Orion dziś

Pierwsza próba modułu załogowego Orion, która odbyła się 5 grudnia 2014 roku – Badawczy Test w Locie 1 (Exploration Flight Test 1; w skrócie EFT-1) – została uznana za sukces. Lot odbył się z prędkością ponownego wejścia w atmosferę niższą od wymaganej do powrotu z Księżyca z poddaniem osłony cieplnej działaniu temperatur niższych od oczekiwanych w czasie powrotu. Jak istotny jest więc wynik takiego testu?

Dzięki niespotykanej otwartości NASA poinformowała o różnych pozornie przyrostowych zmianach, jakie należy wprowadzić do kapsuły Oriona przed następnym lotem testowym. Po dokładniejszej analizie okazało się, że NASA wprowadza teraz poważne modyfikacje do Oriona.

Widać z tego, że NASA krok po kroku pobiera małe, ale niezwykle ważne lekcje, jak gdyby nigdy nie miała żadnego doświadczenia w tej dziedzinie.

GAO podało niedawno, że „przed Programem Orion nadal stoją wyzwania projektowe, w tym przebudowa osłony termicznej, której poprzednia konstrukcja, zastosowana w pierwszym locie badawczym w grudniu 2014 roku, nie spełniła wymogów tego pierwszego bezzałogowego lotu”. (GAO, 2016, str. 10)

GAO wyraźnie wskazuje na bezzałogową misję eksploracyjną 1 (Exploration Mission 1; w skrócie EM-1) – lot wokół Księżyca planowany pierwotnie na rok 2018. Według danych programu Apollo taki bezzałogowy lot nie był potrzebny w roku 1968 przed domniemanym lotem Apollo 8 prosto na Księżyc, po raz pierwszy w historii z załogą na pokładzie. Teraz, po 10 latach badań i rozwoju uważa się, że Orion nawet bez załogi jest niegotowy do odbycia takiego lotu. Gdzie podziało się to całe doświadczenie związane z modułem załogowym Apollo dotyczące powtórnego wejścia w atmosferę?

 

Profil powtórnego wejścia w atmosferę

Firma Lockheed Martin opublikowała raport, w którym podaje współrzędne lądowania Oriona podczas pierwszego lotu testowego (Lockheed, 2015, str. 9), ale milczy w kwestii odległości przebytej przez Oriona od punktu wejścia w atmosferę, tak zwanego „downrange” (odległość w poziomie od punktu startu do celu – przyp. tłum.). Szacunkowe obliczenie przeprowadzone na podstawie ograniczonych dostępnych danych określa „downrange” Oriona na prawie 1500 kilometrów. To oznacza, że przebył on nieco krótszą drogę niż moduły Apollo, wlatując w atmosferę z prędkością początkową wynoszącą 8,9 km/s – znacznie niższą niż potrzebna do nominalnego powrotu, to znaczy 11,2 km/s. Można też sporządzić wykres w oparciu o wysokość i przebytą odległość w celu ustalenia profilu ponownego wejścia w atmosferę. Wydaje się, że profil opadania Oriona był zbliżony do profilu lądowania modułu Apollo w postaci podwójnego „bezpośredniego” zanurzenia w atmosferę. (Nexus, 2015) Ta próba wydaje się w pewnym stopniu wglądem w „wirtualną rzeczywistość” przeszłości. Innym aspektem jest to, że to był test większych obciążeń grawitacyjnych przyszłych załóg niż zarejestrowane podczas lotów Apollo. Maksymalne obciążenie hamowania Oriona wynoszące 8,2 g było nieznacznie większe w porównaniu z obciążeniami hamowania odnotowanymi w czasie powrotów modułów Apollo 8, Apollo 10 i Apollo 11, z których największe wynosiło 6,8 g. W sprawozdaniu stwierdza się, że następny test (EM-1) wprowadzi „kilka nowych możliwości”, w tym skokowe wejście w atmosferę. (Lockheed, 2015, str. 14)

Warto wiedzieć, że dzisiejsi specjaliści NASA uważają, iż skokowe wejście w atmosferę to dla NASA nowa technika, którą należy jeszcze wypróbować. (Nexus, 2015) Co ciekawe, pojawiło się sporo zamieszania w tej sprawie. Na przykład Chris Kraft, dyrektor lotów NASA w okresie Apollo, pisze w swojej książce o module załogowym Apollo 8, że „wykonał skokowe wejście w atmosferę, które umożliwiło wytracenie nadmiaru prędkości i energii, a następnie przeleciał przez atmosferę i wodował kilka mil dalej na oczach kamer telewizyjnych [pogrubienie moje – P.K.]”. (Kraft, 2001, str. 301)

W roku 2009 Kraft wygładził i zmienił wstępne zniekształcenie tej historii, przekształcając je w śmiałe stwierdzenie:

 

Ponieważ prędkość jest bardzo duża, próba bezpośredniego przelotu przez atmosferę i lądowania postawiłaby zbyt duże wymagania wobec osłony termicznej. W rezultacie tym, co zrobiliśmy, było wprowadzeniem go do atmosfery, wyjście z niej, aby wytracić prędkość, i ponowne wejście do niej. To sprawiło, że całkowity impuls cieplny skierowany na osłony termiczne statku kosmicznego był znacznie mniejszy. [Popular Mechanics, 2009]

 

To sfabrykowane oświadczenie w sprawie możliwości wykonania skokowego wejścia w atmosferę przez moduł Apollo będące dziełem jednego z kluczowych graczy programu Apollo jest klasycznym przykładem pokazującym, jak stworzono i z biegiem czasu sukcesywnie polerowano mit programu Apollo. Co ciekawe, właśnie to było tematem dość nieprzyjemnych pretensji skierowanych pod adresem Chrisa Krafta przez astronautów misji Apollo na konferencji Autographica. (Autographica, 2014)

Najbardziej imponującym księżycowym powrotem i wejściem w atmosferę jest, oczywiście, według NASA awaryjny powrót Apollo 13, który rzekomo zademonstrował solidność jej podejścia i zdolność do szybkiej zmiany protokołów bezpiecznego powrotu. Jak mówi dramatyczny opis, zmianę trajektorii „w celu przybliżenia statku kosmicznego o 40 000 mil do Ziemi” osiągnięto poprzez „dodatkowe odpalenie silnika pojazdu”. (Lovell, 1994, str. 150) Lecąc w kierunku Ziemi załoga Apollo 13 nie mogła widzieć planety, a mimo to udało się im dostroić kurs za pomocą prostego wykresu nawigacyjnego (patrz zdjęcie 1). Ten schemat nawigacyjny Apollo 13 jest wystawiony obecnie w Muzeum Historii Stanu Teksas w okręgu Bullock w Austin w Teksasie. Daje się nam do zrozumienia, że był on wystarczającą wskazówką do przeprowadzenia precyzyjnej ręcznej korekty kursu statku kosmicznego w sytuacji awaryjnej. Opis na wystawie głosi, że „astronauci dokonali ręcznej korekty za pomocą terminatora Ziemi (linia, która oddziela strefy dnia i nocy na Ziemi)”. Tę relację uzupełnia wypowiedź dowódcy Apollo 13, Jamesa Lovella, który oświadczył, że moduł „zbliżał się do Ziemi od nocnej strony, czyli w krytycznych momentach przed powtórnym wejściem w atmosferę poniżej nie było niczego poza niewyraźną masą w miejscu, gdzie powinna znajdować się planeta” (Lovell, 1994, str. 304), a to oznacza, że ze względu na położenie planety linia terminatora nie była wtedy widoczna.

 

 

Zdj. 1. Wykres nawigacji Apollo 13 o nazwie „Apollo Visual Pitch & Yaw Attitude Computer, 1960s” prezentowany w muzeum Bullock Texas State History Museum w Austin w Teksasie. W lewym dolnym rogu widać zegarek użyty podobno przez pilota CM Johna Swigerta do odliczenia krytycznych 14 sekund czasu pracy silnika w celu przeprowadzenia precyzyjnej korekty trajektorii. (Zdjęcie: Phil Kouts)