tekniikka

Jos NASA päättää käyttää yksityistä rakettia tulevassa lähetystyössä kuuhun, se muuttaa koko avaruusalaa

Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruusjärjestö NASApitää vaihtoehtona omalle super-raskas SLS-kantoraketilleen, joka on kehitetty ainakin viime vuosikymmeneksi, ajatusta käyttää kaupallista liikenteenharjoittajaa käynnistämään viraston tärkeä tehtävä lähetettäessä Orionin avaruusalusta ensi vuonna. Päätös ei voi olla kohtalokas vain nimettyä operaatiota varten, mutta yleensä sillä voi olla vakava vaikutus siihen, miten kunnianhimoiset avaruusoperaatiot toteutetaan syvälle avaruudelle tulevaisuudessa Internet-julkaisun The Verge mukaan.

Kannustin "pidä nenä" -toimisto sivullekaupallinen suuntautuminen voi olla halu täyttää lupauksensa suunnitellun käynnistyksen aikataulun mukaisesti, julkaisu katsoo. Erittäin raskaan avaruuskäynnistysjärjestelmän (SLS) kehittäminen vie paljon kauemmin kuin viraston odotetaan, ja tiedotusvälineillä ei ole aikaa valmistautua kesäkuussa 2020 suunniteltuun käynnistykseen. Samalla markkinoilla on jo valmiita kaupallisia ratkaisuja, jotka ovat valmiita lentämään kuuhun juuri nyt.

NASA: lle suunnitelmien muutososoittautua vaikeaksi. Loppujen lopuksi viraston on valittava ei yksi vaan kaksi laukaisulaitetta, jotta tässä tapauksessa tehtävä voidaan toteuttaa. Lisäksi on tarpeen kehittää uusia tekniikoita ja menetelmiä tiettyjen avaruusalusten telakointia varten, ilman että tämä ajatus voidaan heittää suoraan astiaan.

Toisin sanoen prosessi vaatii paljonaikaa ja vaivaa, eikä samalla taata, että kaikki valmistautuu ensi vuonna, kukaan ei voi antaa. Jos virasto kuitenkin päättää ryhtyä tällaiseen vaiheeseen, se pystyy toimiensa avulla osoittamaan, ettei ole tarvetta käyttää erittäin kalliita ja erittäin suuria raketteja kunnianhimoisten avaruusoperaatioiden onnistuneeseen toteuttamiseen syvälle avaruudelle - on helpompi luottaa pienempiin kuljettajiin ja suorittaa useita käynnistyksiä kerrallaan.

Space-hinaajat

NASAn tulevan operaation suunnitelmien mukaanensi vuonna hän haluaa lähettää kaksi avaruusalusta kolmen viikon matkalle ympäri kuun: tyhjä alus Orion (tulevaisuudessa sitä käytetään miehitetyllä avaruusaluksella) sekä sylinterimäinen eurooppalainen huoltomoduuli, jolla on aluksen teho- ja käyttöjärjestelmä. Se vie paljon rakettipolttoainetta houkuttelevan voiman voittamiseksi, tuo molemmat ajoneuvot maapallon kiertoradalle ja lähettävät ne kuuhun. SLS-kapasiteetti riittää kuitenkin lähettämään molemmat moduulit määränpäähän yhden käynnistyksen aikana.

Jos NASA päättää käyttää toimitusta"Kaupallinen lähestymistapa" kuuhun, sinun on käytettävä kahta kaupallista liikenteenharjoittajaa, koska ei yksinkertaisesti ole riittävän voimakasta yksityistä rakettia, joka pystyy selviytymään tästä tehtävästä yhdellä kertaa. Tällä hetkellä tehokkaimmat amerikkalaiset kaupalliset raketit ovat Falcon Heavy SpaceX: ltä ja Delta IV Heavy United Launch Alliancesta. Molemmat lentoliikenteen harjoittajat ovat varmasti vaikuttavia, mutta edes ne eivät verrata niitä mahdollisuuksia, joita SLS: llä on, kun se on lopullisesti valmis.

Tässä tapauksessa käytetään yhtä kantoaalloa.tuoda Orionin avaruusalus ja eurooppalainen palvelumoduuli lähelle maapallon kiertoradaa, jossa he viipyvät jonkin aikaa. Toista käynnistysajoneuvoa käytetään toimitukseen Orioniin ja avaruuspyöräpalvelumoduuliin. Kun se on kiertoradalla, tämä hinaaja, joka on varustettu polttoainevarastoillaan ja moottoreillaan, kiinnittyy Orioniin ja vetää molemmat ajoneuvot kuun myötä.

"Tämä on samanlainen kuin maatalouden tekniikka,vetämällä perävaunua tai erikoisvarustusta. Ainoastaan ​​tässä tapauksessa puhumme erillisestä moduulista, joka on propulsiojärjestelmä, ”kommentoi yksityisen avaruusyhtiön Cislunar Space Development Companyn johtaja Verge Dallas Bienhoff, joka kehittää teknologiaa syvälle avaruudelle.

Samankaltainen käsite avaruuden hinaajasta olikehittynyt viime vuosisadalla. NASA alkoi esimerkiksi tutkia tätä ajatusta 1960- ja 1970-luvuilla "lupaavana menetelmänä muiden avaruusalusten nopeuttamiseksi". Sen käyttö voi muuttaa miehitetyn avaruusoperaation lähestymistapaa, joka ei ole muuttunut vuosikymmeniä.

"Yksi niistä syistä, jotka lopulta johtivatUSA: n avaruuskäynnistysjärjestelmän kehitys on, että olemme tottuneet saamaan mahdollisimman suuren hyötykuorman yhden laukaisun aikana ”, lisää Bienhoff, joka työskenteli myös Boeingin avaruuspainoteknologian parissa.

Tämä lähestymistapa vaikeuttaa kuitenkin käynnistämistä. Maan painovoima on erittäin vahva. Siksi erittäin raskaiden laitteiden tuominen avaruuteen vaatii paljon energiaa (luetaan - paljon rakettipolttoainetta). Suuren polttoaineen käyttöönotto edellyttää suuren raketin käyttöä. Ja mitä suurempi raketti itsessään on, sitä enemmän polttoainetta tarvitaan hyötykuorman tuomiseen maapallon kiertoradalle. Tämä on todellinen kierros.

Taiteellinen esitys tulevasta SLS-vahvistimesta

Koska raketit ovat suurempia ja isompianiiden tuotanto ja lanseeraus ovat kalliimpia. Ja tämä on vain yksi uuden SLS-raketin tärkeimmistä ongelmista. Vain yksi sen kehityksestä viime vuosikymmenellä, NASA on käyttänyt yli 14 miljardia dollaria. Tässä tapauksessa operaattori ei ole vielä valmis. Heti kun tämä tapahtuu, viraston odotetaan käynnistävänsä sen enintään kahdesti vuodessa, koska kunkin käynnistämisen kustannukset ovat noin 1 miljardia dollaria. Vertailun vuoksi raskaan luokan Delta IV Heavy -yhtiön yksityisen kuljettajan käyttöönotto maksaa noin 350 miljoonaa euroa, ja saman Falcon Heavy -auton käynnistyskustannukset alkavat alle 100 miljoonaa dollaria. Vaikka molemmat lentoyhtiöt käynnistetään yhdessä, kustannukset eivät edes lähde SLS: n käynnistyshintaan.

Tältä osin avaruuden hinaajien käyttöNASA voi myös säästää paljon rahaa tulevaisuudessa. Esimerkiksi jos virasto päättää kuitenkin käyttää hinaajaa toimittamaan avaruusaluksia Kuuhun, se voidaan palauttaa takaisin maapallon kiertoradalle ja jättää sinne vain. Kun sitä tarvitaan uudelleen - vain tankkaa ja käytä uudelleen.

Asennus avaruudessa

Tietenkin, tämä lähestymistapa työssä, NASAOn tarpeen kehittää uusi telakointijärjestelmä, jossa on tällaiset hinaajat. Senaatin kuulemistilaisuudessa viraston päällikkö Jim Brydenstein sanoi, että Orion-kapselilla ei ole nykyisessä muodossaan teknisiä valmiuksia telakoida tilavaunujen kanssa. ".

Silti tekniikka, jota tarvitaantällaisen järjestelmän toteuttamiseksi - eivät ole uusia. Esimerkiksi Venäjän Soyuz-avaruusalukset, joita uudet miehistöt toimittavat ISS: lle, ovat käyttäneet automaattista telakointijärjestelmää pitkään. Osana Crew Dragonin avaruusaluksen ensimmäistä testiautoa SpaceX osoitti myös kykenevänsä telakointiaseman kanssa automaattitilassa käyttäen antureiden ja laserien järjestelmää turvallisesti lähestymään ISS-telakointiverkkoa.

"LIDAR-järjestelmä ja konenäkötekniikka,joita Crew Dragonin avaruusalus käytti automaattiseen telakointiin ISS: n kanssa - nämä ovat tekniikoita ja laitteita, jotka voidaan koota ja asentaa avaruusalukseen suoraan avaruudessa ”, sanoo Andrew Rush, Made In Spacein johtaja, joka kehitti 3D-tulostimen tulostukseen mikropaino, joka testattiin ISS: ssä.

SpaceX-avaruusaluksen Crew Dragonin ensimmäinen telakka ISS: ltä, joka pidettiin 4. maaliskuuta 2019

On toinen vaihtoehto, joka yksinkertaistaaraskaan avaruusaluksen vetäytyminen kiertoradalle. Ainakin tulevaisuudessa. Kysymys suurten ohjusten käyttötarpeesta voitaisiin ratkaista koottamalla laitteita osiin suoraan avaruuteen. Sen sijaan, että lähetettäisiin jonkinlaista suuria laitteita yhdellä laukaisulla, olisi helpompaa tehdä useita pienempien hyötykuormitusohjusten (ja kustannusten) avaruusaluksia useilla hyötykuormilla ja laittaa sitten kaikki palat yhteen kiertoradalla. Samaa lähestymistapaa (ainakin osittain) voitaisiin käyttää avaruusalusten kokoonpanossa. Lisäksi NASA on jo joutunut kohtaamaan erittäin suurten avaruusalusten kokoonpanon ja niiden sijainnin raketin sisällä. Ota ainakin sama avaruusarkkailu uuden sukupolven "James Webb": lle, joka ei täysin sovi laukaisulaitteeseen, jonka on toimitettava se avaruuteen. Laite osoittautui niin suureksi ja monimutkaiseksi, että se olisi käynnistettävä PH: n sisällä taitettuna, ja sitten sijoitettava avaruuteen kaksi viikkoa. Ja jos jokin menee pieleen, kaukoputki ei välttämättä toimi ollenkaan, lopettamalla lähes 10 miljardin dollarin arvosta hanketta, joka itse asiassa ei edes aloita.

Kun tilaa on mahdollista kootalaitteita suoraan avaruudessa, samoin kuin lisäaineen tuotannon tekniikan käyttöä, ajoneuvojen alustavaa kokoonpanoa ei tarvita maapallolla.

"Kuorman jakaminen useille käynnistyksille jaSitten voisimme todellakin luoda avaruusautoja kannattavammin taloudellisesta näkökulmasta käyttämällä avaruuden tuotanto- ja kokoonpanoteknologioita ”, Rush sanoo.

Riskit ja vaikeudet

Kaikki nämä muutokset edellyttävät varmasti niiden hintaa. Ja ei vain taloudellisesti. Automaattinen telakointi ja kokoonpano avaruudessa, Brydensteinin mukaan, aiheuttavat edelleen liian suuria riskejä NASAlle.

"Käyttämällä erityistä telakointijärjestelmäämiehitetyillä avaruusaluksilla, joiden kiertoradalla on mahdollisuus liikkua edelleen kohti kuuta, on tulevaisuuden tehtävän epämiellyttävä monimutkaisuus ja riskit ”, viraston päällikkö kirjoitti avoimesti NASAn henkilökunnalle.

Lisäksi laitteiden käyttöönotto osissa ja sen osissaEdelleen kokoontuminen avaruuteen vain yhden tehtävän osalta merkitsee useita ohjusten laukaisuja, joiden kanssa jotkut näistä virkamatkoista vastaavat virkamiehet eivät välttämättä ole samaa mieltä. Joidenkin asiantuntijoiden ja virkamiesten mukaan useat laukaisut lisäävät tehtävän täydellisen epäonnistumisen riskiä - jos joku käynnistystä epäonnistuu, koko tehtävä on vaarassa.

Myös kaupallisten laukaisulaitteiden käyttö onei välttämättä ratkaise kaikkia ongelmia. Tällä hetkellä insinöörit testaavat Orionin avaruusalusta tietokoneella simuloimalla SLS-laukaisulaitteen nykyisen suunnittelun perusteella. Jotta vektoria voitaisiin muuttaa kaupallisten laukaisulaitteiden suuntaan, niiden on lykättävä tätä työtä ja aloitettava uusien simulaatioiden tekeminen uusien kaupallisten laukaisulaitteiden osalta. Lisäksi tämä muuttaa täysin lentoaikataulua, joka puolestaan ​​edellyttää lisäaikaa valmisteluun. Tehdäksemme kaiken tämän vuoden aikana ja on aikaa suunnitellulle käynnistämiselle, on mahdotonta.

"Kun muutat lentosuunnitelmaa, se tulee väistämättäottaen huomioon, että kaikkia kaupallisia tiedotusvälineitä ei verrata SLS: ään, lähes kaikki aikaisemmin tehdyt työt ovat hyödyttömiä. Tässä tapauksessa "Orionin" käynnistämisestä kesäkuussa 2020 ja ei voi olla kysymys, "- kommentoi The Verge nimettömästi, yksi Lockheed Martinin työntekijöistä, joka työskenteli avaruusaluksella" Orion ".

Voit keskustella artikkelista Telegram-keskustelussa.

Facebook -ilmoitus EU: lle! Sinun täytyy kirjautua sisään nähdäksesi ja julkaistaksesi FB -kommentteja!