Gateway (březen 2021)

V den, kdy vyšel únorový díl, zveřejnila společnost Thales Alenia Space video z výroby hermetizované struktury obyvatelného modulu HALO pro lunární orbitální kosmickou stanici Gateway. Konkrétně jde o válec o průměru 3 metry výrobního čísla 5000156P01 a centrální prstenec výrobního čísla 5000361G01. První video je dostupné tady, druhé video tady. Modul HALO má být vynesen společně s energetickým a pohonným prvkem PPE při startu rakety Falcon Heavy v roce 2024. Společná sestava bude schopna podporovat až třicetidenní pobyt čtyřčlenné posádky Orionu.

Vizualizace modulu I-Hab připojeného ke stupni EUS

Vizualizace Orionu a souběžně vynášeného modulu I-Hab při misi Artemis 4
Zdroj: https://forum.nasaspaceflight.com

Ve stejném výrobním zařízení společnosti Thales Alenia Space v italském Turíně bude vyroben i mezinárodní obytný modul I-Hab. Modul by měl být připojen k zárodku stanice Gateway při misi Artemis 4. Podle nedávného auditu GAO má být mise zahájena startem rakety SLS Block 1B z nové mobilní vypouštěcí plošiny Mobile Launcher 2 přesně za pět let, v březnu 2026. Nosnost pilotované verze rakety SLS Block 1B na translunární trajektorii má být 38 tun. Tato nosnost je dostatečná pro Orion i s desetitunovým modulem. Dnešní článek bude monotematicky zaměřen na aktuální stav příprav na tuto misi.

Vizualizace připojování modulu I-Hab k modulu HALO

Vizualizace připojování modulu I-Hab k modulu HALO
Zdroj: https://forum.nasaspaceflight.com

Nejprve se podíváme do montážní budovy 115 v Michoud Assembly Facility.  V tamním svařovacím nástroji Vertical Weld Center (VWC) jsou už několik let prováděny svislé svary válcových dílů pro centrální stupně raket SLS o průměru 8,4 metru. V lednu 2021 zde bylo dokončeno svařování motorové sekce pro Artemis 3. A hned počátkem února byla ve VWC zahájena výroba hardwaru, jehož účelem je podporovat misi Artemis 4.

Svařování motorové sekce centrálního stupně SLS pro Artemis 3 v nástroji Vertical Weld Center, leden 2021

Svařování motorové sekce centrálního stupně SLS pro Artemis 3 v nástroji Vertical Weld Center, leden 2021
Zdroj: https://nasasitebuilder.nasawestprime.com

Během února zde bylo svařeno několik neletových ověřovacích dílů mezistupňového prvku a vodíkové nádrže horního stupně EUS.

Jeden z ověřovacích dílů svařený ve VWC ze dvou panelů se třemi vyříznutými částmi svaru, únor 2021

Jeden z ověřovacích dílů svařený ve VWC ze dvou panelů s třemi vyříznutými částmi svaru, únor 2021
Zdroj: https://images-assets.nasa.gov

Svařování v nástroji Vertical Weld Center je logické, protože jak mezistupňový prvek, tak i vodíková nádrž EUS budou mít stejný průměr 8,4 metru jako centrální stupeň. Ověřovací díly, tzv. Confidence Articles, jsou určeny pro testování kvality svarů, jejich strukturální integrity a pro ověření stanovených postupů a dalších parametrů svařování včetně rozhraní mezi nástrojem a výrobkem. Díly byly svařeny vždy ze dvou panelů. Po dokončení svaru byly z dílů vyříznuty velké části svarových ploch určených pro destruktivní i nedestruktivní technické hodnocení svařovaného materiálu. Tyto části jsou nyní mechanicky testovány a analyzovány v jiné části výrobního závodu.

Dva panely jednoho z ověřovacích dílů v nástroji VWC, únor 2021

Dva panely jednoho z ověřovacích dílů v nástroji VWC, únor 2021
Zdroj: https://www.nasa.gov

Jedním z vývojových úkolů je certifikace způsobu svařování různých materiálů dohromady. Ve strukturách mezistupňového prvku a stupně EUS budou použity různé materiály o různých tloušťkách. V jednom z dalších odstavců bude řeč o exempláři STA stupně EUS. Před zahájením jeho svařování musí být kvalifikováno šest různých spojů různých slitin. Proto jsou nyní zdokonalovány plány svarů pro jednotlivé nástroje. Různé konstrukční prvky stupně EUS (vodíková nádrž, kyslíková nádrž, konstrukční nosníky, trubky pro vedení pohonných hmot atd.) budou vyráběny s použitím různých typů hliníku a slitin hliníku a lithia podle jejich specifických vlastností. Kyslíková nádrž bude ze slitiny Al 2219, další konstrukční prvky budou ze slitin Al-Li 2050, 2070 a 2195.

Další ověřovací díl svařený ve VWC ze dvou panelů s velkou vyříznutou částí svaru, únor 2021

Další ověřovací díl svařený ve VWC ze dvou panelů s velkou vyříznutou částí svaru, únor 2021
Zdroj: https://images-assets.nasa.gov

Mezistupňový prvek je v konfiguraci rakety SLS Block 1B určený k propojení centrálního a horního stupně. Jak již bylo zmíněno výše, svařování panelů letového mezistupňového prvku má probíhat ve Vertical Weld Center. Během prosincového přezkumu CDR stupně EUS byl mezistupňový prvek prodloužen, aby vyhovoval i vyvíjené nové generaci motoru RL-10C-X.

Aktualizovaná ilustrace rakety SLS Block 1B s bílým mezistupňovým prvkem

Aktualizovaná ilustrace rakety SLS Block 1B s bílým mezistupňovým prvkem
Zdroj: https://images-assets.nasa.gov

Nově bylo také rozhodnuto, že prvek nebude mít tepelně izolační pěnu, ale pouze vrstvu základního nátěru pro ochranu proti korozi a vrstvu bílé barvy. Pěnová izolace jako tepelná ochrana má být nanesena pouze na spodní spojovací přírubu po připojení na centrální stupeň a na horní přírubu po připojení stupně EUS. Aplikace má být provedena nástřikem.

Podle současného plánu má být v červnu letošního roku zahájeno svařování neletového exempláře stupně EUS, nazvaného Structural Test Article (STA). Tento testovací exemplář bude určený pro pozemní strukturální zkoušky. Po dokončení výroby je v plánu na začátek roku 2023 přeprava STA člunem Pegasus do Marshallova střediska v Huntsville. Zde bude STA umístěn do testovacího stanoviště 4697, kde proběhne strukturální testovací kampaň. Dokončení kampaně je plánováno na říjen 2023. Strukturální testy mají podpořit konstrukční certifikaci letového stupně určeného pro misi Artemis 4.

Ve výškové budově 115 bude prováděna i finální vertikální montáž EUS. Budova je jednou z novějších budov v MAF, byla postavena pro zrušený program Constellation. Vpravo v pozadí nástroj VWC.

Ve výškové budově 115 bude prováděna i finální vertikální montáž EUS. Budova je jednou z novějších budov v MAF, byla postavena pro zrušený program Constellation. Vpravo v pozadí nástroj VWC.
Zdroj: https://64.media.tumblr.com

A právě práce na letovém exempláři se mají v prvních fázích záměrně překrývat s výrobou STA. Například u svařování a montáže konstrukcí má jít o téměř souběžnou výrobu. Z programového hlediska jde o přijatelný scénář s podstatnou plánovací výhodou. Cílem totiž je, aby testy exempláře STA nestály na kritické cestě v plánu příprav na misi Artemis 4. Dokončení výroby, montáže, integrace vnitřního vybavení a výrobních testů letového exempláře EUS v MAF je plánováno na podzim roku 2023. V listopadu 2023 by měl být dokončený stupeň odeslán do Stennisova střediska pro testovací kampaň Green Run. V tu dobu by zde již měly být dokončeny úpravy testovacího stanoviště B-2 na míru stupni EUS.

Kampaň Green Run má být zahájena po instalaci stupně do upraveného stanoviště B-2. Průběh kampaně má být podobný kampani, kterou prošel centrální stupeň pro Artemis 1 v roce 2020 a na počátku roku 2021 – nejprve postupné zapínání a testy jednotlivých systémů, později integrované testy a nakonec zážeh všech čtyř motorů RL-10.

Podle předběžného harmonogramu je zážeh plánován na červenec 2024. Délka zážehu je v současné době rozvržena na přibližnou dobu trvání 350 sekund. Tato délka umožní sběr dat potřebných pro ověření návrhu a pro certifikaci stupně pro kosmický let. Během letu však bude EUS pracovat ve výškových a vakuových podmínkách. Trysky motorů RL-10 jsou proto optimalizovány pro provoz ve vakuu a nemohou být v provozu v testovacím stanovišti B-2, které se nachází v úrovni moře. Aby bylo možno motory otestovat, budou trysky pro Green Run nahrazeny takzvanými tryskami s pahýlem. Pro snížení rizika navíc nebudou při Green Run použity letové motory, ale speciální testovací motory.

Po skončení zážehu má být stupeň vrácen zpět do MAF k výměně testovacích motorů RL-10 za sadu letových motorů. Jakmile budou motory vyměněny, má být EUS odeslán z MAF do Kennedyho vesmírného střediska.

Výšková budova 115 byla přistavěna na samém konci (v pozadí) hlavní výrobní budovy MAF

Výšková budova 115 byla přistavěna na samém konci (v pozadí) hlavní výrobní budovy MAF
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com

Za zmínku stojí, že během odpočítávání, startu a letu má počítačový systém EUS řídit celou raketu SLS. Letové počítače a inerciální navigační jednotka, které jsou v původní verzi SLS Block 1 umístěny v centrálním stupni, mají být ve verzi Block 1B umístěny právě ve stupni EUS. Proto je letový software SLS pro Block 1B vyvíjen tak, aby podporoval misi po dobu několika hodin oproti současným několika minutám ve verzi Block 1, ve které si komerční software stupně ICPS následně řídí pouze vlastní činnost. Mimo to mají být ve stupni EUS umístěny i další specifické boxy avioniky určené pro vlastní činnost stupně, například systém řízení motorů RL-10.

Neletový demonstrační panel adaptéru Universal Stage Adapter

Neletový demonstrační panel adaptéru Universal Stage Adapter
Zdroj: https://pbs.twimg.com

Ve vývoji je i adaptér Universal Stage Adapter, který má být v konfiguraci rakety umístěn mezi stupněm EUS a Orionem. Jeho úkolem bude chránit modul I-Hab během startu. Adaptér má být vyroben ze čtyř panelů firmou RUAG Space v Decaturu. Společnost zatím postavila neletový demonstrační panel adaptéru.

Podrobný přezkum CDR celé rakety SLS Block 1B je aktuálně plánován na červen 2022.

V Kennedyho vesmírném středisku je pro raketu SLS Block 1B připravována stavba nové, vylepšené mobilní vypouštěcí plošiny Mobile Launcher 2 (ML-2). Pro pochopení, proč bylo rozhodnuto o stavbě nové plošiny, se nejprve se vraťme zpět k programu Constellation. Současná plošina ML-1 byla původně postavena v letech 2009 až 2010 pro raketu Ares I, jejíž první stupeň měl vzniknout z prodlouženého postranního boosteru z raketoplánu. Po zrušení programu Constellation a vzniku nového programu Space Launch System začala NASA konstrukci plošiny přepracovávat a dovybavovávat potrubími, elektrickými spoji a obslužnými rameny pro podporu SLS. Vzhledem k rozměrům a hmotnosti SLS se však brzy začaly objevovat problémy.

Podrobné umístění infrastruktury pro stavbu plošiny ML-2 v Cape Canaveral, zakreslené do archivní fotografie ze stavby ML-1

Podrobné umístění připravované infrastruktury pro stavbu plošiny ML-2 v Kennedyho vesmírném středisku, zakreslené do archivní fotografie ze stavby ML-1
Zdroj: https://spaceexplored.com

 

Pronajatá plocha pro stavbu segmentů věže ML-2 v Port Canaveral je označena obdélníkem v pravém horním rohu

Pronajatá plocha pro stavbu segmentů věže ML-2 v Port Canaveral je označena obdélníkem v pravém horním rohu
Zdroj: https://spaceexplored.com

Úpravy provedené na ML-1 podporovaly pouze SLS Block 1 a hmotnost upravované plošiny se začala přibližovat k bezpečnostní hranici. Nyní se očekává, že NASA uskuteční tři starty raket SLS Block 1, po nichž plánuje zavést SLS Block 1B. Ta však bude vzhledem k použití horního stupně EUS místo ICPS vyšší. Pokud by byla k podpoře startů nadále používána plošina ML-1, vyšší výška rakety včetně užitečného zatížení by vedla k zásadním úpravám obslužné věže plošiny.

Časově náročná úprava ML-1 pro SLS Block 1B by navíc měla za následek tříletou mezeru ve startech SLS. V roce 2018 proto Kongres rozhodl, že na podporu všech budoucích verzí SLS bude financovat vývoj a stavbu nové plošiny. Po výběrovém řízení NASA uzavřela smlouvu na návrh a stavbu ML-2 se společností Bechtel s termínem plnění do roku 2023.

Detailní plánek pronajaté plochy v Port Canaveral. Umístění výrobního stanu je označeno číslem 7, plocha pro jeřáb číslem 8.

Detailní plánek pronajaté plochy v Port Canaveral. Umístění výrobního stanu je označeno číslem 7, plocha pro jeřáb číslem 8.
Zdroj: https://spaceexplored.com

Ačkoli bude mít základní deska plošiny ML-2 podobnou strukturu jako ML-1, její servisní věž bude obsahovat jinak řešené podpůrné struktury a nová obslužná ramena. Rozhodnutí o stavbě ML-2, od počátku budované pro podporu SLS, umožnilo lepší rozvržení designu plošiny. ML-1 a ML-2 budou na první pohled vypadat docela identicky, ale při bližším pohledu najdeme důležité rozdíly. Právě tyto rozdíly představují podporu pro těžší a vyšší SLS Block 1B.

Co se stane s ML-1 po vyřazení SLS Block 1, není zatím přesně známo. Pokud nebude mít smysl pokoušet se o cíl mít pro SLS dvě funkční plošiny, a to takovou přestavbou a dovybavením ML-1, které by nepohltily zbývající bezpečnostní rezervu, pak je možné, že ML-1 bude vyřazena z provozu a zbourána.

Grafika od NASA/Bechtel zobrazující výrobu segmentů věže plošiny ML-2

Grafika od NASA/Bechtel zobrazující výrobu segmentů věže plošiny ML-2
Zdroj: https://spaceexplored.com

Příprava stavby nové vypouštěcí plošiny ML-2 postupuje kupředu. V loňském roce bylo vydáno povolení stavby s podrobnými plány a souvisejícími úpravami zařízení nutných pro podporu stavby ML-2. V přístavu Port Canaveral si NASA a Bechtel pronajaly počínaje 26. srpnem 2020 na dvacet měsíců, tedy do dubna 2022, volnou plochu k výrobě segmentů pro věž ML-2. Pronajatý pozemek se nachází severně od nákladního terminálu, který využívá SpaceX při vykládce zachráněných prvních stupňů raket Falcon.

V pronajatém pozemku Bechtel připravuje mobilní přívěsy a další podpůrné struktury, které budou sloužit jako zázemí – kanceláře a sklady. Stavba segmentů věže bude probíhat následovně: ocelové konstrukce segmentů budou postaveny mimo hlavní výrobní membránový stan. Poté budou přesunuty dovnitř stanu. Zde bude nainstalováno potrubí, elektrická vedení a mechanické systémy. Očekává se, že zde bude zkonstruováno celkem sedm segmentů věže.

Segment věže na SPMT

Segment věže na transportéru SPMT
Zdroj: https://spaceexplored.com

Jakmile bude segment dokončen, bude přepraven kolovým transportérem SPMT přes kosmodrom Cape Canaveral do Kennedyho vesmírného střediska. Doprava po silnici by byla realizována večer, kdy je v přístavu a na základně menší provoz. Alternativní vodní cesta by znamenala nalodění segmentu v Port Canaveral na člun a plavbu do Turn Basin v Kennedyho vesmírném středisku v blízkosti haly VAB. V povolovacích dokumentech však vodní cesta není zmíněna.

Po dokončení stavby segmentů věže bude pronajatá plocha uvedena do původního stavu, ponechány budou pouze provedené elektroinstalace.

Přepravní trasy pro segmenty věže ML-2. Primární trasa je znázorněna červeně.

Přepravní trasy pro segmenty věže ML-2. Primární trasa je znázorněna červeně.
Zdroj: https://spaceexplored.com

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/
https://www.nasaspaceflight.com/
https://www.nasaspaceflight.com/
https://spaceexplored.com/

Zdroje obrázků:
https://www.ansa.it/webimages/img_700/2021/2/15/6b9b6f736a8914498eaf57cbad4c60c9.jpg
https://forum.nasaspaceflight.com/…dlattach;topic=48676.0;attach=2014512;image
https://forum.nasaspaceflight.com/…dlattach;topic=48676.0;attach=2014516;image
https://nasasitebuilder.nasawestprime.com/…/MAF_20210107_ARTIII_EngineSectionPanel26.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/MAF_20210211_EUS_PanelLift01~medium.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/maf_20210209_eus_testpanels28.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/MAF_20210211_EUS_PanelLift15~medium.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/B1B_Cargo_onML_NightFall_RgSide_03~medium.jpg
https://64.media.tumblr.com/…/tumblr_n81tlvxTPW1ttka3go9_1280.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…/01/MAF_20200108_CS1-rollout_drone-TAM-0014large.jpg
https://spaceexplored.com/wp-content/uploads/sites/10/2020/11/ML-2-Closeup.jpg
https://spaceexplored.com/…/sites/10/2021/01/Port-Canaveral-Port-Overview-1.jpg
https://spaceexplored.com/…/sites/10/2021/01/Port-Canaveral-Site-Overview-1.jpg
https://spaceexplored.com/…/Port-Canaveral-Mod-Site-Closeup-Graphic.jpg
https://spaceexplored.com/…/Port-Canaveral-Tower-Section-Transport-Graphic.jpg
https://spaceexplored.com/…/Port-Canaveral-Tower-Section-Transport-Routes-Graphic.jpg

Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky
Prosím čekejte...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

22 komentářů ke článku “Gateway (březen 2021)”

  1. Kamil napsal:

    Když si člověk čte, jak je ta SLS a vše kolem ní komplikované, tak těch 20 miliard dolarů za vývoj není zas tak moc. Akorát vždycky trnu,aby na něco nezapomněli a nemuselo se to předělávat

  2. Hawk napsal:

    Mozna skoda ze se neuvazovalo o variante vyneseni I-HAB Falcon Heavy. Mise se mohla spojit i s Artemis-3, pokud se zdrzi vystavba/priprava nosice a I-Hab by v te dobe byl hotovy.

    Jinak dva roky mezi starty je docela dost velka prodleva, to se musi projevit na cene nosice resp. startu, vyrobni/logisticka infrastruktura , personal se musi udrzovat bez ohledu na frekvenci startu.
    Jako kdyz si koupite auto za X milionu a pak najedete 100km za rok.

  3. SaturnV napsal:

    Návrh na tooltip:

    EUS (Exploration Upper Stage) je vylepšený druhý stupeň rakety SLS. Má nahradit slabší stupeň ICPS, který je užší a také má jen jeden motor RL 10-C3 místo čtyř. SLS s EUS dostala název SLS Block 1B.

  4. Libor Lukačovič napsal:

    Výborný článok! 🙂

    V texte uvádzaš, že centrálny stupeň rakety SLS Block 1B (Artemis-4) má podstúpiť kampaň GR. Ale nepadlo už rozhodnutie o tom, že centrálne stupne rakiet SLS po misii Artemis-1 už túto skúšku neabsolvujú?

Zanechte komentář

Chcete-li přidat komentář, musíte se přihlásit.