Pracovníci společnosti Airbus Defence and Space mají momentálně plné ruce práce s přípravou na odeslání prvního evropského servisního modulu ESM (European Service Module). Jeho cesta povede na Floridu, kde bude spojen se zbytkem americké lodi Orion. Jakmile bude celá sestava spojená a prověří ji nejrůznější zkoušky, Orion poletí na raketě Space Launch System na misi EM-1 (Exploration Mission-1) k Měsíci a pak se zase vrátí na Zemi. Evropský servisní modul má pro úspěch celé mise klíčovou roli.

První exemplář servisního modulu nyní prochází funkčním testováním subsystémů v testovacím zařízení v německých Brémách. Zkoušky mohly začít jen díky tomu, že se zde podařilo přednedávnem dokončit sestavování většiny hardwaru. Tento první servisní modul má různá označení – kromě ESM-1 se můžete setkat i s označením FM-1 (Flight Model-1) a po dokončení zkoušek by měl být odeslán na Kennedyho středisko, což je momentálně naplánováno na léto.

Jak se pomalu blíží práce na FM-1 ke konci, je potřeba zaměřit se i na FM-2, tedy druhý letový exemplář, který je určený pro misi EM-2. I na něm pracují technici v čisté místnosti v Brémách. NASA, ESA i Airbus se zároveň připravují i na zahájení stavby dalších servisních modulů pro příští mise Orionů, které by se měly začít stavět během léta.

Ale vraťme se ještě k FM-1. Samotné zkoušky začaly hlavně po dokončení instalace čtyř velkých nádrží na hypergolické palivo a po připojení hlavního motoru OMS-E (Orbital Maneuvering System-E). „Hlavně se zaměřujeme na funkční zkoušky pohonného subsystému a také na zkoušky subsystémů, které hospodaří se spotřebními látkami jako je voda a kyslík pro astronauty,“ popisuje v rozhovoru pro web nasaspaceflight.com Bas Theelen, viceprezident Airbusu pro program Orion ESM a dodává: „Pořád zbývá udělat ještě hodně práce, takže odeslání přijde asi na konci léta. Dodávky hardwaru jsou prakticky dokončené, zbývá jen asi jedna nebo dvě jednotky, ale to není problém. Ohledně samotné integrace nemám k dispozici přesná procenta, ale je téměř hotová. Stále ale řešíme drobné problémy ve stylu, zda je ohřívadlo odpojené nebo zda není v pořádku něco s elektrickými rozvody, ale není to nic kritického. Pracujeme 24 hodin denně, 7 dní v týdnu, naši lidé jsou na placu skoro celý den, abychom udělali maximum práce v čase, který nám zbývá do odeslání.“

Samotný motor OMS-E byl bez své trysky připojen v květnu do spodní části modulu. Systém pro ukládání spotřebních látek CSS (Consumables Storage Subsystem), který tvoří dvě skupiny dvou plynových a dvou vodních nádrží, byl nedávno nainstalován do horní části modulu. Předchozí instalace palivových nádrží (o čemž jsme informovali v tomto článku) je s instalací hlavního motoru jedním z hlavních milníků přípravy prvního letového modelu. „Důvodem, proč to považujeme za velký milník je ten, že jde o momenty, ze kterých není návratu,“ popisuje Bas Theelen a dodává: „Když se podíváte na návrh ESM, zjistíte, že jsou jednotlivé systémy nahuštěné velmi blízko k sobě. Není to jako v případě telekomunikačních družic nebo něčeho takového, kde můžete všechno víceméně rozložit, abyste vyměnili některou jednotku. Ve chvíli, kdy do ESM připojíte nádrže, tak se už k ničemu, co je za nimi, prostě nedostanete. Právě proto je instalace nádrží a hlavního motoru milníkem. Řeknete si totiž: „OK, tak jo, udělali jsme všechno, co bylo potřeba.“ Jdeme k dalšímu kroku, který nám ale už nedovolí vrátit se zpátky.“

Samotný motor OMS-E je využitý z éry raketoplánů. Po jejich odchodu do důchodu poslouží tyto motory právě evropskému servisnímu modulu lodi Orion. „Zjištění, že máme všechno integrováno, značí, že máme za sebou většinu práce,“ popisuje Theelen.  Jedním z posledních úkonů před odesláním bude instalace radiátorů na vnější část modulu. „Opět platí, že jakmile je připojíte, už se nedostanete k hardwaru, který je za nimi,“ upozorňuje Bas Theelen a dodává: „Jinými slovy, jakmile je nainstalujeme, máme prakticky hotovo.“ Při samotném transportu nebudou k servisnímu modulu připojeny solární panely a hlavnímu motoru bude chybět tryska. Ta je již ve Spojených státech, kde dojde k jejímu připojení. Solární panely budou přes Atlantik odeslány samostatně.

Kromě samotné nosné konstrukce je ESM tvořen celou řadou subsystémů. Některé mají na starost pohon, jiné se starají o elektrickou energii, hospodaření s teplem, spotřebními látkami, další jsou součástí avioniky. Funkční zkoušky prováděné v Brémách momentálně pokrývají oblast pohonu a spotřebních látek. Ostatní subsystémy totiž mají mnohem těsnější vazbu na vybavení obsažené v návratové kabině lodi Orion, kterou vyrábí firma Lockheed Martin a v adaptéru návratové kabiny, který se sestavuje na Floridě.

„Otestujeme tu všechno, co budeme moci,“ vysvětluje Bas Theelen a dodává: „Subsystémem číslo jedna je pohonný subsystém. V podstatě se dá říct, že celý ESM je postavený kolem pohonného subsystému, jehož vrcholem je motor z raketoplánu. Testujeme proto celou podjednotku a nepotřebujeme k tomu žádné rozhraní se systémy, které se nachází v návratové kabině. Když se podíváte třeba na avionický subsystém, je to úplně něco jiného. Nemáme tu palubní počítač, za který je zodpovědný Lockheed Martin a který je uložený v návratové kabině. Proto nemůžeme avioniku plně otestovat. Samozřejmě můžeme používat simulátor, což také děláme, ale jde o to, že na něm nemůžeme otestovat úplně všechno. V elektrickém subsystému sice máme solární panely, ale nemáme baterie. Právě ty jsou potřeba pro některé komplexnější zkoušky elektrického subsystému. Z něj tu máme třeba řídící jednotku rozložení energie PCDU (power control distribution unit), nebo systém pro pohyb solárních panelů. Dalo by se říct, že z tohoto subsystému tu toho máme hodně, ale všechno to není.“

Ještě malá zmínka o subsystému hospodaření se spotřebními látkami. Jak jsme již napsali, tvoří jej čtyři vodní nádrže a dále čtyři nádoby, které mohou být naplněny kyslíkem nebo dusíkem pro vytvoření dýchatelné atmosféry v návratové kabině. V rámci mise EM-1 však astronauti na palubě nebudou a proto bylo rozhodnuto, že pro ušetření času bude naplněna pouze jedna vodní nádrž a plynová nádoba, do které bude načerpán dusík. Ostatní nádrže budou hmotnostní simulátory. „Tento subsystém tu máme kompletní,“ popisuje Bas Theelen a dodává: „Funkční zkoušky pokryjí všechno, co můžeme otestovat a co pochází od nás. Ale už ze samotné podstaty celého subsystému, je jeho část i v návratové kabině. Nemáme tu žádné rozhraní, které by představovalo plně funkční náhradu toho, co tento subsystém potřebuje v návratové kabině.“

Jakmile bude servisní modul připraven k odeslání, dojde k jeho zabalení a na palubě velkého nákladního letadla přeletí z Brém na Floridu. „Poletíme Antonovem, který pojme i velký kontejner,“ plánuje Theelen a dodává: „Součástí zásilky bude i část pozemního vybavení, protože především elektronika a další součásti musí být v Americe pro finální integraci.“ Společně s hardwarem poletí na Floridu i skupina odborníků a další budou připraveni poradit na dálku.

„Máme tu zhruba dvacet lidí, ale záleží na tom, v jaké fázi zkoušek se to počítá,“ upřesňuje Bas Theelen a dodává: „Po doručení na místo určení bude následovat vybalení a přijímací prohlídka. Jen krátce poté přijde posouzení připravenosti k integraci s adaptérem návratové kabiny, kde se nachází rozhraní pro elektrické a avionické subsystémy. U toho samozřejmě budeme muset být. Pak také samozřejmě budou momenty, kdy se budou dělat testy, pro které budeme muset posílat specialisty případ od případu. Stejně tak ve chvíli, kdy začnou elektrické zkoušky celé kompletní lodi, budou tam muset naši lidé být. A ve chvíli, kdy se bude testovat pohonný systém celé lodi, budeme mít na místě naše specialisty na pohony. Takhle bych mohl pokračovat ještě dlouho. Budeme posílat specialisty i na mechanické zkoušky celé lodi, ale i na testy vibrační a tak dále. Budeme tam mít jakési jádro, které tam bude pořád. K němu se vždy na nějaký čas připojí specialisté pro konkrétní subsystém. No a pak tu máme běžné pracovníky, jakousi kancelářskou podporu, kteří mohou být v případě potřeby požádáni o nějaké informace. Časový posun to sice trochu komplikuje, ale musíme být připraveni kdykoliv.“ Na Kennedyho středisku bude ESM připojen k již zmíněnému adaptéru návratové kabiny a připojení samotné návratové kabiny nastane až po dokončení výše popsaných zkoušek.

Za několik týdnů opustí ESM-1 Brémy a tak je čas věnovat se druhému exempláři, jehož základní struktura se již přesunula do stejné čisté místnosti. Tato kostra vznikla v italském Turíně v hale společnosti Thales Alenia Space a na konci dubna se přesunula do Brém, kde se začíná pomalu sestavovat, aby mohla letět na misi EM-2, při které bude na palubě Orionu poprvé posádka. „Dá se říct, že v jakémsi nižším levelu, začaly všechny přípravné práce. Čekáme na dodávku hlavních dílů, ale už teď můžeme dělat veškeré instalace držáků, nebo spojek kabelů a všechny další podobné přípravné práce,“ rekapituluje Theelen a pokračuje: „V modulu bude 11 kilometrů kabelů, takže je potřeba udělat hodně přípravných prací už teď. Tedy především teď, protože už budeme mít hotovou práci na FM-1.“

Specialisté se samozřejmě na prvním exempláři naučili několik věcí, se kterými projekt tak úplně nepočítal a tyto poznatky jsou již zapracovány do pracovních postupů pro další servisní moduly. „Všechno stojí na faktu, že uprostřed je motor OMS-E a vzhledem ke strukturálním a teplotním omezením vzniká centrální sekce a šest sekcí okolo ní. Kvůli tomu je jen omezený počet metod, jak můžete ESM skládat. Nemůžete to tam připojit, jak se vám líbí, musí to být v přesně daném pořadí. Realizace mnoha kroků je podmíněna tím, kdy dorazí které díly. V případě ESM-2 bude pořadí příjezdu dílů jiné, než tomu bylo u ESM-1.“

Celý článek se věnuje letovým exemplářům, ale neměli bychom zapomínat ani na testovací exempláře. Kupříkladu PQM (Propulsion Qualification Module) ke zkouškám pohonného systému začal své dlouhé testování už vloni na základně White Sands. Zkoušky však přerušila anomálie. „Jednu korekční trysku systému RCS (Reaction Control System) potkala vloni v srpnu závada během tzv. blow down testů,“ uvedla NASA v prohlášení, které zveřejnila Rachel Kraft z tiskového centra Johnsonova střediska a dodala: „Zkoušky byly okamžitě zastaveny a nikdo se nezranil. NASA společně s dalšími partnery vytvořila vyšetřovací tým, který má určit, co anomálii způsobilo a jaký to bude mít vliv na další naplánované zkoušky. Blow down testy neobsahují aktivní regulaci tlaku palivových nádrží. Jejich úkolem je poskytnout data, která se pak porovnají s výsledky dalších zkoušek, které již budou mít aktivní regulaci tlaku v nádržích.“

„Ukončili jsme zkoušky a potřebovali jsme nějaký čas k vyjasnění příčin,“ popsal Theelen a dodal: „Dosud se nepodařilo se stoprocentní jistotou určit, kde přesně byla chyba, ale na druhou stranu je jasné, jaké pracovní postupy jsou do budoucna nutné k prevenci těchto událostí. Vzniklo velké množství drobných vylepšení návrhu pohonného systému, ale všechno jsme pokryli poměrně rychle. Pokud by však přišel nějaký velký problém, musela by přijít kompletní změna návrhu a to není něco, co se dá opravit za pár měsíců. Všichni z NASA, ESA, Aerojet, Ariane Group i od nás jsme se shodli na dalším postupu. Upravili jsme RCS trysky, které jsou teď ve White Sands připravovány na obnovení zkoušek, které by mohlo přijít v srpnu.“

NASA, ESA a Airbus kromě toho pracují i na prvních konstrukčních krocích příštích modelů ESM. „S tím, jak požadavky na mise od NASA zrají, přichází požadavky na různá vylepšení výkonu, především na straně pohonného subsystému,“ popisuje Theelen a dodává: „Měli jsme fázi, ve které jsme studovali možnosti, pak přišlo zhodnocení systémových požadavků, kde se určilo, co se musí udělat a vylepšit v pohonném subsystému. Další věcí je, že s tím, jak se od sebe budou jednotlivé mise drobně lišit, budou trochu jiné i zátěže například solárních panelů. Tohle se prověřuje právě ve fázi studií. Později se ukázalo, že některé nezbytné změny budou potřebovat určitý čas, takže některé úpravy budou zapracovány až do čtvrtého exempláře, zatímco ten třetí bude silně vycházet z ESM-2. V současné době, stejně jako u jiných programů, probíhají jednání s ESA o ceně ESM-3 a ESM-4. Odhadujeme, že letos v létě by mohla začít příprava obou exemplářů.“

Zdroje informací:
https://www.nasaspaceflight.com/

Zdroje obrázků:
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2018/06/Orion.jpg
https://scontent.fprg2-1.fna.fbcdn.net/…f29bdc795893b04c8efbbc28e9a37204&oe=5B800BA4
http://www.esa.int/…/Orion_service_module_fuel_tank.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2018/06/ESM-Diagram.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…/2018/06/Orion_Earth_selife_DRO2_web.30pct.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…/2018/06/ESM-Subsystems.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…/2018/06/ESM-CSS-Diagram.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…/2018/06/ESM-FM-2-Structure-Composite.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/….ESM-Overview-Graphic.Slide-20.Cleanup.jpg
https://orionesm.airbusdefenceandspace.com/…/2017/08/oms-e-second-firing-1024×923.jpg