V minulém čtvrtletním přehledu jsme mimo jiné informovali o prováděných zkouškách mobilní vypouštěcí plošiny na startovní rampě 39B. Systémy plošiny byly napojeny na systémy rampy, v potrubí mezi infrastrukturou rampy a plošiny proudil kapalný vodík a kapalný kyslík, startovní tým prováděl simulovaná odpočítávání spojená se zkouškami chrličů vody a zatahováním obslužných ramen. Mezitím získávaly pozemní týmy praktické zkušenosti i v montážní hale VAB. 16. října byl Pathfinder, tedy rozměrová a hmotnostní maketa centrálního stupně rakety SLS, zvednut v rámci zkoušek jeřábových prací do svislé polohy a přemístěn do sekce High Bay 3 mezi přístupové montážní plošiny. Po dokončení zkoušek byl Pathfinder 31. října odeslán člunem Pegasus z přístaviště u haly VAB zpět do továrny Michoud Assembly Facility v New Orleans.

20. prosince přešly testy pozemních systémů do závěrečné fáze. Pásový dopravník zavezl mobilní vypouštěcí plošinu zpět do sekce High Bay 3 montážní haly VAB. Na plošině budou nyní prováděny zkoušky sestavování segmentů postranního vzletového stupně SRB s využitím inertního neletového pathfinderu. Spodní segment SRB bude zkušebně posazen na podpěrné sloupky VSP na vypouštěcí plošině. Sestavování bude pokračovat připojením centrálního segmentu na spodní segment. Tyto práce mají být později opakovány i na protilehlé straně, určené pro druhý SRB.

Artemis I – nepilotovaný let Orionu na oběžnou dráhu Měsíce a zpět

Letošní rok lze označit za rok zkoušek systémů a sestavování rakety. Stejně jako u raketoplánu, i stavba rakety Space Launch System začne sestavením dvou postranních vzletových stupňů SRB. Všech deset palivových segmentů SRB pro Artemis I je uskladněno v Northrop Grumman Innovation Systems v Promontory v Utahu. Jejich železniční přeprava do Kennedyho vesmírného střediska by se mohla uskutečnit již nyní, ale vzhledem k dostatečné časové rezervě bylo rozhodnuto počkat na březen, kdy bude teplejší počasí. Po příjezdu vlaku na kosmodrom zamíří segmenty do budovy Rotation Processing & Surge Facility (RPSF). Po inspekci povrchu budou otočeny do vertikální polohy a začne sestavování spodních částí obou vzletových stupňů. Spodní část SRB se skládá ze spodního palivového segmentu, spodního lemu aft skirt s pomocnými separačními motory a spodního výstupního kužele aft exit cone.

V oblasti 47/48 budovy 103 továrny Michoud Assembly Facility v New Orleans byla dokončena výroba centrálního stupně nosné rakety SLS. První ze čtyř motorů RS-25 s číslem E2056 byl strukturálně připojen pomocí šroubů na pozici 2 centrálního stupně 19. října. Motor E2045 byl připojen na pozici 1 dne 29. října, motor E2058 na pozici 3 dne 3. listopadu a motor E2060 na pozici 4 dne 6. listopadu. Po strukturální instalaci, udržující motory v bezpečné konfiguraci, byla 15. listopadu dokončena zbývající spojení motorů se stupněm a byla odstraněna pozemní podpůrná zařízení. Vybraná místa na tryskách motorů na pozicích 1 a 4, která nemají aktivní chlazení, mají nanesený ochranný ablativní materiál vzhledem k blízkosti spodních separačních motorů boosterů SRB.

Souběžně s připojováním motorů byl spoj mezi motorovou sekcí a vodíkovou nádrží zakryt pěnovou izolací. Do 15. listopadu byla dokončena dvě vnější přívodní potrubí pro kapalný kyslík, a také systémový tunel pro silové a datové kabely.

16. listopadu Boeing zahájil přibližně měsíc trvající finální integrační funkční test FIFT. Současně NASA zahájila řadu oficiálních auditů dokumentace a kontrol stupně, předcházejících jeho převzetí. Byly natlakovány obě nádrže, zapnut systémový tunel a zahájena série čtrnácti testovacích případů různých systémů. Tyto případy spočívaly v zadání příkazu a přijetí výsledku činnosti. Byla testována komunikace mezi všemi systémy, například mezi avionickými boxy umístěnými v horní části stupně a komponenty v motorové sekci, mezi simulovaným vypnutím motoru a reakcí letových počítačů, byly testovány nádrže, stav baterií a podobně. Přezkum byl dokončen 28. prosince.

Zřejmě v příštím týdnu bude centrální stupeň o délce 64,6 metru převezen pomocí kolových dopravníků MPTS k člunu Pegasus. Ten kotví v nedalekém přístavišti a po naložení přepraví stupeň k testovacímu stanovišti B-2 ve Stennisově vesmírném středisku k akceptačním testům. Zde má být stupeň během prvních tří až čtyř dnů vyložen z člunu, pomocí dvou jeřábů překlopen do svislé polohy, zvednut do výšky, usazen do testovacího stanoviště, odpojen od jeřábových lan a přišroubován.

Ještě v lednu má začít testovací kampaň Green Run. Prvním testovacím případem kampaně bude modální zkouška. Stupeň bude odšroubován a zvednut jeřábem do výše 15 – 25 centimetrů. Visícímu stupni budou udělovány impulsy a pomocí senzorů bude sledována vibrační odezva. Celkem budou v průběhu dvou až tří týdnů provedeny tři samostatné běhy modálního testu. Během zkoušky budou měřeny a zaznamenávány modální parametry odezvy konstrukce, jako frekvence, poměrný útlum a reziduum. Výsledkem zkoušky bude získání matematického popisu dynamického chování konstrukce, tedy modálního modelu měřeného systému. Po každém běhu modální zkoušky bude stupeň vždy znovu usazen do testovacího stanoviště.

Po ukončení modální zkoušky bude stupeň opět přišroubován do stanoviště. Po otevření bočních přístupů do motorové sekce budou prodloužena čtyři přívodní potrubí, vedoucí k motorům, a připojena ke spodní části vodíkové nádrže. Bude dokončena i instalace plnicího a vypouštěcího potrubí, hadic s malým průměrem a souvisejících elektrických propojení. Nakonec budou v motorové sekci zkontrolovány senzory. Všechny tyto práce mohou být provedeny pouze ve svislé poloze stupně, který však byl v továrně Michoud Assembly Facility pouze vodorovně. Následně proběhne zbývajících 10 % finálního integračního funkčního testu FIFT, souvisejících s připojením rozhraní Boeingu na motory od Aerojetu. Z důvodu konfigurace stupně pro test FIFT budou otevřeny i přístupy do intertanku a forward skirtu. Montážní práce včetně testu FIFT by měly trvat přibližně dva až tři měsíce.

Po modálních zkouškách a dodatečně přidaném testu FIFT bude dokončena aplikace tepelně izolační pěny, respektive na motorové sekci aplikace korku a jeho přemalování bílou barvou. Následně bude zahájena řada dalších testů a kontrol celého stupně. Přehled těchto testů je uveden v grafice počínaje testem č. 2. Tato zkouška spočívá v oživení stupně, další zkoušky v metodickém souboru kroků ověřujících spolehlivost interakce softwaru a hardwaru. Během testu č. 6, tj. zkoušky odpočítávání a simulovaného zážehu, budou systémy stupně, například ventily, hydraulika a avionika, uvedeny do plného provozu. Speciální software poběží na třech redundantních letových počítačích. Celkově budou testy č. 2 až 6 trvat několik měsíců, aby se tým ujistil, že vše funguje správně.

Sedmým testem bude Wet Dress Rehearsal (WDR), během něhož budou nádrže naplněny kapalným vodíkem a kyslíkem. Test by mohl být uskutečněn v polovině roku. Poprvé bude integrovaný stupeň provozován v kryogenních podmínkách, a poprvé budou testovány i provozní postupy. WDR bude první příležitostí ke sledování reakce vnější pěnové izolace a všech systémů uvnitř stupně na kryogenní cyklus plnění a vyprazdňování nádrží. Test ověří, zda se systémy stupně chovají podle specifikace. Údaje budou porovnány se současnými analytickými modely. Až dosud jsou totiž s výjimkou několika komponent jediným prověřeným hardwarem čtyři motory RS-25.

Kryogenní pohonné látky budou dodávány do testovacího stanoviště z člunů zakotvených nedaleko. Vodíková nádrž centrálního stupně pojme 2 000 000 litrů, přičemž každý člun s kapalným vodíkem má kapacitu asi 900 000 litrů. Kyslíková nádrž pojme 742 000 litrů, a každý člun s kapalným kyslíkem má kapacitu asi 380 000 litrů. Kapacita stanoviště a člunů je dostatečná k natankování stupně, ale ne na rychlou recyklaci všech kryogenních látek. Proto bude po WDR kapalný vodík přečerpán zpět, ale kapalný kyslík bude vypuštěn. Zážehový test je plánován pět dnů po WDR, a v této době musí kamiony doplnit látky v zásobnících na člunech do plného stavu.

Jakékoliv anomálie budou muset být vyřešeny před osmým testem, kterým bude osmiminutový zážeh všech čtyř motorů RS-25. Účelem testu simulujícího celou dobu letu je zjištění, jak nádrže, palivová potrubí, ventily, systém tlakování, avionika a software společně fungují a zda jsou jejich služby poskytované motorům v předpokládané kvalitě. V případě, že se některé parametry dostanou mimo předpokládané hodnoty, může být zážeh okamžitě ukončen.

Jedním z požadovaných výsledků testu jsou i informace o tom, jak se systém chová při vyprazdňování palivových nádrží během činnosti motorů a nahrazování kapalin v nádržích plynným vodíkem a kyslíkem, vracejícími se ze systémů motorů. Primárním účelem je validace současných analýz, které modelují chování stupně. Testovací kampaň pomůže ověřit analytické modely chování stupně během plnění, odpočítávání, zážehu, vlastního letu a vypnutí motorů.

Po testu Green Run budou vyčleněny dva až tři měsíce na renovaci motorů, opravu tepelně izolační pěny a jakéhokoli dalšího poškození stupně. Minimální počet dvou měsíců je dán nezbytnou renovací motorů. Míru poškození tepelné izolace není možné přesně odhadnout.

Rozsah nutných oprav a renovace stupně je tedy neznámý a může trvat až do října. Tepelnou izolaci je částečně možno opravit i v Kennedyho vesmírném středisku souběžně se sestavováním rakety. Problém s poškozením stupně je dán dlouhodobým tepelným zatížením na stanovišti B-2, které je odlišné oproti letící raketě. Při letu totiž raketa rychle opustí hustou atmosféru, čímž se tepelné zatížení sníží, zatímco při statickém testu provedeném na úrovni hladiny moře zůstává tepelné zatížení konstantní po celých osm minut práce motorů. Pro dodatečnou tepelnou ochranu během testu byla proto spodní část motorové sekce zakryta dočasnou ochrannou stříbrnou fólií.

Po opravě bude stupeň sejmut ze stanoviště a naložen do člunu Pegasus. Člun se se svým nákladem vydá do Kennedyho vesmírného střediska, do přístaviště poblíž montážní haly VAB. V sekci High Bay 3 bude stupeň integrován mezi postranní vzletové stupně SRB, sestavené na mobilní vypouštěcí plošině.

Adaptér LVSA, který bude spojovat centrální a horní stupeň rakety SLS, je uskladněn v Marshallově středisku, kde byl vyroben. V průběhu roku bude přepraven člunem Pegasus do přístaviště nedaleko haly VAB a přemístěn do sekce High Bay 4 k přípravě na integraci. Horní stupeň ICPS a adaptér OSA jsou uskladněny v budově Space Station Processing Facility (SSPF) v Kennedyho vesmírném středisku.

Orion pro Artemis I byl v průběhu října a listopadu dokončen v budově Neil Armstrong Operations and Checkout (O&C) v Kennedyho vesmírném středisku a 11. listopadu vyzdvižen z montážní buňky. Příprava na transport do zkušební stanice Plum Brook ve státě Ohio spočívala v překlopení do horizontální polohy, vložení do letového rámu, zabalení do smršťovací fólie a připojení k mobilní klimatizační jednotce. Na letišti Shuttle Landing Facility byl Orion 21. listopadu naložen do transportního letounu Super Guppy. Letoun s cenným nákladem odstartoval 24. listopadu a po dvou mezipřistáních přistál téhož dne na regionálním letišti Lahm v Mansfieldu v Ohiu. Na letišti byl Orion naložen na kamion, který po dvou nocích strávených v letištním hangáru vyrazil 26. listopadu na stanici Plum Brook v Sandusky.

V Plum Brook byl Orion překlopen zpět do vertikální polohy a prošel přípravou na testy. Zatímco se tým Plum Brook stará o tamní vybavení, hostující pracovníci z KSC obsluhují Orion, dovezené neletové zařízení dodávající Orionu energii a podpůrná zařízení určená ke sledování jeho funkcí. Dne 4. prosince byl Orion převezen do vakuové komory Space Simulation Vacuum Chamber.

Ve druhé polovině prosince byl z komory odčerpán vzduch – v prostředí vakua stráví Orion 63 dnů, během kterých podstupuje tepelně bilanční test a tepelně vakuové testy. Při těchto zkouškách loď nemá solární panely, jelikož při kosmickém letu budou rozložené. Během zkoušek je testována odolnost systémů Orionu v podmínkách vakua při teplotách v rozmezí přibližně od -150 do +150 °C. Je sledována činnost ventilů, avioniky, ohřívačů a podobně. Tepelně bilanční test má být dokončen v lednu, tepelně vakuové zkoušky v únoru.

Poté bude následovat několikatýdenní částečná rekonfigurace komory i Orionu. Následně budou provedeny přibližně 14denní testy elektromagnetického rušení a vzájemné kompatibility elektroniky. Účelem těchto zkoušek je zjistit, zda bude elektronika lodi správně fungovat. Testy mají být dokončeny v březnu. Po čtyřech měsících strávených v Plum Brook má být Orion koncem března nebo počátkem dubna vrácen stejnou trasou na Kennedyho vesmírné středisko.

Po návratu do budovy O&C budou na servisní modul připojeny solární panely a Orion bude připojen na Spacecraft Adapter. Následně budou instalovány i kryty servisního modulu a loď projde finálními testy. Po nich má být dokončený Orion v květnu předán pozemním týmům.

V budově Launch Abort System Facility (LAS) v Kennedyho vesmírném středisku byla v říjnu plně sestavena, dokončena a uskladněna záchranná věžička LAS.

Artemis II – pilotovaný oblet Měsíce

Raketa SLS a kosmická loď Orion by měly být připraveny na nepilotovanou misi Artemis I na jaře 2021. Další let Orionu, tentokrát s čtyřčlennou posádkou, má obnovit pravidelnou lidskou přítomnost u Měsíce. Podaří se jej uskutečnit do padesátiletého výročí Apolla 17, tedy za necelé tři roky? V roce 2011 byl let naplánován na rok 2021. V podmínkách odkladů mise Artemis I bylo přijato vícero rozhodnutí, které zabránily závislosti termínu Artemis II na odkladech jeho předchůdce. Z důvodu časového rozvrhu byly zrušeny plánované úpravy mobilní vypouštěcí plošiny a uvažovaný horní stupeň EUS druhého exempláře nosné rakety SLS byl nahrazen stupněm ICPS. Příprava dílů nosné rakety i kosmické lodi pro Artemis II probíhá s dvouletým odstupem po dílech pro Artemis I. Původně plánovaná repase avioniky Orionu z Artemis I byla nahrazena dodáním nové avioniky pro Artemis II. Nedávno byl zrušen plánovaný test Green Run centrálního stupně SLS pro Artemis II. To vše dává dobrý předpoklad k tomu, aby se obě mise uskutečnily v rozmezí kratším než dva roky.

Zatímco záchranná věžička Orionu pro Artemis I bude mít aktivní pouze odhazovací motor, při pilotovaném letu Artemis II musí být celý systém plně funkční a připraven plnit svoji případnou záchrannou funkci. Do kvalifikace LAS pro misi Artemis II zbývalo na začátku minulého čtvrtletí uskutečnit poslední pozemní zážehový test všech jednotlivých zkušebních exemplářů motorů věžičky. Odhazovací motor Jettison Motor (JM), určený k oddělení LAS od kabiny Orionu, prošel svým finálním, třetím kvalifikačním zážehovým testem 16. října. Výrobce Aerojet Rocketdyne jej provedl v Testovacím středisku Redstone v Huntsville (Alabama) a po závěrečné zprávě je Jettison Motor kvalifikován pro Artemis II.

Orientační motor Attitude Control Motor (ACM), zajišťující změnu pozice zachraňované kabiny Orionu, má poslední 30sekundový kvalifikační zážehový test stále před sebou. Výrobce Northrop Grumman jej připravuje v Elktonu (Maryland). Stejný výrobce má provést i poslední kvalifikační zážehový test záchranného motoru Abort Motor (AM), určeného pro nouzové oddělení kabiny Orionu od rakety. Test je připravován v Promontory (Utah).

Zatímco zážehové testy motorů věžičky LAS jsou prováděny s neletovými exempláři, letové motory Jettison Motor a Abort Motor pro Artemis II byly již dodány na Kennedyho vesmírné středisko. Attitude Control Motor má plán dodání v únoru a dodávky zbývajících dílů věžičky jsou naplánovány tak, aby na kosmodrom dorazily v létě.

Kabina Orionu pro Artemis II je připravována v budově O&C v Kennedyho vesmírném středisku. V kabině byla dokončena instalace téměř pěti set sekundárních konstrukčních prvků, například systémů zabezpečení životních podmínek a přípravných dílů pro vedení paliva. Před koncem roku bylo v čisté místnosti na vnější stěnu velké válcové části modulu instalováno a svařeno potrubí pro vedení kapalin systému zabezpečení životních podmínek a potrubí pro vedení paliva. Následovat budou zkoušky těsnosti těchto potrubí. Zkoušky jsou dvoufázové, první fáze má být dokončena v dubnu a druhá v srpnu. Souběžně budou do srpna instalovány další subsystémy Orionu. V srpnu by měla být doručena základní sada klíčových prvků avioniky. V lednu příštího roku má být instalován tepelný štít. O měsíc později má dojít k počátečnímu elektrickému oživení systémů kabiny Orionu a mají být provedeny funkční testy. Do dubna příštího roku má být instalována zbývající avionika, nad strop Orionu má být připojen díl forward bay cover zakrývající padáky, a mají být připevněny černé dlaždice tepelné ochrany. Tím by měl být modul připraven na spojení se servisním modulem.

Ve stejné budově probíhá i instalace sekundárních struktur v adaptéru modulu pro posádku CMA. Svařování potrubí v čisté místnosti je plánováno na leden, zkoušky těsnosti potrubí na únor, instalace subsystémů na březen. Poslední činností před připraveností adaptéru na spojení s evropským servisním modulem má být květnový funkční test.

Stav přípravy evropského servisního modulu popisuje Michal Václavík z České kosmické kanceláře takto: „Dodávka ESM2 na KSC je stále v plánu v říjnu 2020, převzetí NASA někdy v roce 2021. Hlavní rizika spojená s dodržením termínu jsou dodávky komponent od amerických společností VACCO a Cobham (plynové a izolační ventily pohonného systému PCA a MLIV2, ventily rozvodů vody a kyslíku/dusíku CSS) a dále problémy s TCU. Je dokončena kompletace TCS a ODN, probíhá svařování PSS a TCS/CSS a testování HMU. V lednu bude pokrok zase ještě o něco větší.“

Všech deset segmentů vzletových stupňů SRB rakety SLS pro Artemis II bylo v Promontory naplněno palivem. Ve Stennisově vesmírném středisku byla dokončena příprava motorů RS-25 č. E2059 a E2047 pro centrální stupeň. Příprava motorů č. E2063 a E2062 stále probíhá.

V továrně Michoud Assembly Facility v New Orleans opět pokročila výroba dílů pro centrální stupeň. Nádrž na kapalný kyslík je nyní v budově 103 vybavována vývojovými a provozními senzory. Po instalaci senzorů bude nádrž přemístěna do budovy 131, kde bude v buňce P proveden nástřik základovou barvou. V sousední buňce N pak bude aplikována vrstva tepelně izolační pěny. V budově 103 budou později instalovány další letové senzory.

Nádrž na kapalný vodík byla v listopadu přemístěna do budovy 451 k sérii ověřovacích tlakových zkoušek těsnosti a pevnosti svarů. Zde byl na nádrž připojen přístroj, který během zkoušek poskytuje v reálném čase naměřená data. Nádrž byla natlakována plynným dusíkem a samotná série zkušebních případů probíhá za pomoci hydraulického zařízení, které simuluje přenos zatížení do konstrukce nádrže.

Po těchto pneumatických testech bude nádrž přesunuta zpět do oblasti 6 budovy 103 pro opětovnou nedestruktivní rentgenovou kontrolu svarů. Kontrolou bude porovnán a zhodnocen stav svarů se stavem před pneumatickými testy. Poté bude nádrž v budově 110 překlopena do svislé polohy, v buňce E umyta vodou zevnitř i z vnějšku, a následně vysušena. Po opětovném překlopení do vodorovné polohy bude nádrž v budově 103 vybavena vývojovými a provozními letovými senzory. Po jejich instalaci bude nádrž přesunuta do budovy 131 k procesu přípravy, nátěru vrstvy základové barvy (v buňce P) a nástřiku vrstvy tepelně izolační pěny (v buňce N). V budově 103 bude následovat montáž dalších senzorů a příprava na instalaci potrubí.

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/
https://www.nasa.gov/
https://www.nasa.gov/
https://www.nasaspaceflight.com/
https://www.nasaspaceflight.com/
https://www.nasaspaceflight.com/
https://www.nasa.gov/
https://www.nasaspaceflight.com/
Michal Václavík – informace o ESM-2

Zdroje obrázků:
https://live.staticflickr.com/65535/48913518713_cd038ff453_c_d.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/KSC-20191119-PH-KLS01_0061~medium.jpg
https://www.nasa.gov/…/image/sls_aft_exit_cone_arrival_adjust.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/KSC-20191016-PH-JBS02_0023~medium.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/KSC-20191016-PH-JBS02_0042~medium.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2019/11/SLS-Engine-Locations.jpg
https://www.nasa.gov/…/maf_20191107_engine_section_full_jnl-3951_lowres_0.jpg
https://pbs.twimg.com/media/EI5VtRyXUAEHC2t.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2019/12/P1140668.35pct.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/ssc_082919_sls_pathfinder_lift-9.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…Green-Run-Overview.Slide-38.png
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2019/12/P1120588.35pct.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2019/12/P1140809.35pct.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2019/12/P1140411.35pct.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…/sls_monthly_highlights_june_2018_web.Page-2.jpg
https://c1.staticflickr.com/1/865/41389048092_8e9dcf9564_c_d.jpg
https://pbs.twimg.com/media/EJI-OW-XUAA6GJl.jpg
https://pbs.twimg.com/media/EJ6oRvWXUAYwtA7.jpg
https://pbs.twimg.com/media/EKUBJjHX0AIkzm_.jpg:large
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/ms2_5017.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/ms2_5017.jpg
https://live.staticflickr.com/65535/49173977996_e3e0829706_b_d.jpg
https://pbs.twimg.com/media/EHpnhB-XkAE79OV.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/br3i2319.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/KSC-20190917-PH_FWM01_0067~medium.jpg
https://pbs.twimg.com/media/EHraJNpX4AAsB2B.jpg
https://pbs.twimg.com/media/EI2v-OYWkAAXlzm.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/maf_20191023_p_cs2_lox_into_110-1041.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/maf_20191119_p_cs2_lh2_to_451_jlg-1041.jpg
https://pbs.twimg.com/media/EKAbms8XkAcbFYd?format=jpg