technologie

Als de NASA besluit een privéraket te gebruiken in de komende missie naar de maan, zal dit de hele ruimtevaartindustrie veranderen

US Aerospace Agency NASAis van mening, als alternatief voor zijn eigen superzware SLS-booster, die de afgelopen tien jaar is ontwikkeld, het idee om een ​​commerciële carrier te gebruiken om de zeer belangrijke missie van het bureau te lanceren om het ruimteschip Orion volgend jaar rond te vliegen. De beslissing kan niet alleen een noodlottig karakter hebben voor de aangewezen missie, maar kan in het algemeen een serieuze impact hebben op hoe ambitieuze ruimtemissies in de toekomst in de verre ruimte zullen worden uitgevoerd, volgens de internetpublicatie The Verge.

De stimulans voor het "hold nose" -agentschap aan de kantcommerciële oriëntatie kan een wens zijn om hun belofte aan hen te vervullen volgens het schema van geplande lanceringen, vindt de publicatie. De voltooiing van de ontwikkeling van een superzwaar Space Launch System (SLS) zal het bureau veel langer duren dan verwacht en de media hebben geen tijd om zich voor te bereiden op de geplande lancering in juni 2020. Tegelijkertijd zijn er al kant-en-klare commerciële oplossingen op de markt die op dit moment klaar zijn om naar de maan te vliegen.

Voor NASA toch een verandering in de planneneen moeilijke keuze blijken te zijn. Het agentschap moet immers niet één, maar twee lanceervoertuigen kiezen, zodat in dit geval de missie in het algemeen in de praktijk kan worden vertaald. Daarnaast zal het nodig zijn om nieuwe technologieën en methoden te ontwikkelen voor het aanleggen van bepaalde ruimtevaartuigen, zonder welke dit idee rechtstreeks in de prullenbak kan worden gegooid.

Met andere woorden, het proces vereist veeltijd en moeite, en tegelijkertijd geen garantie dat alles zal worden voorbereid voor het volgende jaar, niemand kan geven. Als het bureau echter besluit een dergelijke stap te nemen, zal het door zijn acties kunnen aantonen dat het niet nodig is om ultra-dure en extra grote raketten te gebruiken voor de succesvolle implementatie van ambitieuze ruimtemissies naar deep space - het zal gemakkelijker zijn om te vertrouwen op compactere carriers die meerdere lanceringen tegelijkertijd uitvoeren.

Ruimtensleepboten

Volgens de huidige plannen voor de komende missie, NASAvolgend jaar wil hij twee ruimtevaartuigen rond de maan sturen tijdens een reis van drie weken: het lege schip Orion (in de toekomst zal het worden gebruikt als een bemand ruimtevaartuig), evenals een cilindrische Europese servicemodule met kracht- en levensondersteunende systemen voor het schip. Het kost veel raketbrandstof om de aantrekkingskracht te overwinnen, om beide apparaten in een baan om de aarde te brengen en ze naar de maan te sturen. De SLS-capaciteit is echter voldoende om beide modules binnen één lancering naar een bestemming te sturen.

Als NASA besluit te gebruiken voor aflevering"Commerciële benadering" naar de maan, zult u twee commerciële carriers moeten gebruiken, omdat een voldoende krachtige privé-raket, die in staat is om deze taak in één keer aan te kunnen, dat gewoon niet doet. Momenteel zijn de krachtigste Amerikaanse commerciële raketten Falcon Heavy van SpaceX en Delta IV Heavy van de United Launch Alliance. Beide dragers zijn zeker indrukwekkend, maar zelfs ze zijn niet te vergelijken met de mogelijkheden die SLS zal hebben als het uiteindelijk is voltooid.

In dit geval wordt één koerier gebruikt.voor de lancering van het Orion-ruimtevaartuig en de Europese servicemodule in een bijna-aardbaan, waar ze een tijdje blijven hangen. Het tweede draagraket wordt gebruikt voor aflevering aan de Orion en de sleepdienstmodule. Eenmaal in de baan zal deze sleepboot, uitgerust met zijn eigen brandstofreserves en motoren, aanleggen bij Orion en, nadat hij de motoren heeft gestart, beide voertuigen naar de maan trekken.

"Dit is vergelijkbaar met landbouwmachines,een aanhanger of speciale uitrusting trekken. Alleen in dit geval hebben we het over een afzonderlijke module die een voortstuwingssysteem is ", zegt The Verge Dallas Bienhoff, hoofd van het privéruimtebedrijf Cislunar Space Development Company, dat technologieën ontwikkelt voor deep-space missies.

Een soortgelijk concept van sleepboot wasontwikkeld in de vorige eeuw. De NASA bijvoorbeeld begon dit idee in de jaren zestig en zeventig te verkennen als een 'veelbelovende methode om andere ruimtevaartuigen te versnellen'. Het gebruik ervan kan de benadering van bemande ruimtemissies veranderen, die vele decennia niet is veranderd.

"Een van de redenen die uiteindelijk heeft geleidDe ontwikkeling van het Space Launch System door de VS ligt in het feit dat we gewend zijn om de maximale mogelijke lading binnen één lancering te krijgen, "voegt Bienhoff toe, die ook aan de sleepboottechnologie werkte bij Boeing.

Deze aanpak bemoeilijkt echter de lancering enorm. De zwaartekracht van de aarde is erg sterk. Daarom vereist het meenemen van zeer zware apparatuur in de ruimte veel energie (lees - veel raketbrandstof). En de lancering van een grote hoeveelheid brandstof vereist het gebruik van een grote raket. En hoe groter de raket zelf, hoe meer brandstof er nodig is om de lading in de buurt van de aarde te brengen. Dit is een echte vicieuze cirkel.

Artistieke presentatie van de toekomstige SLS-raket

Naarmate raketten groter en groter worden,hun productie en lancering wordt steeds duurder. En dit is slechts een van de grootste problemen van de nieuwe SLS-raket. Slechts een van de ontwikkelingen in het afgelopen decennium heeft NASA meer dan 14 miljard dollar uitgegeven. In dit geval is de koerier nog steeds niet klaar. Zodra dit gebeurt, wordt verwacht dat het agentschap het niet meer dan twee keer per jaar kan lanceren, omdat de kosten van elke lancering ongeveer $ 1 miljard bedragen. Ter vergelijking: de lancering van een private carrier van een zware klasse Delta IV Heavy kost ongeveer 350 miljoen, en de lanceringskosten van dezelfde Falcon Heavy beginnen met een bedrag van minder dan $ 100 miljoen. Zelfs als beide carriers samen worden gelanceerd, zullen de kosten sowieso niet eens in de buurt komen van de SLS-lanceringsprijs.

In dit verband, het gebruik van sleepbotenzal de NASA ook in de toekomst veel geld besparen. Als het bureau bijvoorbeeld toch besluit om een ​​sleepboot te gebruiken om ruimtevaartuigen naar de maan te brengen, dan kan het worden teruggestuurd naar de baan om de aarde en gewoon worden achtergelaten. Wanneer het weer nodig is, gewoon tanken en opnieuw gebruiken.

Assemblage in de ruimte

Natuurlijk, voor deze aanpak om te werken, NASAHet is noodzakelijk om een ​​nieuw docking-systeem met dergelijke sleepboten te ontwikkelen. Tijdens de hoorzitting van de Senaat zei het hoofd van het bureau, Jim Brydenstein, dat de Orion-capsule in zijn huidige vorm niet over de technische mogelijkheden beschikt om aan te slepen met sleepboten, ".

En toch de technologie die nodig zal zijneen dergelijk systeem implementeren is niet nieuw. Het Russische Sojoez-ruimtevaartuig, dat door nieuwe bemanningen aan het ISS wordt afgeleverd, maakt al heel lang gebruik van een automatisch laadsysteem. Als onderdeel van de eerste testlancering van het ruimtevaartuig Crew Dragon demonstreerde SpaceX ook de mogelijkheid om met het station in de automatische modus te docken, met behulp van een systeem van sensoren en lasers om de ISS-docking-gateway veilig te benaderen.

"LIDAR-systeem en machine vision-technologie,die werden gebruikt door het Crew Dragon-ruimtevaartuig voor automatisch koppelen met het ISS - dit zijn de technologieën en apparatuur die direct in de ruimte kunnen worden gemonteerd en geïnstalleerd op ruimtevaartuigen, "zei Andrew Rush, hoofd van Made In Space, die een 3D-printer ontwikkelde voor het afdrukken in microzwaartekracht, die aan boord van het ISS werd getest.

De eerste koppeling van het SpaceX ruimtevaartuig Crew Dragon van het ISS, gehouden op 4 maart 2019

Er is nog een andere optie die de taak zal vereenvoudigende terugtrekking van zware ruimtevaartuigen in de ruimte. Tenminste in de toekomst. De vraag of grote raketten moeten worden gebruikt, kan worden opgelost door apparatuur in delen direct in de ruimte te monteren. In plaats van het verzenden van een soort van omvangrijke apparatuur in één lancering, zou het gemakkelijker zijn om meerdere ruimtelanceringen van kleinere payload-raketten (en kosten) te maken met verschillende payloads en dan alle stukjes in een baan om de aarde te plaatsen. Dezelfde benadering (althans gedeeltelijk) zou kunnen worden gebruikt bij de assemblage van ruimtevaartuigen. Bovendien heeft NASA al de problemen van het monteren van zeer grote ruimtevaartuigen en hun locatie in de raket onder handen genomen. Neem tenminste hetzelfde ruimtewaarnemingscentrum van de nieuwe generatie "James Webb", dat niet helemaal in het lanceervoertuig past, dat het in de ruimte moet afleveren. Het apparaat bleek zo groot en complex dat het in de gevouwen vorm binnen de PH moest worden gelanceerd en vervolgens gedurende twee weken in de ruimte moest worden geplaatst. En als er iets misgaat, werkt de telescoop misschien helemaal niet, waardoor er een einde komt aan een project van bijna 10 miljard dollar, dat in feite zelfs geen tijd heeft om te beginnen.

Wanneer het mogelijk is om ruimte te monterenapparaten direct in de ruimte, evenals het gebruik van technologie van additieve productie, is er geen behoefte aan de eerste assemblage van voertuigen op aarde.

"De belasting verdelen over verschillende starts, endan met behulp van ruimtevaartproductie en assemblagetechnologieën, konden we vanuit economisch oogpunt echt ruimtevaartuigen op een meer winstgevende manier maken, "zei Rush.

Risico's en moeilijkheden

Al deze veranderingen zullen zeker hun prijs vereisen. En niet alleen financieel. Automatisch docken en monteren in de ruimte, volgens Brydenstein, brengt nog steeds te grote risico's voor NASA met zich mee.

"Een speciaal docking-systeem gebruikenbemande ruimtevaartuigen in een baan met het vooruitzicht van verdere beweging naar de maan voegt ongewenste complexiteit en risico's van een toekomstige missie toe ", schreef het hoofd van het agentschap in een open adres aan NASA-personeel.

Daarnaast is de lancering van apparatuur in delen en zijnVerdere montage in de ruimte voor slechts één missie houdt meerdere raketlanceringen in, waarmee sommige staatsfunctionarissen die verantwoordelijk zijn voor deze missies het niet eens kunnen worden. Volgens sommige deskundigen en functionarissen verhogen meerdere lanceringen het risico van een volledig falen van de missie - als een van de lanceringen mislukt, loopt de hele missie een risico.

Het gebruik van commerciële lanceervoertuigen is ookzal niet noodzakelijk alle problemen oplossen. Op dit moment testen ingenieurs het Orion-ruimtevaartuig met behulp van computersimulaties op basis van het huidige ontwerp van het SLS-startvoertuig. Om de vector in de richting van commerciële lanceervoertuigen te veranderen, zullen ze dit werk moeten uitstellen en beginnen met het uitvoeren van nieuwe simulaties met betrekking tot nieuwe commerciële lanceervoertuigen. Bovendien zal dit de tijdlijn van de vlucht volledig veranderen, wat weer extra voorbereidingstijd vereist. Doe het allemaal in een jaar en heb tijd voor de geplande lancering is een onmogelijke taak.

"Bij het wijzigen van het vliegplan zal dat onvermijdelijk zijngezien het feit dat alle commerciële carriers niet met SLS worden vergeleken, zal bijna al het werk dat eerder werd gedaan nutteloos zijn. In dat geval is de lancering van Orion in juni 2020 niet mogelijk, "zei een medewerker van Lockheed Martin die aan het Orion-ruimtevaartuig werkte anoniem over de berm.

U kunt het artikel in onze Telegram-chat bespreken.