NASA po przeprowadzeniu szczegółowych analiz i testów zidentyfikowała techniczną przyczynę niespodziewanej utraty zwęglonego materiału z osłony termicznej statku kosmicznego Orion, używanego w bezzałogowej misji Artemis I.
Przyczyna problemu osłony termicznej statku Orion
Inżynierowie odkryli, że podczas powrotu Oriona z jego lotu wokół Księżyca gazy generowane wewnątrz ablacyjnej warstwy zewnętrznej osłony termicznej, znanej jako Avcoat, nie mogły być wentylowane i rozpraszane zgodnie z założeniami. W rezultacie nagromadzenie ciśnienia doprowadziło do powstawania pęknięć, co spowodowało oderwanie się fragmentów zwęglonego materiału w różnych miejscach osłony.
“Pierwsze loty programu Artemis to nie tylko misje kosmiczne, ale także kampanie testowe, które pozwalają nam zrozumieć i ulepszyć nasze systemy przed wprowadzeniem załogi na pokład przyszłych misji” – powiedział Amit Kshatriya, zastępca administratora w Biurze Programów Księżyc-Mars NASA.
NASA dokładnie przeanalizowała problem poprzez szczegółowe badania osłony termicznej Oriona, przegląd danych z czujników statku oraz testy i analizy przeprowadzone na Ziemi. Taki metodyczny proces pozwolił zidentyfikować źródło problemu i określić zakres jego wpływu na bezpieczeństwo przyszłych misji.
Nowatorska technika manewru atmosferycznego
Misja Artemis I była testem nie tylko technologii, ale także strategii powrotu na Ziemię. Statek Orion zastosował technikę tzw. podwójnego manewru wejścia w atmosferę, która daje większą elastyczność i pozwala precyzyjnie dostosować miejsce lądowania w Oceanie Spokojnym. W tej procedurze kapsuła najpierw zanurza się w górne warstwy atmosfery Ziemi, wykorzystując jej opór do zmniejszenia prędkości, po czym odbija się od niej, aby ostatecznie wejść w atmosferę w sposób kontrolowany, zakończony lądowaniem z wykorzystaniem spadochronów.
Dzięki danym zebranym podczas tego powrotu inżynierowie z NASA byli w stanie symulować środowisko, w którym poruszał się Orion, w specjalnej instalacji badawczej w Ames Research Center w Kalifornii. Odkryto, że w fazie między pierwszym a drugim wejściem w atmosferę osłona termiczna nagrzewała się mniej intensywnie, co spowodowało wolniejsze odgazowywanie materiału Avcoat. Zgromadzone gazy zwiększyły wewnętrzne ciśnienie, co doprowadziło do pęknięć i odpadania zwęglonej warstwy.
Bezpieczeństwo załogi na pierwszym miejscu
Choć Artemis I była misją bezzałogową, dane wskazują, że gdyby na pokładzie znajdowała się załoga, ich bezpieczeństwo nie byłoby zagrożone. Temperatury w module załogowym utrzymywały się na stabilnym poziomie około 24°C, co dowodzi skuteczności systemów ochronnych.
Zespół techniczny NASA był zgodny, że obecny projekt osłony termicznej można dostosować, aby zapewnić bezpieczeństwo przyszłych misji załogowych. Proces analizy pozwolił na opracowanie zmian operacyjnych, które mają zostać wprowadzone przy misji Artemis II. Kluczowe jest tu lepsze zrozumienie właściwości materiału Avcoat oraz jego interakcji z warunkami atmosferycznymi.
Zaawansowane badania i testy techniczne
Po odkryciu problemu NASA natychmiast rozpoczęła szeroko zakrojony proces badawczy. W śledztwie brały udział zespoły ekspertów z różnych dziedzin, takich jak aerotermodynamika, analiza termiczna i strukturalna, a także specjaliści od materiałów ochronnych. Kluczowe badania przeprowadzono w centrach badawczych NASA w całych Stanach Zjednoczonych, wykorzystując technologie takie jak analiza nieinwazyjna czy testy mikrostrukturalne.
Podczas badań odkryto, że fragmenty osłony termicznej o większej przepuszczalności gazów nie ulegały uszkodzeniom w trakcie wejścia w atmosferę. To właśnie ta właściwość materiału – jego „przepuszczalność” – okazała się kluczowa dla zrozumienia i eliminacji problemu. Wnioski te pozwoliły NASA na opracowanie ulepszonych komponentów osłony termicznej.
Przyszłość programu Artemis
Zdobycie szczegółowych danych z misji Artemis I wpłynęło na proces produkcji nowych osłon termicznych dla kolejnych misji programu Artemis. Bloki materiału Avcoat są teraz produkowane w zmodyfikowanej formie, z uwzględnieniem uzyskanych informacji o przepuszczalności gazów. Proces ich kwalifikacji jest już w toku w ośrodku produkcyjnym NASA w Nowym Orleanie.
Historia NASA pokazuje, że każda misja dostarcza nieocenionej wiedzy, która pozwala na udoskonalanie technologii i procedur. Dane z Artemis I będą miały kluczowe znaczenie dla sukcesu przyszłych misji załogowych, które mają na celu powrót człowieka na Księżyc i, w dalszej perspektywie, eksplorację Marsa.
Dowiedz się więcej o programie Artemis na oficjalnej stronie NASA.
