Před téměř padesáti lety se k našemu vesmírnému souputníkovi postupně vypravilo devět pilotovaných kosmických lodí. Dvanáct amerických astronautů na Měsíci přistálo, další pobývali v jeho blízkosti. Od té doby jsme na příliš dlouho uvízli na nízké oběžné dráze Země. Po třech desítkách let vizionářské rétoriky amerických prezidentů o pilotovaném průzkumu Měsíce, Marsu, případně asteroidu, bylo před pár dny dokončeno svařování kabiny kosmické lodě Orion, jejímž úkolem je opět dostat astronauty NASA do blízkosti Měsíce. Devítidenní pilotovaná mise tohoto exempláře, zahrnující oblet Měsíce, je připravována na rok 2022 s tím, že může být odložena o rok ve prospěch jiného nákladu nosné rakety SLS – kosmické sondy Europa Clipper, určené pro studium Jupiterova měsíce Europa. Orion bude první pilotovanou lodí NASA od letu raketoplánu Atlantis v červenci 2011. V porovnání s úvodními pilotovanými lety Apolla, které se uskutečnily před padesáti roky, bude mise Orionu zahrnovat jak prvky mise Apolla 7, tak i Apolla 8. Pilotovanému letu bude předcházet šestadvacetidenní nepilotovaný let Orionu na vysokou oběžnou dráhu Měsíce a zpět na Zemi, který je připravován na rok 2020, a který i při kritickém pohledu převyšuje několikahodinové lety lodí Apollo 4 a 6. Podívejme se, jak pokročily přípravy na obě mise Orionu od minulého čtvrtletního souhrnu.

Přípravy na nepilotovaný let Orionu na oběžnou dráhu Měsíce a zpět

Na podporu kosmického letu Exploration Mission-1 byl vyroben neletový kvalifikační exemplář Orionu a neletové exempláře jednotlivých dílů centrálního stupně SLS. Jejich úkolem je podstoupit kvalifikační strukturální testy konstrukce. Orion prochází těmito testy v zařízení společnosti Lockheed Martin ve Waterton Canyon u Denveru. Cílem testů je ověřit počítačové modely, charakterizovat dynamickou odezvu konstrukce a prokázat, že Orion splňuje požadovaný bezpečnostní faktor odolání tlakům a namáháním v podmínkách vzletu na raketě SLS, kosmického letu a návratu. V souladu s harmonogramem se testy prováděné ve druhém čtvrtletí týkaly simulace startu, při které byla loď v plné konfiguraci. V květnu a červnu byly provedeny vibrační testy, v červenci jsou prováděny testy akustické, a po nich budou následovat testy pyrotechnické.

V Marshallově středisku vesmírných letů (MSFC) v Huntsville byl v dubnu usazen neletový kvalifikační exemplář intertanku centrálního stupně SLS na testovací stanoviště v budově 4619 (tip: po kliknutí se jednotlivá stanoviště zde i v dalších odstavcích zobrazí na satelitní mapě). Celkem je plánováno 48 testů strukturální pevnosti. Podle plánu z března má vyhodnocení připravenosti intertanku k testům proběhnout 6. září, testy na simulaci předstartovních příprav centrálního stupně mají být dokončeny 10. října, strukturální testy zátěže při simulaci zážehu 15. října, a do konce roku jsou naplánovány i zbývající testy. Zpráva z 19. července však uvádí, že je intertank již připraven.

V továrně MAF (Michoud Assembly Facility) v New Orleans pokračuje příprava obou neletových kvalifikačních nádrží centrálního stupně rakety SLS, určených ke strukturálním testům v Marshallově středisku. Podle plánu z března má být kvalifikační nádrž na kapalný vodík připravena k odeslání do MSFC člunem Pegasus v srpnu. K testovacímu stanovišti 4693 má být dopravena 15. září, instalace na stanoviště je plánována na 22. října. Stanoviště se nachází asi kilometr západně od historického testovacího stanoviště pro Saturn V.

Mezitím bude v  MSFC na Pegasus naložen dokončený letový adaptér LVSA a doplňkové vybavení z kvalifikační vodíkové nádrže, například kolové dopravníky MPTS. Po naložení se Pegasus vydá do Kennedyho vesmírného střediska, kam dopraví adaptér LVSA, aby se následně vydal zpět do Michoud Assembly Facility s dopravníky MPTS. V MAF bude naložena kvalifikační nádrž na kapalný kyslík, s níž se Pegasus vydá do MSFC. K testovacímu stanovišti 4697 má být kyslíková nádrž dopravena 10. listopadu.

V jakém stavu se nachází letový hardware pro Exploration Mission-1? Orion, respektive modul pro posádku, je připravován v budově O&C (Neil Armstrong Operations and Checkout Building) v Kennedyho vesmírném středisku. Podle plánu z března měl být ve druhém čtvrtletí instalován tepelný štít a dveře vstupního průlezu. Poté měla následovat zkouška těsnosti, a v červenci měl modul projít akustickým testem. Dokončení modulu bylo plánováno na srpen. Za celé čtvrtletí však nebyla vydána jediná aktuální zpráva.

Evropský partner NASA je v posledních měsících mnohem sdílnější. Letový servisní modul Orionu je připravován v montážní hale společnosti Airbus Defence and Space v Brémách v Německu. Počátkem dubna byla do modulu instalována poslední ze čtyř palivových nádrží, následovaná v květnu hlavním motorem AJ10-190 a systémem CSS pro skladování vody, dusíku a kyslíku. Poté byly zahájeny částečné testy jednotlivých systémů, které zahrnují testy pohonného systému, systému CSS, řízení teploty, avioniky a energetického systému. V červenci byla provedena zkouška naklánění hlavního motoru.

Poslední velkou prací v Brémách bude instalace radiátorů po obvodu modulu. Předběžně na konec srpna až začátek září je plánována přeprava modulu letadlem Antonov na KSC. Datum dodání bude ovlivněno zejména tím, jak dopadnou kritické zkoušky systému dodávek a distribuce elektrické energie PCDU. V Kennedyho vesmírném středisku bude připojena tryska motoru AJ10-190, která je v USA, a solární panely, které budou z Evropy odeslány samostatně.

Servisní modul bude spojen s adaptérem CMA, a poté s modulem pro posádku. Postupné spojování těchto dílů do funkčního celku kosmické lodě bude provázeno průběžnými komplexními testy systémů, které mohly být v Brémách provedeny jen částečně.

Dokončený horní stupeň ICPS je uskladněn v budově SSPF (Space Station Processing Facility) na KSC. Dne 3. dubna byl z Marshallova střediska na KSC přepraven letounem Super Guppy adaptér OSA (Orion Stage Adapter), určený ke spojení Orionu s horním stupněm ICPS. Posléze byl uskladněn v blízkosti stupně ICPS.

V Marshallově středisku v Huntsville je dokončován adaptér LVSA (Launch Vehicle Stage Adapter), který bude spojovat centrální stupeň rakety SLS a horní stupeň ICPS, a který současně poskytne prostor pro trysku motoru stupně ICPS. Aplikace ručně nanášené tepelně izolační pěny byla v budově 4707 dokončena 17. dubna. Dne 26. června byl adaptér přesunut do budovy 4649 k dokončení vybavení včetně instalace systémů na horní stranu adaptéru pro oddělení stupně ICPS s Orionem od centrálního stupně rakety. Připravenost LVSA k přepravě člunem Pegasus z Marshallova střediska do Kennedyho vesmírného střediska je plánována na září.

V továrně MAF probíhají přípravy na spojení forward skirtu, kyslíkové nádrže a intertanku do přední sestavy centrálního stupně rakety SLS. Všechny tři díly mají dokončenu aplikaci tepelně izolační pěny, a všechny se nachází v rozlehlé hlavní budově 103. Forward skirt a intertank mají dokončenu instalaci kabelových svazků a avioniky – řídicích počítačů, gyroskopů, navigačních a komunikačních boxů a kabeláže. Letové počítače ve forward skirtu byly koncem května zapnuty, a na začátku července byly dokončeny veškeré funkční testy, po kterých byl forward skirt prohlášen za hotový. Intertank se svému dokončení blíží – testy jeho avioniky probíhají souběžně s postupným připojováním jednotlivých boxů do sítě.

Nádrž na kapalný kyslík byla 20. června, po aplikaci tepelné izolace v buňce N budovy 131, přemístěna pomocí dopravníků MPTS do prostoru konečné montáže v budově 103, konkrétně do čisté místnosti v oblasti 6. Tady probíhá instalace senzorů a dalších komponentů na nádrž.

Po dokončení bude nádrž připravena na připojení forward skirtu a intertanku. Spojení dílů bude provedeno v příštích měsících ve výškové budově 110 ve vertikální poloze v jedné ze dvou integračních buněk pomocí přírubových šroubů. Po sešroubování budou příruby pokryty ručně rozprašovanou pěnou.

Na letovou nádrž na kapalný vodík byla v dubnu v buňce P budovy 131 aplikována základová barva. Poté, co byla z buňky N dne 20. června vyvezena letová kyslíková nádrž s dokončenou aplikací tepelné izolace, zaujala uvolněné místo neletová kvalifikační vodíková nádrž. Na letovou vodíkovou nádrž bylo mezitím v budově 103 nainstalováno další přístrojové vybavení. Dne 26. července hlásí NASA, že je letová vodíková nádrž připravena na aplikaci tepelně izolační pěny a opět venku před budovou 131. Jak bude probíhat aplikace tepelné ochrany? Na válcový povrch nádrže roboticky tak, že nádrž bude rotovat díky soustavě dvou obručí před stříkací pistolí. Rotace je ovládána řídicím systémem. Obě obruče jsou přišroubovány k přírubám nádrže po celém jejím obvodu, mají neoprenovou vnější vrstvu, a i s nádrží rotují v rotačních a transportních nástrojích RATT.

Pro přemisťování nádrže mezi budovami jsou nástroje RATT umístěny na kolové dopravníky MPTS s vlastním pohonem. Celý systém obručí, modrých nástrojů RATT a bílých dopravníků MPTS je zřejmý z fotografií obou nádrží. Po dokončení robotické fáze bude pěnová izolace nanesena ručně na obě kupole na koncích nádrže.

Po aplikaci pěny budou na vodíkovou nádrž v budově 103 instalovány další senzory, a proběhne zde i příprava na instalaci vnějších potrubí. Po celou dobu bude nádrž upevněna v obručích a v RATT, neboť v oblasti 6 bude systém používán k ruční rotaci nádrže pro umístění potřebných míst před pevnou pracovní plošinou.

Na tato místa budou instalovány provozní a vývojové přístrojové senzory, přičemž elektrické vedení k nim bylo instalováno již před aplikací pěny. Po dokončení instalace senzorů bude chybějící pěna kolem nich nastříkána ručně, a poté oříznuta. Veškerý zde uvedený postup platí i pro nádrž na kapalný kyslík, na které je prováděn již nyní.

Kromě bílých dopravníků NASA nedávno koupila i nové žluté dopravníky MPTS, které budou potřebné jak pro masivní finální sestavu centrálního stupně, tak pro delší pozemní dopravu. Prvním úkolem nových dopravníků v MAF byla přeprava kvalifikačního intertanku do člunu Pegasus, a v MSFC z člunu k testovacímu stanovišti.

Nejkritičtějším a nejkomplikovanějším prvkem centrálního stupně SLS je motorová sekce. Již od loňského roku na ní montážní týmy pracují 24 hodin denně 7 dní v týdnu. V únoru odhalila inspekce kvality znečištění v jedné trubce v motorové sekci parafínovým voskem, který je používán při ohýbání větších trubek, aby se zabránilo jejich zlomení. Před odesláním trubek do MAF měl být vosk odstraněn, ale trubka evidentně nebyla dostatečně vyčištěna. Přitom ohyby má většina trubek uvnitř motorové sekce. Při následném vyšetřování bylo rozhodnuto, že je rozumné znovu zkontrolovat všechna potrubí. Výsledkem bylo zjištění, že problém je rozšířený. Znečištěny byly rozvody plynného kyslíku, kapalného kyslíku, plynného vodíku a hydrauliky pro naklánění motorů. Bylo rozhodnuto o demontáži a vyčištění všech trubek v motorové sekci.

Tento proces není jednoduchý vzhledem k velikosti a značnému počtu trubek ve stísněném prostoru motorové sekce. Veškeré integrační práce v motorové sekci byly zastaveny, trubky byly demontovány a odvezeny k dodavateli. Některé trubky, což se typicky týká trubek z inconelu, nestačilo pouze vyčistit, ale musely projít vyšší teplotou v peci Boeingu, aby se zbytky vosku vypařily. U jiných se nečekalo na demontáž, ale pro urychlení procesu byly nahrazeny trubkami původně určenými pro druhou SLS. Na základě zkušeností s první instalací trubek bylo vytvořeno nové prioritní schéma se stanovením pořadí, v jakém budou trubky potřebné k opětovné instalaci v motorové sekci.

Podle nového schématu dostávaly týmy trubky zpět a instalovaly je do motorové sekce. Na přelomu června a července byly opětovně instalovány i tlakové nádrže COPV na helium, které slouží k tlakování hlavních nádrží. Dne 26. července přichází zpráva, že práce na odstranění znečištění trubek byly dokončeny. Motorová sekce by tak mohla být hotová s pětiměsíčním zpožděním v říjnu. To je kritičtější než zpoždění servisního modulu Orionu, a datum startu se místo oficiálního termínu v prosinci 2019 reálně posunulo na polovinu roku 2020.

Na obnoveném testovacím stanovišti B-2 ve Stennisově středisku byl 4. května proveden test proudění vody. Zkoušku zachycuje následující video. Příjezd centrálního stupně SLS je plánován na červen 2019. Na stupeň zde čeká zkouška tankování a vyprázdnění nádrží, po které má následovat osmiminutový zážehový test všech čtyř motorů.

Dokončené letové palivové segmenty SRB pro první raketu SLS zůstávají uskladněny v Northrop Grumman Innovation Systems (bývalá Orbital ATK) v Promontory v Utahu. Jejich železniční přeprava do budovy RPSF na Kennedyho vesmírném středisku je plánována na listopad.

Pozadu nejsou ani přípravy v Kennedyho vesmírném středisku. Už 29. března se v řídicím středisku startu uskutečnila zkouška softwaru, kdy byla simulována část odpočtu, zaměřená na plnění rakety palivem. V polovině května byla odsud monitorována šestihodinová tlaková zkouška natankovaného zásobníku kapalného kyslíku, při níž byla testována těsnost nově instalovaných kryogenních trubek, odpařovačů a senzorů pro detekci kyslíku.

Na věž mobilní vypouštěcí plošiny ML (Mobile Launcher) byly instalovány poslední velké prvky. Na základ stabilizátoru rakety byl připojen samotný stabilizátor VSS (Vehicle Stabilizer System). Na rameno CAA (Crew Access Arm) pro nástup posádky do Orionu bylo připojeno prodloužení lávky, které bude využíváno v montážní hale VAB pro přístup z pracovní plošiny úrovně B do bílé místnosti. Dne 12. července byl na podlahu plošiny instalován systém TSMU (Tail Service Mast Umbilical) pro tankování kapalného kyslíku do centrálního stupně rakety a pro napájení motorové sekce během předstartovních operací. Posledním dílem, který bude instalován na podlahu plošiny, je TSMU pro tankování kapalného vodíku.

V příkopu pro odvod spalin na startovní rampě 39B byla v květnu dokončena instalace nového deflektoru plamenů. Dne 22. května uskutečnil pásový dopravník CT-2 (Crawler-Transporter) ověřovací jízdu na rampu. Po jeho odjezdu byl na rampě 24. května proveden další test vodního systému, určeného k ochraně rakety před extrémními akustickými a teplotními podmínkami během zážehu motorů a vzletu, tentokrát poprvé s dokončeným deflektorem plamenů.

Pásový dopravník zajel 31. května pod mobilní vypouštěcí plošinu, která je umístěna 400 metrů severně od montážní haly VAB. Následující den bylo ověřeno umístění rozhraní mezi dopravníkem a plošinou, plošina byla zkušebně zvednuta, zvážena a byla získána data pro modální analýzu. Cílem analýzy bylo měření vibrací plošiny a její věže. Tento proces byl proveden celkem třikrát, přičemž pokaždé jej dopravník provedl bez problémů.

Předběžně na 16. srpna je plánován ověřovací vývoz vypouštěcí plošiny pomocí pásového dopravníku na rampu. Zde budou provedeny testy strukturální odezvy plošiny, měření konstrukční vůle, tlakování a protipožární ochrana. Během testů bude plošina napájena ze zdrojů rampy. Poté bude plošina přepravena do haly VAB k verifikaci a validaci s vybavením haly. Další kontroly budou provedeny opět na rampě, tentokrát půjde o verifikaci a validaci rozhraní jednotlivých systémů plošiny a rampy.

Přípravy na pilotovaný oblet Měsíce

V rámci kvalifikace padáků pro pilotovaný kosmický let Exploration Mission-2 je nad pouští Yuma na jihozápadě Arizony prováděna série osmi testů padáků Orionu, při kterých jsou simulovány nouzové situace. Šestý shoz makety Orionu z transportního letounu C-17 byl uskutečněn 16. března. Při sedmém shozu bylo 13. července místo makety Orionu použito těleso ve tvaru šipky, díky čemuž bylo dosaženo téměř dvojnásobného zatížení hlavních padáků oproti nominálním podmínkám. Závěrečný kvalifikační test, tentokrát opět s maketou Orionu, je plánován na září.

Jiný velký test ověří funkci záchranné věžičky LAS. Ta bude při misi EM-1 neaktivní, ovšem před pilotovanou misí EM-2 je nezbytné ověřit funkčnost věžičky v reálných letových podmínkách. V rámci příprav na let Orionu s posádkou má proto být v dubnu 2019 proveden letový test záchranné věžičky, nazvaný Ascent Abort-2 (AA-2). Cílem testu je ověření počítačových modelů chování LAS při jeho aktivaci během letu nosné rakety a ověření následné schopnosti LAS udržet kontrolu nad kabinou Orionu. Test není primárně zaměřen na schopnosti samotného Orionu, a proto bude použita jeho levná maketa. Ta byla ve druhém čtvrtletí v Johnsonově středisku v Houstonu vybavena elektrickými a elektronickými přístroji, softwarem pro navigaci a řízení LAS, senzory tlaku a teploty, akcelerometry a zařízením pro dálkový přenos dat do pozemních stanic, ale i dvanácti odhazovacími pouzdry z vojenského systému ALE-47 s disky pro zápis dat.

Od 8. července byl Orion postupně oživován a byla otestována správná funkce všech jeho systémů. Po změření hmotnosti a určení těžiště má být kabina v srpnu přepravena do stanice Plum Brook v Ohiu. Zde podstoupí akustický test, a následně má být v září vrácena zpět do Johnsonova střediska ke spojení se separačním dílem. Ten byl vyroben v Langleyho výzkumném středisku, stejně jako kabina Orionu pro AA-2, a jeho přeprava do Johnsonova střediska je plánována na léto. Odeslání sestavy na Kennedyho vesmírné středisko je plánováno na prosinec. Letový test se uskuteční pomocí nosiče Abort Test Booster (ATB) ze startovního komplexu SLC-46 na Mysu Canaveral. Nosič ATB je jednostupňový a používá první stupeň SR-118 na tuhé pohonné látky ze střely Peacekeeper z 30 let starých zásob. Podrobnosti o plánovaném testu jsou popsány v tomto článku. Odhazovací pouzdra jsou uložena pod předním krytem v horní části kabiny a budou odhazována po dvojicích – první dvě přibližně dvacet sekund po oddělení LAS od kabiny, a poté každých deset sekund. Pouzdra jsou vybavena světelnou signalizací a jsou navržena tak, aby se udržela na hladině. 

Nosič Abort Test Booster pro AA-2 bude z důvodu aerodynamiky pro napodobení průměru zakrytovaného servisního modulu Orionu a pro zvýšení hmotnosti z důvodu napodobení zrychlení SLS ukryt uvnitř tzv. aeroshellu.

První ze tří dílů aeroshellu byl do sekce HB4 haly VAB v Kennedyho vesmírném středisku přepraven 19. června, druhý 26. června a poslední 12. července. Zřejmě v srpnu budou na KSC přepraveny i díly záchranné věžičky LAS pro AA-2 – Jettison Motor, Attitude Control Motor a Abort Motor.

V uplynulých měsících pokračovaly i práce na Orionu pro pilotovaný let EM-2. V továrně MAF byla počátkem dubna svařena spodní, válcová část modulu pro posádku se dnem kabiny. V květnu byla svařena horní, kuželová část se stropem a tunelem. Dne 26. července NASA oznámila, že bylo dokončeno finální svaření modulu pro posádku. Odeslání modulu do budovy O&C v Kennedyho vesmírném středisku je plánováno na srpen, tedy 30 měsíců po modulu pro EM-1. Ve výrobě je i tepelný štít.

Základní struktura servisního modulu Orionu pro EM-2 byla v posledním dubnovém týdnu letecky přepravena z italského Turínu do německých Brém k integraci jednotlivých systémů. Stalo se tak přesně 24 měsíců po servisním modulu pro EM-1.

Zdroje informací:
https://www.wired.com/
https://www.nasa.gov/
https://www.nasa.gov/
https://www.nasaspaceflight.com/
https://twitter.com/
https://www.nasa.gov/
https://www.nasaspaceflight.com/
http://spacenews.com/
https://twitter.com/
https://www.nasaspaceflight.com/
https://www.nasaspaceflight.com/
https://www.nasa.gov/
http://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://pbs.twimg.com/media/DjEKR_RWwAE1opE.jpg
https://media.wired.com/…/master/w_582,c_limit/orion.jpg
https://www.nasa.gov/…/image/it_final_shear_tower_inst.jpg
https://www.nasa.gov/…/image/mpts_on_the_maf_levee_fb.jpg
https://pbs.twimg.com/media/Dbtvt6FWAAYcCP-.jpg
https://c1.staticflickr.com/1/976/40517779670_55cc5e8d72_b_d.jpg
http://www.esa.int/…/17513112-1-eng-GB/Wing_span_node_full_image_2.jpg
https://c1.staticflickr.com/1/865/41389048092_8e9dcf9564_c_d.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…/sls_monthly_highlights_june_2018_web.Page-2.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…/MAF_20180620_P_CS1-LOX-to-Area-6-43.25pct.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…/CS-1-Fwd-Join-Elements-2.50pct-1170×362.jpg
https://c2.staticflickr.com/2/1726/27946245627_da837bcbff_h.jpg
https://scontent.fprg2-1.fna.fbcdn.net/…91071bb342c024c84c83b96bb1f5d5ca&oe=5C0F6290
https://www.nasa.gov/…/image/4-ksc-20180329-ph_csh01_0098_-_copy.jpg
https://c1.staticflickr.com/1/918/28607247097_84a1bfeda3_b_d.jpg
https://c1.staticflickr.com/1/967/41427214625_214809f22d_b_d.jpg
https://c2.staticflickr.com/2/1748/42570764442_3854ecfb2e_b_d.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/jsc2018e062777.jpg
https://scontent-lax3-1.cdninstagram.com/…1154362818321973248_n.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2018/04/AA-2-Composite-Copy.jpg