Maketu Orionu čekají další testy

Maketu Orionu čekají další testy

28. listopadu 2020

Neletový testovací exemplář lodi Orion určený ke strukturálním zkouškám se označuje zkratkou STA (Structural Test Article). Nyní dokončil transport přes téměř celé Spojené státy, když 24. listopadu dorazil na Langley Research Center ve městě Hampton ve Virginii. Zde se bude připravovat na sérii testovacích dopadů na vodu. Pravidelní čtenáři už správě tuší, že se k těmto vizuálně velmi působivým zkouškám použije zdejší ikonická konstrukce Landing and Impact Research Facility známá také pod přezdívkou gantry, tedy portál. Zkoušky tedy opět přinesou působivé fotky, ale hlavně tím inženýři budou moci získat cenná data o chování kabiny.

Zkoušky, které mají začít počátkem roku 2021 budou na první pohled vypadat podobě jako testy, které tu probíhaly dříve. Pár rozdílů tu však samozřejmě bude. Maketa návratového modulu pro posádku bude mít konfiguraci, která více odpovídá letovým podmínkám a bude také obsahovat pár strukturálních modifikací a vylepšení, která jsou založená na výsledcích zkoušek z větrného tunelu a také z prvního letového testu EFT-1.

Přesun testovacího modelu STA návratové kabiny lodi Orion na Langleyho středisko.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Data nasbíraná při nadcházejících shozových testech se použijí ke zpřesnění konečných počítačových modelů zatížení a účinků na konstrukci, které musí proběhnout před letovým testem Artemis II, což bude první pilotovaná výprava lodi Orion. V rámci mise Artemis II vyrazí lidé k Měsíci a pak se v této lodi zase vrátí zpět na Zemi. Otestují se tak všechny potřebné technologie, aby v rámci nadcházející mise Artemis III mohli na Měsíci přistát další lidé včetně první ženy.

Závěrečná fáze shozových zkoušek začne na počátku roku 2021.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

„Tyhle zkoušky nejsou ani tak o snaze snížit nepřesnost modelů. Je to spíše o naplnění návrhových limitů – model bude ve větší výšce a vyšší bude i jeho zátěž. Nebudeme testovat podle požadavků, ale spíše k extrémní části spektra,“ uvedl technický vedoucí Chris Tarkenton a dodal: „Proces inženýrského návrhu obsahuje celou řadu iterací, jelikož čím více víte o chování struktury, můžete jako designér dělat příslušné změny, abyste reagovali na to, co ukázaly zkoušky. A design navíc není jen o celkovém tvaru – řešíme, jak budou jednotlivé díly navzájem reagovat a jak je nejlépe vyrobit.“

V roce 2011 začali inženýři provádět první zkoušky a použili k tomu jen hrubý model lodi Orion označovaný jako boilerplate test article. Tento kus byl během série testů shazován do Landing and Impact Research Facility Hydro Impact Basin na Langleyho středisku. Inženýři díky těmto testům zjistili, jak se různé podmínky zkoušek liší od počítačových simulací a na základě těchto zjištění došlo k úpravám návrhu lodi Orion. Opět se dostáváme k tomu, že se na základě výsledků zkoušek dělaly drobné změny návrhu. Tímto postupem se inženýři propracovali až k finálnímu návrhu konfigurace systémů, které poletí na misi Artemis II. A právě tuhle konfiguraci nyní otestují na neletovém kusu STA.

„S tím, jak návrh návratového modulu pro posádku postupně zrál, byly i jednotlivé verze testovacích maket stále podrobnější a podobnější letovému hardwaru. Tento model kabiny Orionu pro osádku obsahuje konstrukční prvky přetlakové kabiny, zadních panelů a tepelného štítu, ale i přesnější sekundární struktury a další díly,“ uvádí projektový manažer, Bryan Russ.

Archivní snímek testovacího shozu makety návratové kabiny lodi Orion.
Zdroj: https://www.spaceflightinsider.com/

Stavbu zajistila firma Lockheed Martin v Coloradu a celá struktura byla postavena podle dat z předchozích zkoušek. Jelikož od ní inženýři očekávají jiná data než dříve, dali si záležet hlavně na tom, aby použité systémy co nejvíce odpovídaly letovému hardwaru. „Při testovacích shozech zkušební makety jsme dělali celou řadu různých testů, abychom zmenšili výpočetní nejistotu tohoto výpočetního modelu. To ve výsledku přineslo úspory hmotnosti i některých struktur,“ říká Tarkenton a dodává: „Teď zatížíme tyhle struktury na hranici jejich výdrže – zvýšíme energii, budeme měřit síly, abychom se ujistili, že chování struktur odpovídá počítačovému modelu.“

V nadcházející sérii testů bude tým simulovat několik scénářů přistání s důrazem na co nejvěrnější napodobení reálných podmínek. Po zkouškách se tato data použijí k ověření počítačových modelů ještě než do Orionu usednou první lidé. „Tisíce různých možností omezíme na některé kritické případy. Nasbíraná data prozkoumáme a ujistíme se, že modely korelují s testováním a podle potřeby modely upravíme, abychom získali důvěru,“ říká Russ a dodává: „Pomůže nám to ujistit se, že modely jsou spolehlivé a reprezentativní pro to, co se stane během ostrého provozu.“

Jakmile bude STA návratového modulu vybalen, čeká na inženýry několikaměsíční instalace systémů pro sběr dat, s čímž souvisí také rozvádění příslušné kabeláže. Už teď je v kabině, zadních panelech a tepelném štítu umístěno více než 500 senzorů včetně tenzometrů a akcelerometrů. Inženýři budou muset také nainstalovat krycí panely, které mají zabránit vniknutí vody do nežádoucích míst. Tyto panely jsou 3D vytištěny a vznikly přímo na Langleyho středisku. I mezi jednotlivými zkouškami se bude pomocí vážení i vizuální inspekce kontrolovat, zda se voda nedostala do míst, kde nemá co dělat.

Test přistání zkušební kabiny lodi Orion do vody.
Zdroj: https://earthsky.org/

„Musíme tu v dalších měsících vyrobit a upravit celou řadu podpůrného hardwaru, abychom se mohli připravit na testy – týká se toho i příprava samotného zkušebního místa,“ upozorňuje Russ a dodává: „Nad všemi úkoly je však jasnou prioritou zajištění důsledných podmínek pro bezpečný návrat týmů do práce během pandemie Covid-19.“

Zkoušky přistání na vodní hladinu, ke kterým se použije model STA, jsou součástí formálního kvalifikačního testovacího programu, který má prověřit konstrukční návrh a ověřeni požadavky kladené na pilotovanou misi Artemis II. „Správná koordinace bude nezbytná. Máme tu několik činností, které proběhnou současně a přitom všem dodržujeme pracovní protokoly spojené s Covidem,“ uzavírá Kenny Walters, ředitel testů.