NASA begrijpt nog steeds niet de oorzaak van het hitteschildprobleem van Orion

NASA-functionarissen verklaarden de Artemis I-missie eind 2021 tot een succes, en het is moeilijk om die beoordeling te betwisten. De Space Launch System-raket en het Orion-ruimtevaartuig presteerden vrijwel vlekkeloos tijdens een onbemande vlucht rond de maan en vervolgens terug naar de aarde, wat de weg vrijmaakte voor de Artemis 2-missie, de eerste bemande missie van het programma.

Maar één ding dat ingenieurs op de Artemis I zagen en dat niet helemaal aan de verwachtingen voldeed, was een probleem met het hitteschild van het Orion-ruimtevaartuig. Toen de capsule aan het einde van de missie opnieuw de atmosfeer van de aarde binnenkwam, werd het hitteschild op een andere manier kleiner of verbrandde het dan de computermodellen hadden voorspeld.

Een grotere hoeveelheid verkoold materiaal dan verwacht verliet het hitteschild tijdens de terugkeer van Artemis 1, en de manier waarop het eruit kwam was enigszins ongelijk, zeiden NASA-functionarissen. Het hitteschild van Orion is gemaakt van een materiaal genaamd AFCOT, dat is ontworpen om te verbranden wanneer het ruimtevaartuig met een snelheid van 40.000 km/u de atmosfeer in stort. Bij zijn terugkeer van de maan stuitte Orion op temperaturen tot wel 2760 graden Celsius, heter dan wat het ruimtevaartuig ziet wanneer het vanuit een lage baan om de aarde de atmosfeer binnenkomt.

Ondanks het hitteschildprobleem landde het Orion-ruimtevaartuig veilig in de Stille Oceaan. Ingenieurs ontdekten ongelijkmatige verkoling tijdens inspecties na de vlucht.

Er zijn nog geen antwoorden

Amit Kshatriya, die toezicht houdt op de ontwikkeling van de Artemis-missie bij de Exploration Division van NASA, zei vrijdag dat het bureau nog steeds op zoek is naar de oorzaak van het hitteschildprobleem. Managers willen er zeker van zijn dat ze begrijpen waarom voordat ze verder gaan met Project Artemis II, dat astronauten Reed Wiseman, Victor Glover, Christina Koch en Jeremy Hansen op een tiendaagse reis rond de andere kant van de maan zal sturen.

Het zal de eerste keer zijn dat mensen dicht bij de maan vliegen sinds de laatste Apollo-missie in 1972. In januari kondigde NASA aan dat de lancering van Artemis 2 zou worden uitgesteld van eind 2024 tot september 2025, grotendeels als gevolg van het onopgeloste onderzoek naar hitte. schild probleem. .

“We zitten nog midden in ons onderzoek naar de prestaties van het Artemis 1 hitteschild”, zei Kshatriya vrijdag in een bijeenkomst met een commissie van de adviesraad van NASA.

Ingenieurs voerden hitteschildtesten op subschaal uit in windtunnels en straalinstallaties om beter te begrijpen wat leidde tot de ongelijkmatige verkoling op Artemis I. “We komen dichter bij het definitieve antwoord op deze oorzaak”, zei Kshatriya.

NASA-functionarissen zeiden eerder dat het onwaarschijnlijk is dat ze wijzigingen zouden moeten aanbrengen in het hitteschild dat al op het Orion-ruimtevaartuig voor Artemis II is geïnstalleerd, maar ze sluiten dit niet uit. Het opnieuw ontwerpen of aanpassen van het Orion-hitteschild op Artemis II zou de missie waarschijnlijk met minstens een jaar vertragen.

In plaats daarvan analyseren ingenieurs alle mogelijke routes die het Orion-ruimtevaartuig zou kunnen vliegen wanneer het aan het einde van de Artemis 2-missie opnieuw de atmosfeer binnenkomt. Aan boord van het Artemis 1-ruimtevaartuig vloog Orion een terugkeer-bypasstraject, dook in de atmosfeer en sprong vervolgens terug. de ruimte in en daalde vervolgens voor een laatste keer af in de atmosfeer, als een rots die over een vijver springt. Dankzij dit profiel kan Orion nauwkeuriger landingen maken dichter bij reddingsteams in de Stille Oceaan en worden de zwaartekrachten op het ruimtevaartuig en de bemanning die erin zit verminderd. Het verdeelt ook de warmtebelasting op het ruimtevaartuig in twee fasen.

De Apollo-missies vlogen in het directe re-entry-profiel. Er is ook een re-entry-modus beschikbaar, genaamd ballistische reentry, waarin het ruimtevaartuig zonder begeleiding door de atmosfeer vliegt.

In de eerste fase van het terugkeerproces begon verkoold materiaal uit het hitteschild te vliegen. Ingenieurs onderzoeken hoe het herintredingsprofiel de prestaties van het Orion-hitteschild beïnvloedt. NASA wil begrijpen hoe het hitteschild van Orion zal presteren tijdens elk van de mogelijke terugkeerroutes van Artemis II.

“Wat we moeten doen is tegen de analyseteams zeggen: oké, wat de beperkingen ook zijn, wat kunnen we ons veroorloven?” zei Kshatriya.

Zodra ambtenaren begrijpen waardoor het hitteschild is verkoold, zullen ingenieurs bepalen welk traject de Artemis II bij terugkomst moet vliegen om de risico's voor de bemanning te minimaliseren. Vervolgens zullen managers proberen te bouwen aan wat NASA vluchtrechtvaardigingen noemt. In wezen is dit het proces waarbij ze zichzelf ervan overtuigen dat het ruimtevaartuig veilig is om te vliegen.

“Als we alles bij elkaar optellen, hebben we een reden om te vliegen, of niet”, zei Kshatriya.

Ervan uitgaande dat NASA de grondgedachte voor een Artemis 2-vlucht goedkeurt, zullen er aanvullende discussies plaatsvinden over hoe ervoor kan worden gezorgd dat de hitteschilden van Orion veilig kunnen vliegen op stroomafwaartse Artemis-missies, die snelle terugkeerprofielen zullen hebben als astronauten terugkeren van maanlandingen.

Ondertussen gaan de voorbereidingen aan boord van het Orion-ruimtevaartuig voor Artemis II door in het Kennedy Space Center van NASA. De bemannings- en servicemodules voor Artemis II werden eerder dit jaar samen geïntegreerd en het volledige Orion-ruimtevaartuig bevindt zich nu in een vacuümkamer voor omgevingstests.