Trykksystemet bruker helium lagret ved 340 bar i en sfærisk tank. Alle motorer drives av drivstoff under trykk. Hovedmotoren er av typen AJ10-190 (en) som gir en skyvekraft på 27,7 kN med en spesifikk impuls på 316 sekunder. Den er 1,91 m lang og dysen har en diameter på 1,09 m. Boosterne av typen R-4D-11 (in) gir hver en skyvekraft på 490 Newton og brukes til presise manøvrer og som et reservesystem i tilfelle feil på hoveddrivstoffet. Disse motorene som brukes på Apollo- skip har en tørr masse på 3,63 kg og en spesifikk impuls på 312 sekunder. De 24 motorene som brukes til holdningskontroll er gruppert i fire klynger på 4 og fire klynger på 2 motorer. De gir et individuelt trykk på 220 N og kan brukes til svært korte pulser og / eller i kontinuerlig drift.
EnergiElektrisk kraft blir levert av solcellepaneler X som viser arkitekturen brukt på lasteskipet ATV av ESA . Hver gren av X består av tre solcellepaneler ved hjelp av trippelkryss galliumarsenid solceller som transformerer 30% av solenergien til elektrisitet, en forbedring på 17% i forhold til ATV- paneler . Den ESM gir dermed 11 kW i lav Earth bane . Når de er utplassert, øker solpanelene skipets vingespenn til 18,8 meter. De fire vingene har to frihetsgrader : de kan rotere rundt sin akse for å maksimere den produserte energien og vippe i forhold til fartøyets lengdeakse fra -60 ° til + 55 ° for å redusere kreftene som utøves når skipet bruker fremdrift til akselerere eller redusere hastigheten.
ForbruksvarerServicemodulen inkluderer forbruksmagasinene. Seks vanntanker med en total kapasitet på 280 kg forsyner både det termiske kontrollsystemet og mannskapet med drikkevann. Lager- og kraftsystemet er utstyrt med varmemotstander og sensorer for å forhindre frysing. Fire tanker med en kapasitet på 33 kg holder oksygen og nitrogen som brukes til å fornye atmosfæren i kontrollmodulen under et trykk på 275 bar .
The Rescue Tower (LAS eller Start Abort System ) er et system som brukes til å redde skipet, hvis rakett lider en alvorlig svikt som kan true hele mannskapet. Utstyrt med sitt eget fremdriftssystem og festet over fartøyet, gjør det at mannskapsmodulen (CM eller Crew Module ) kan flyttes vekk fra bæreraketten, samtidig som den får tilstrekkelig høyde slik at fallskjermene kan settes ut og bremses skipet før landing. Det inkluderer kåpe og redningstårn (LAT eller Launch Abort Tower ). Dekselet er en sammensatt struktur som dekker og beskytter kapselen mot varme, lufttrykk og det akustiske miljøet. Backup-systemet inkluderer tre faste drivmotorer. Hovedmotoren, med en skyvekraft på 181 tonn, er ansvarlig for å fjerne bærerakontrollmodulen. Holdningskontrollmotoren bruker en solid drivgassgenerator med åtte dyser montert rundt omkretsen for å orientere enheten. Det gir en skyvekraft på 3,2 tonn i hver av de åtte retningene. Utkastmotoren brukes til å skille redningstårnet fra skipet. Hvis redningstårnet er aktivert, skjer denne separasjonen etter at hovedmotoren har fullført oppgaven for å tillate fallskjermene å kjøre ut. Hvis flyet fortsetter normalt, utkastes redningstårnet etter seks minutters flyging mens romskipet er i 91 km høyde.
Orion-romfartøyet er designet for å kunne utføre oppdrag utover jordens bane. Det kan også gi mannskapstransport til den internasjonale romstasjonen i tilfelle selskapene som er ansvarlige for mannskapstransporten i fremtiden ikke klarer å oppfylle sine forpliktelser.
Romskipet er integrert i fem oppdrag i Constellation-programmet :
Oppdrag | Datert | Skilt | Beskrivelse | plassering | Kjøretøy | Status |
---|---|---|---|---|---|---|
MLAS (en) | 8. juli 2009 | Oppdrag å teste Max Launch Abort System (i) et alternativt redningssystem, med en modell av skipet. | Wallops flyanlegg | MLAS | Suksess | |
Ares IX | 28. oktober 2009 | Flytest av Ares I-raketten med en modell av Orion-romfartøyet. | Kennedy LC-39B | Ares IX | Suksess | |
PA-1 (en) ( Pad Abort-1 ) | 6. mai 2010 | Test Mission, med sikte på å demonstrere evnen til å rømme tårnet ( Launch Abort System - LAS ) for å drive mannskapet til en trygg avstand, og løsne mellom rømningstårnet og Artemis kontrollmodul ( Command Module - CM) og deretter åpningen av fallskjermene. Denne testen gjorde det mulig å samle inn data om de strukturelle begrensningene LAS og kontrollmodulen gjennomgikk. | White Sands LC-32E | Orion | Suksess | |
EFT-1 | 5. desember 2014 | Test fly av Orion-kapslen med en mock-up av servicemodulen. Første romskipflyging.
Etter å ha fullført to baner rundt jorda, romfartøyet reentry med en hastighet lik 84% av det som oppnås under et oppdrag til månen. Målet var å teste oppførselen til varmeskjoldet samt utplassering av fallskjerm. Lanseringen finner sted den5. desember 2014. |
Cape Canaveral SLC-37 | Delta IV Heavy | Suksess | |
AA-2 (no) ( Ascent Abort-2 ) | 2. juli 2019 | Test Mission, med sikte på å demonstrere driften av lanseringsfluktanlegget i løpet av en oppstigningsfase, noe som innebærer en frigjørende og tilstrekkelig skyvekraft for å flytte bort en booster ( booster ) i drift. For dette ble redningstårnet og en fallskjermfri mock-up av Artemis kommandomodul montert på en booster thruster fra Northrop Grumman . | Cape Canaveral SLC-46 | Orion Abort Test Booster | Suksess |
Oppdrag | Lapp | Datert | Mannskap | Kjøretøy |
---|---|---|---|---|
Artemis I | November 2021 | Ikke relevant | SLS-blokk 1 | |
Artemis II | Ikke relevant | August 2023 | Ikke relevant | SLS-blokk 1 |
Artemis III | Ikke relevant | Oktober 2024 | Ikke relevant | SLS-blokk 1 |
Flere bemannede flyreiser er planlagt for å montere Gateway lunar orbital plattform . Det fremmes forslag om å utvide Artemis-programmet til Artemis 7-oppdraget til 2028.
I henhold til de opprinnelige planene skulle Orion lanseres av Ares I- bæreraketten for oppdrag til lav bane (betjener den internasjonale romstasjonen ) så vel som for oppdrag til månen. Den tunge bæreraketten Ares V , som var i stand til å plassere 125 tonn i bane på siden, ville ha vært ansvarlig for å sette Altair- modulen i bane , ansvarlig for landing på månens overflate og som spiller en rolle som den for månemodulen (LM ) av Apollo-programmet. Som i scenariet med Apollo-oppdragene, ville mannskapet ha plassert forsamlingen dannet av Orion og Altair i månebane og deretter brukt Altair-modulen til å komme ned på månen og deretter komme tilbake. Imidlertid, i motsetning til Apollo-oppdragene, ville hele mannskapet ha kommet ned på månens jord. The NASA holder på den tiden dette bevist konsept og derfor billigere teoretisk mulig å begrense risikoen ved forsinkelse: den NASA må faktisk ha et transportmiddel for å erstatte romfergen som tilbaketrekking er effektiv siden 2011. Siden 2011, har NASA stolt på russisk Soyuz fartøyer for å sende astronautene til verdensrommet. Denne oppgaven vil bli tildelt fremtidige CST-100 Starliner fra Boeing og Crew Dragon of SpaceX .
Kunstnerens inntrykk av Orion-versjonen 2008 og ISS .
Kunstnerens inntrykk av Orion-versjonen 2008 og månemodulen .