Na mobilní vypouštěcí plošině v sekci High Bay 3 montážní haly VAB v Kennedyho vesmírném středisku byly v průběhu prvního čtvrtletí sestaveny pomocné vzletové stupně SRB. Spojení jednotlivých segmentů levého SRB proběhlo ve dnech 7. ledna, 21. ledna, 29. ledna a 18. února, aerodynamická přední sestava byla připojena 2. března. U pravého SRB byly jednotlivé segmenty spojeny 12. ledna, 26. ledna, 4. února, 23. února a přední sestava byla připojena 3. března. Náhledovou fotografii ve větším rozlišení si můžete prohlédnout zde. Dne 7. ledna tedy začal běžet dvanáctiměsíční certifikační limit spoje mezi prvními dvěma segmenty. Podle manažera programu SLS v MSFC Johna Honeycutta je možné tento certifikační limit prodloužit díky inspekcím a technické analýze. Honeycutt uvedl, že inženýři plánují provádět měření a sbírat data, která by mohla pomoci NASA a společnosti Northrop Grumman prodloužit certifikaci spojů nad dvanáct měsíců. Jde o standardně prováděný postup, kdykoli se životnost blíží k limitu.

Pracovníci v hale VAB nyní očekávají příjezd centrálního stupně, aby mohli pokračovat v sestavování nosné rakety Space Launch System, která má při svém premiérovém startu dopravit na počáteční oběžnou dráhu Země nepilotovanou kosmickou loď Orion. Během kosmického letu Artemis I má být Orion naveden na oběžnou dráhu Měsíce a po téměř čtyřech týdnech strávených v kosmickém prostoru má přistát v Tichém oceánu. Pojďme si zrekapitulovat další události, ke kterým v přípravě na let došlo v uplynulém čtvrtletí. A podívejme se i na to, jak od našeho minulého dílu pokročila příprava na pilotovaný oblet Měsíce Artemis II.

Na zkušebním stanovišti B-2 ve Stennisově vesmírném středisku byl na 16. ledna stanoven osmiminutový zážehový test všech čtyř motorů centrálního stupně rakety SLS. Zážeh motorů nastal přibližně v T-6,6 sekundy. V T-5 sekund však bylo přijato hlášení MCF, což indikovalo selhání důležitého dílu na motoru č. 4 (výrobní číslo E2060). Protože se jednalo o redundandní díl, nešlo o natolik závažný problém, který by vedl k vypnutí motoru. Řídicí systém motoru měl stále dostatečnou redundanci k zajištění bezpečného provozu během testu, takže zážeh pokračoval dál. Při pozdějším vyšetřování incidentu bylo ale zjištěno, šlo o falešné hlášení. Hlášení vzniklo chybným načtením hodnoty jednoho ze čtyř tlakových senzorů hlavní spalovací komory. Problém nebyl ani v samotném senzoru, nýbrž v kabelovém svazku.

Zážeh pokračoval dál. V T-0 nastal simulovaný start. V T+60 sekund začal agresivní test systému řízení vektoru tahu. Ten si lze pro názornost představit jako rychlé otáčení volantem automobilu pro provedení co nejostřejší zatáčky. Tím však hydraulické systémy všech čtyř motorů překročily testovací limity, které byly v zájmu ochrany stupně nastaveny příliš přísně. Jako první bylo zaznamenáno překročení limitů u hydraulického systému motoru č. 2 (E2056).

Software reagoval naprosto správně – motory vypnul a test bezpečně ukončil. NASA si prostě při Green Run chtěla vyzkoušet mezní hodnoty, které při nominálním ostrém letu rakety nikdy nenastanou. Nyní však byly motory RS-25 vypnuty a stupeň byl automaticky uveden do bezpečné konfigurace. Zážeh trval 67,2 sekundy.

Po analýze dat se NASA rozhodla zážehový test opakovat a naplánovala jej na čtvrtek 25. února. Problém v kabelovém svazku u motoru č. 4 byl opraven a po analýze dat byly uvolněny i přípustné limity pro hydraulický systém.

Během příprav k opakovanému zážehu však bylo v pondělí 22. února zjištěno nesprávné otevření předventilu [pozn. – jde o typ ventilu] přívodu kapalného kyslíku do motoru č. 1 (E2045). Inženýři jen těžko dosáhli jeho úplného otevření. V průběhu týdne proto technici znovu nainstalovali přístupové plošiny do interiéru motorové sekce, provedli inspekci a předventil opravili. Oprava byla dokončena o víkendu 27. a 28. února. Od prvního března proběhly testy funkčnosti předventilu a byla obnovena příprava na zážeh, který byl nově stanoven na 18. března.

Opakovaný zážeh proběhl 18. března bez problémů v celkové délce 499,6 sekundy, probíhal až do vyčerpání kyslíkové nádrže a bylo při něm dosaženo všech požadovaných cílů. O pět dní později řekl úřadující administrátor NASA Steve Jurczyk, že data z testu Green Run vypadají dobře. Uznal, že start mise Artemis I v letošním roce bude výzvou, ale stále podle něj existuje šance.

Nyní probíhá renovace stupně. Odhadovaná délka časové osy inspekcí, kontrol těsnosti všech systémů a opravy stupně na stanovišti byla na základě zkušeností z renovace po prvním zážehu zkrácena ze 42 dnů na přibližně 30 dnů. NASA očekává, že po naložení do člunu Pegasus a plavbě Mexickým zálivem a kolem Floridy bude stupeň dodán do přístaviště poblíž montážní haly VAB v Kennedyho vesmírném středisku kolem 27. dubna.

Od okamžiku, kdy centrální stupeň dorazí na kosmodrom, se očekává, že týmy budou potřebovat asi deset měsíců, než bude sestava SLS/Orion připravena ke startu. V časovém plánu stále existuje určitá nejistota a NASA ještě oficiálně nevyloučila start v roce 2021. Desetiměsíční prognóza však znamená nejpravděpodobnější připravenost ke startu mise Artemis I v časovém rámci únor – březen 2022. Současný plán sestavování a testování rakety a kosmické lodi bude nadále pravidelně upřesňován.

Uvnitř haly VAB bude stupeň přesunut do prostorné centrální chodby. Zde technici nakonfigurují části destrukčního systému pro případ vychýlení dráhy z letové trajektorie. Poté bude stupeň zvednut a bude provedena jeho kontrola. Následně bude v sekci High Bay 3 integrován mezi pomocné vzletové stupně SRB, sestavené na mobilní vypouštěcí plošině. Předpokládá se, že souběžně s další integrací rakety bude dokončena renovace centrálního stupně po zážehu Green Run, která má spočívat v dokončení opravy tepelné izolace a v servisu motorů.

Dalšími dvěma díly rakety SLS budou kuželový adaptér LVSA a horní stupeň ICPS. Adaptér LVSA je v současnosti uskladněn v kvadrantu High Bay 2 montážní haly VAB. Po usazení na centrální stupeň bude k jejich sešroubování použito 360 šroubů.

Horní stupeň ICPS byl 18. února přesunut do budovy MPPF. Prozatím je zde pouze uskladněn a čeká na dokončení servisu Orionu. Jakmile Orion budovu opustí, bude přibližně v polovině května zahájen servis stupně. Hlavní činností servisu bude naplnění dvou hydrazinových nádrží systému řízení polohy RCS. Poté, co bude v hale VAB připojen adaptér LVSA na centrální stupeň, bude do VAB přesunut i ICPS.

Zde bude horní stupeň usazen na adaptér. Teprve poté bude na sešroubované příruby v místě spoje centrálního stupně a LVSA aplikován postřik pěnové izolace. Ve stěně LVSA je několik přístupových průlezů, které umožňují vstup dovnitř adaptéru. Uvnitř jsou umístěny dočasné interiérové přístupové plošiny. Tyto plošiny umožní přístup pracovníků k bateriím v ICPS a k letovému počítači pro řízení inerciální navigace.

Další dva díly sestavovaného kolosu nebudou letové, ale pouze zkušební. Jejich účelem bude posloužit při integrovaném modálním testu rakety SLS v hale VAB. Prvním z nich bude strukturální testovací exemplář adaptéru OSA (Orion Stage Adapter). Druhým bude 34tunový hmotnostní simulátor Orionu a záchranné věžičky MSO (Mass Simulator for Orion).

Před integrovaným modálním testem budou do přívodních potrubí v jednotlivých stupních rakety napojeny plnicí hadice z obslužných ramen mobilní plošiny. Modální test se uskuteční v okamžiku, kdy budou hadice zatahovány zpět. Během testu budou měřeny rezonanční frekvence plně sestavené rakety. Díky tomu, že Orion bude zastoupen maketou MSO, vyhne se riziku poškození během testu.

Po integrované modální zkoušce bude testovací exemplář OSA nahrazen letovým. Ve stupni ICPS budou vyměněny boxy s elektronikou – inerciální navigační sestavu použitou pro integrované testy nahradí letová sada avioniky.

V budově SSPF již byla provedena funkční zkouška oddělovacího systému třinácti CubeSatů v letovém adaptéru OSA. Byla zkontrolována i avionická jednotka adaptéru a signálem potvrzujícím instalaci byla ověřena elektrická kontinuita jednotlivých úložišť k emulátorům užitečných zatížení. Adaptér je tedy připraven na příjezd CubeSatů, malých sekundárních satelitů a sond, aby mohly být instalovány do svých úložišť. Většina CubeSatů je už připravena k odeslání na kosmodrom a čeká na zbývající. Všechny CubeSaty by měly dorazit přibližně ve stejnou dobu, aby byla minimalizována doba mezi příjezdem a instalací. NASA totiž hodlá instalovat všechny CubeSaty najednou, v dubnu nebo v květnu. Těsně před přesunem adaptéru do haly VAB budou nabity jejich baterie. Během letu k Měsíci mají být CubeSaty postupně uvolňovány pro samostatné vědecké mise a demonstrace technologií.

Nakonec bude na raketu připojen Orion. Kosmická loď byla 16. ledna přesunuta z budovy O&C (Neil Armstrong Operations and Checkout Building) do budovy MPPF (Multi-Payload Processing Facility). Ještě v budově O&C byly nádrže servisního modulu Orionu naplněny heliem a dusíkem. V servisním pracovišti v MPPF budou do nádrží načerpány všechny zbývající komodity potřebné pro misi.

Proces tankování byl zahájen koncem března. Nejprve je přes rozhraní v adaptéru CMA tankováno do nádrží servisního modulu 5,4 tuny oxidu dusičitého. Jakmile bude dokončeno tankování okysličovadla, bude do nádrží servisního modulu natankováno 3,6 tuny monomethylhydrazinu. Poté bude natankováno 36 kilogramů amoniaku pro systém řízení teploty – ochlazovací smyčku pro výměník tepla servisního modulu. Následovat má tankování helia do modulu pro posádku. Začátkem května má být do nádrží systému RCS modulu pro posádku natankován hydrazin. Tím bude čerpání tekutin dokončeno.

Poté bude Orion přesunut do budovy LASF (Launch Abort System Facility), kde bude připojena záchranná věžička LAS a vnější ochranné panely, které ukryjí loď v aerodynamickém tvaru.

Po usazení na raketu bude do Orionu umístěno několik užitečných zatížení pro sběr dat, využitelných pro budoucí mise s astronauty. Půjde například o několik typů radiačních senzorů, senzorů pro měření zátěže na posádku a radiační experiment Matroshka AstroRad Radiation Experiment. Jednou z figurín umístěných v Orionu bude figurína s dozimetry záření, oblečená do skafandru a připoutaná k sedadlu, které bude po skončení mise Artemis I instalováno do Orionu pro Artemis II.

Pracovníci znovu připojí hadice a provedou kompletní testování rozhraní pro ověření datových spojení se všemi částmi nosné rakety a kosmické lodi. Řídicí středisko během společných kontrol Orionu a SLS ve VAB ověří, zda všechna spojení pro přenos příkazů a dat fungují správně.

Tím bude sestava připravena k prvnímu vyvezení na startovní rampu 39B pro zkušební tankování pohonných hmot do centrálního stupně i do horního stupně rakety. Na rampě proběhne také zkrácené zkušební odpočítávání bez zážehu motorů. Po vyprázdnění nádrží je v plánu návrat do VAB. Během pobytu ve VAB trvajícího asi týden a půl až dva týdny budou instalovány některé letové baterie, například v ICPS a bude dokončeno uzavření posledních výřezů v tepelné izolaci. Nakonec se sestava vrátí na rampu a přibližně po týdnu má dojít ke startu.

Artemis II – pilotovaný oblet Měsíce

Ze všech plánů na pilotované lety k Měsíci, které jsou kdekoli na naší planetě rozpracovávány, je příprava mise Artemis II v nejpokročilejším stadiu. Let je plánován na druhou polovinu roku 2023 a my se pustíme rovnou do popisu aktuálního stavu. Protože všechny segmenty vzletových boosterů SRB jsou již naplněny tuhou pohonnou látkou a uskladněny v areálu společnosti Northrop Grumman v Promontory, nahlédneme rovnou na montáž centrálního stupně rakety SLS. Ta probíhá ve výrobním zařízení NASA Michoud Assembly Facility ve východní části New Orleans.

Vložením intertanku do vertikální integrační buňky D v budově 110 továrny MAF byl 19. března zahájen proces spojování tří dílů horní části stupně do takzvané přední sestavy. Sestava vznikne spojením intertanku, nádrže na kapalný kyslík a horního lemu.

Po vložení intertanku do integrační buňky na něj bude shora usazena a přišroubována kyslíková nádrž. Nádrž byla v budově 103 vybavena senzory, vnitřním stožárem snímače hladiny paliva a jímkou. Poté proběhly finální přípravy na spojení nádrže s ostatními horními díly centrálního stupně.

Posledním dílem přední sestavy bude horní lem. Instalace vnitřního vybavení horního lemu včetně letových počítačů byla dokončena koncem minulého roku. Po funkčním otestování všech systémů je horní lem připraven k usazení na kyslíkovou nádrž.

Kompletní centrální stupeň bude sestávat ještě z nádrže na kapalný vodík a z motorové sekce. V loňském roce byla na vodíkovou nádrž v buňce P budovy 131 aplikována základová barva. Po nástřiku a zaschnutí základové barvy se běžně provádí nalepením a stažením samolepicí pásky kontrola správnosti nástřiku. Tentokrát však byla s páskou odtržena i barva.

Problém se opakoval na více místech, a proto bylo rozhodnuto o kompletním odstranění barvy, analýze příčin a nápravě chyb v procesu. Analýzou bylo zjištěno, že problém nespočíval v postupech samotného nanášení barvy, ale v procesu přípravy povrchu kovové nádrže před nástřikem. Po odstranění příčiny problému a implementaci nápravných opatření v přípravě povrchu byl 25. února dokončen opakovaný nástřik barvy. Tentokrát již nástřik splňoval požadavky – barva držela.

Nádrž na kapalný vodík tedy byla v buňce P déle, než se očekávalo. Třetího března byla nádrž vyvezena z buňky a přemístěna do prostoru konečné montáže 47/48 v hlavní montážní budově 103 pro instalaci senzorů. Jakmile budou práce dokončeny, bude nádrž čekat další přesun. K němu by mělo dojít přibližně v květnu.

Nádrž bude přesunuta do buňky N budovy 131, kde bude aplikována tepelně izolační pěna. V návaznosti na dokončení aplikace pěny by mohla být nádrž v srpnu vrácena do prostoru konečné montáže budovy 103. Tady bude vybavena například držáky a úchyty pro dvě vnější přívodní potrubí kapalného kyslíku, které povedou po celé délce vodíkové nádrže z intertanku až do motorové sekce. Po dokončení všech prací bude nádrž v prostoru konečné montáže 47/48 spojena ve vodorovné poloze s přední sestavou stupně.

Nejkomplikovanější část centrálního stupně, motorová sekce, je v současnosti ve výrobní montáži. V motorové sekci pokračuje instalace vnitřního vybavení. Byla dokončena montáž čtyř vnitřních plošin, které drží většinu hardwaru hydraulického systému řízení vektoru tahu. Poté začaly být na plošiny instalovány hydraulické a pneumatické části hlavního pohonného systému. Byly nainstalovány všechny čtyři platformy pro systémy řízení tahu TVC, vždy jedna platforma pro jeden hydraulický systém. Každá platforma TVC pojme většinu zařízení hydraulického systému včetně pomocné energetické jednotky, akumulátoru, zásobníku a oběhového čerpadla.

Pokračuje také svařování přívodního potrubí včetně ventilů pro řízení toku pohonných hmot z nádrží do motorů. Různá kapalinová potrubí včetně hydrauliky a pneumatiky vyžadují stovky obvodových svarů trubek. Výrobní práce však probíhají efektivněji než u motorové sekce pro Artemis I.

Motorovou sekci čeká i instalace pěti heliových kompozitních tlakovacích nádrží COPV. U těchto nádrží byly 4. března dokončeny kontroly těsnosti. Tím jsou COPV připraveny k instalaci.

Po dokončení bude motorová sekce obsahovat i avioniku se sto padesáti kabelovými svazky uchycenými více než pěti tisíci svorkami, dále stovky senzorů a testovacích přístrojů. Aktuální prognóza předpokládá dokončení vybavení motorové sekce přibližně v září.

Neprodleně po dokončení bude motorová sekce vložena do integrační buňky A ve výškové budově 110, kde bude přišroubována její spodní část. Tato spodní část je základním tepelným štítem centrálního stupně. Práce na spodní části včetně nanesení izolační vrstvy korku byly již dokončeny.

Po přišroubování spodní části bude uvnitř motorové sekce provedena další sada spojů a obvodových svarů trubek v rámci přípravy na funkční testování. Jakmile bude vše hotové, bude motorová sekce připravena k vodorovnému připojení ke zbytku centrálního stupně. Kompletní dokončení centrálního stupně včetně výrobních funkčních testů je očekáváno na polovinu roku 2022.

Společnost Teledyne Brown Engineering vyrábí v Marshallově středisku NASA v Huntsville pro misi Artemis II adaptér LVSA. LVSA je kuželovitý kus, který bude spojovat horní stupeň a centrální stupeň rakety SLS. Jeho výroba nejprve probíhala ve dvou samostatných dílech, spodním a horním. V lednu byla dokončená spodní polovina adaptéru přesunuta do přípravku pro svaření s horním kuželem. Následovala samostatná výroba horní poloviny zakončená vložením do přípravku. V březnu byly oba díly pomocí robotických nástrojů svařeny do společné struktury. Dalším krokem ve výrobním procesu bude instalace pneumaticky ovládaného kloubu na vrcholu LVSA, určeného pro oddělení LVSA spojeného s centrálním stupněm od horního stupně ICPS.

Pokračují i montážní práce systémů v kabině Orionu v pracovním stanovišti v budově O&C v Kennedyho vesmírném středisku. V prvním čtvrtletí byly instalovány komponenty systému řízení podpory životních podmínek a pohonného systému ECPS (Environmental Control and Propulsion System). Instalované komponenty řízení podpory života jsou určeny k řízení tlaku v kabině, doplňování kyslíku a odstraňování oxidu uhličitého. Technici instalují i podtlakové odvzdušňovací potrubí a také sestavu, která bude dodávat palivo do vnějších trysek kabiny. Zbývající svary na systému ECPS budou mimo jiné zahrnovat i instalaci palivových nádrží na hydrazin, hélium a amoniak.

V letošním roce má dojít k počátečnímu elektrickému oživení systémů kabiny a k provedení funkčních testů. Postupně mají být instalovány další boxy avioniky a tepelný štít. Po instalaci tepelného štítu bude modul připraven na integraci se servisním modulem.

Servisní modul vznikne spojením adaptéru modulu pro posádku CMA a evropského servisního modulu ESM. Adaptér CMA je dokončován v budově O&C nedaleko kabiny. Po dokončení bude provedena funkční zkouška adaptéru.

Evropský servisní modul ESM-2 pro Orion je připravován v montážní hale společnosti Airbus Defence and Space v Brémách v Německu. V prvním čtvrtletí byly do modulu instalovány čtyři nádrže na pitnou vodu a také čtyři palivové nádrže, z nichž každá pojme dva tisíce litrů monomethylhydrazinu. Palivové nádrže byly instalovány jako jedna z posledních komponent a budou propojeny potrubími k třiceti třem motorům modulu. Dne 24. března byl do modulu integrován i hlavní motor AJ10-190 – exemplář, který byl naposledy použit jako součást manévrovacího systému OMS raketoplánu Atlantis při závěrečné misi STS-135. Po dokončení vybavení modulu proběhnou funkční testy systémů. V srpnu letošního roku má být evropský servisní modul letecky odeslán do Kennedyho vesmírného střediska a v březnu 2022 má být jeho vlastnictví převedeno na NASA.

23. března NASA provedla v Langleyho výzkumném středisku v Hamptonu ve Virginii první ze čtyř testů dopadů strukturálního testovacího exempláře STA kabiny Orionu na vodní hladinu. Testy jsou součástí příprav na misi Artemis II a jsou při nich ověřovány požadavky kladené na pilotovanou misi se zaměřením na bezpečnost lodi i posádky. Simulováno bude několik scénářů přistání, pokud možno blížících se reálným podmínkám. Shozy kabin byly v Langley prováděny již dříve, vždy však šlo jen o hrubé makety Orionu. Teprve na základě výsledků těchto zkoušek vznikla konstrukce STA, která představuje konečný návrh kosmické lodi, který je použitý i v letových exemplářích pro mise Artemis.

Účelem dopadových zkoušek je sběr dat, která budou použita ve finálních počítačových modelech vlivu dopadů na konstrukci lodi. Data z testů budou také použita ke zlepšení pohodlí astronautů. Zkoušky jsou součástí formální kvalifikace Orionu pro připravovanou průzkumnou misi Artemis II, která má ambici stát se po padesáti letech další misí, z níž se budou astronauti vracet od Měsíce do Tichého oceánu.

Zdroje informací:
https://spaceflightnow.com/
https://blogs.nasa.gov/
https://twitter.com/
https://www.nasaspaceflight.com/
https://www.nasaspaceflight.com/
https://www.nasa.gov/
https://www.nasa.gov/
https://www.esa.int/
https://twitter.com/
https://www.esa.int/
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://images-assets.nasa.gov/…/KSC-20210303-PH-ILW01_0189~large.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/SSC-20210318-s00144/SSC-20210318-s00144~medium.jpg
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/wp-content/uploads/2021/03/rs25s.jpg
https://scontent-prg1-1.xx.fbcdn.net/…8d8a3b627993b5dfbb844d5fc19375f6&oe=600C4180
https://images-assets.nasa.gov/…/KSC-20210218-PH-GEB01_0026~medium.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lrc-2019-h1_p_orion-101102.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/KSC-20210120-PH-KLS01_0025~medium.jpg
https://www.nasa.gov/…/artemis1_crew_vab_rollout_smoothinter_nasa_worm_r2_med.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/MAF_20210319_ArtII_Intertank21~medium.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…/MAF_20210219_CS2-FS-Load-and-Move_JLcrop.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/MAF_20210303_ArtII_LH2_movePto48_epb_04~medium.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…/MAF_20210305_CS2_BT_ES-24.resize.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/4755_lvsa_artemis_ii_weld_5.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/artemis_ii_orion_crew_module.jpg
https://www.esa.int/…/Installing_propellant_tanks_in_European_Service_Module-2_article.jpg
https://pbs.twimg.com/media/EvkXKqnXAAA8z_m?format=jpg
https://www.nasa.gov/…/thumbnails/image/lrc-2021-0323-h1_p_orion-000100.jpg