Cesta k Artemis I a II (ohlédnutí za 2. čtvrtletím 2021)

Po renovaci čtyř motorů RS-25 v testovacím stanovišti B-2 ve Stennisově vesmírném středisku byl centrální stupeň nosné rakety Space Launch System naložen do člunu Pegasus. Člun opustil středisko 22. dubna a po plavbě Mexickým zálivem a kolem Floridy doplul 28. dubna do přístaviště poblíž montážní budovy VAB. Následující den byl stupeň převezen pomocí kolových dopravníků do hlavní chodby v nízké části budovy. Protože přípravy na téměř čtyřtýdenní nepilotovaný let kosmické lodi Orion na oběžnou dráhu Měsíce, zakončený návratem do Tichého oceánu, výrazně pokročily i v květnu a červnu, zrekapitulujme si hlavní události, ke kterým došlo od minulého dílu tohoto seriálu. Po vizuální kontrole a přejímce stupně technici nainstalovali uvnitř systémového tunelu na vnější straně stupně destrukční systém pro případ nenominálního letu. Souběžně s tím zahájili renovaci tepelně izolační pěny. Zaměřili se hlavně na příruby mezi jednotlivými konstrukčními prvky stupně v místech, která budou po spojení s pomocnými vzletovými stupni SRB nepřístupná nebo obtížně přístupná.

Transport centrálního stupně z přístaviště do budovy VAB

Transport centrálního stupně z přístaviště do budovy VAB
Zdroj: https://pbs.twimg.com

Většina prasklin v pěnové izolaci vznikla na přírubě mezi intertankem a vodíkovou nádrží. Praskliny se objevily při prosincovém testu tankování pohonných hmot, který zahrnoval záměrné dvouhodinové přerušení odpočítávání s kryogenním palivem v nádržích. Některé z prasklin se zvětšily během lednového a poté březnového zážehu motorů stupně. Nešlo o neobvyklý jev. Potenciál vzniku trhlin jako následek dynamické energie byl předem očekáván.

Praskliny však nevznikly po celém obvodu příruby, což ukazovalo na vliv osmi otvorů v její konstrukci. Během tankování nádrží stupně na stanovišti B-2 byly „suché“ části stupně, tedy přední lem, intertank a motorová sekce proplachovány plynným dusíkem. Když byla vodíková nádrž naplněna, část dusíku ve spodní části intertanku přešla vlivem chladného povrchu kupole vodíkové nádrže, která zasahuje do téměř poloviny intertanku, do kapalného skupenství.

Horní část centrálního stupně během vyjmutí z testovacího stanoviště B-2 ve druhé polovině dubna. Světlejší kruhy po obvodu stupně jsou v místech pěnových postřiků přírub mezi hlavními díly stupně. Nejspodnější světlý kruh je kolem příruby mezi vodíkovou nádrží (dole) a intertankem. Právě zde se objevilo nejvíce trhlin.

Horní část centrálního stupně během vyjmutí z testovacího stanoviště B-2 ve druhé polovině dubna. Světlejší kruhy po obvodu stupně jsou v místech pěnových postřiků přírub mezi hlavními díly stupně. Nejspodnější světlý kruh je kolem příruby mezi vodíkovou nádrží (dole) a intertankem. Právě zde se objevilo nejvíce trhlin.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com/

Otvory v konstrukci příruby umožňovaly odtok tekutého dusíku z vnější části kupole uvnitř intertanku mimo stupeň. Tento kondenzát pak tekl po izolační pěně na přírubě a v prochladlé pěně se tvořily trhliny. Kromě opravy pěny kolem příruby byly proto nyní otvory ucpány, aby se podobná situace již neopakovala. Napříště bude kondenzát dusíku kvůli zmírnění problému s praskáním pěny ponechán uvnitř intertanku.

Po dokončení prací v jižní nízké části budovy VAB byl stupeň v neděli 6. června přesunut na kolových dopravnících do severní části chodby, která se nachází ve vysoké budově. V následujícím týdnu byl stupeň připravován na horizontální vyzdvižení pomocí jeřábů. Nejprve bylo v pondělí 7. června k přednímu lemu stupně připojeno manipulační zařízení nazvané výtažný pavouk. Vyzdvižení stupně však bylo zpožděno dokončováním renovace tepelně izolační pěny.

Ve středu 9. června byl výtažný pavouk zavěšen na háky primárního mostového jeřábu (pohybujícího se mezi sekcemi High Bay 4 a High Bay 3 v ose západ – východ). Háky druhého jeřábu (pohybujícího se v hlavní chodbě v ose jih – sever) byly připevněny ke zvedacím bodům na motorové sekci.

10. června jeřáby převzaly zatížení stupně z kolových dopravníků. U příruby mezi vodíkovou nádrží a intertankem v místě, které bude po připojení k pravému SRB nedostupné, bylo stále lešení použité pro dokončení opravy pěnové izolace. Za povšimnutí stojí i spodní strana stupně, z níž byl odstraněn zuhelnatělý korkový tepelný štít.

10. června jeřáby převzaly zatížení stupně z kolových dopravníků. U příruby mezi vodíkovou nádrží a intertankem v místě, které bude po připojení k pravému SRB nedostupné, bylo stále lešení použité pro dokončení opravy pěnové izolace. Za povšimnutí stojí i spodní strana stupně, z níž byl odstraněn zuhelnatělý korkový tepelný štít.
Zdroj: https://images-assets.nasa.gov

V pátek 11. června byl stupeň pomocí primárního jeřábu zvedán do výšky a za asistence druhého jeřábu byl současně překlápěn do svislé polohy. V této poloze byl druhý jeřáb odpojen. V sobotu 12. června byl pohybem hlavního jeřábu stupeň přemístěn do sekce High Bay 3 nad oba pomocné vzletové stupně SRB usazené na mobilní vypouštěcí plošině. Následně byl opatrně spuštěn mezi ně.

Další práce budou rozděleny na tři paralelně prováděné hlavní činnosti. Prvním úkolem je pevné spojení centrálního stupně s oběma boostery. Po pevném spojení bude dokončena renovace stupně. Budou provedeny veškeré práce, které nebylo nutné dělat ve vodorovné poloze. Půjde hlavně o dokončení opravy tepelné izolace a servis motorů. Nejviditelnější poškození pozorované během obou statických zážehů bylo na korkovém tepelném štítu na spodní části stupně. Jeho zuhelnatělá část byla odstraněna. Na mobilní vypouštěcí plošině bude ke spodní části stupně velmi dobrý přístup a obnova korkové izolace včetně nátěru bílou barvou bude ve svislé poloze, v blízkosti hlavních motorů, méně riskantní než při dosavadní horizontální orientaci stupně.

Souběžně s renovací budou po spojení centrálního stupně s boostery zahájeny i další práce. Stupeň bude připojen na systémy mobilní vypouštěcí plošiny. To umožní zapnout systémy stupně a zahájit jeho kontroly a testy. Bude možno vstoupit dovnitř motorové sekce, odvzdušnit potrubí a připojit je na systémy dvou čerpacích stojanů TSMU (Tail Service Mast Umbilicals), které jsou umístěny na podlaze plošiny.

Adaptér LVSA v budově VAB

Adaptér LVSA v budově VAB
Zdroj: https://64.media.tumblr.com

To ale není vše. Souběžně s renovací a připojováním na systémy plošiny bude pokračovat sestavování rakety. Nejprve bude k hornímu lemu centrálního stupně připojen kuželový adaptér LVSA. Připojení je aktuálně plánováno už na tento týden, ale závisí na dokončení pevného spojení centrálního stupně s boostery. Adaptér je již připraven v budově VAB. Po usazení na centrální stupeň bude k jejich sešroubování použito 360 šroubů.

V příštím týdnu má být do budovy VAB převezen horní stupeň ICPS. Stupeň je nyní v budově MPPF, kde byly dvě jeho nádrže systému řízení polohy RCS dne 4. června naplněny hydrazinem. Spoj mezi adaptérem LVSA a horním stupněm ICPS bude oddělitelný. Teprve poté, kdy bude ICPS usazen na LVSA, bude na sešroubované příruby mezi centrálním stupněm a LVSA aplikován postřik pěnové izolace.

Stejně důležitá jako strukturální spojení mezi prvky nosné rakety jsou i elektrická a datová spojení, která umožní počítačům v centrálním stupni komunikovat s avionikou v boosterech. V této fázi přijdou na řadu integrované komunikační testy. Horní stupeň ICPS má svůj vlastní počítačový a naváděcí systém, jehož úkolem je převzít řízení letu po oddělení centrálního stupně.

Ověřovací testy v budově VAB budou pokračovat testem obslužných ramen a integrovaným modálním testem. Pro tyto testy bude na raketu umístěn adaptér OSA (Orion Stage Adapter) a 34tunový hmotnostní simulátor Orionu a záchranné věžičky MSO (Mass Simulator for Orion).

Letový adaptér OSA však stále čeká na instalaci třinácti cubesatů, které nemusí být vzhledem k technickým a pandemickým problémům připraveny včas. Proto bylo rozhodnuto o záložní variantě využívající testovací exemplář adaptéru. Jeho použití při testech, které vyžadují simulátor Orionu, přinese týmům cubesatů několikatýdenní úlevu od napjatého harmonogramu.

Horní stupeň ICPS v budově MPPF

Horní stupeň ICPS v budově MPPF
Zdroj: https://live.staticflickr.com

Po sestavení SLS a připojení simulátoru Orionu bude možné dokončit rozhraní mezi obslužnou věží mobilní vypouštěcí plošiny a nosnou raketou. Z věže plošiny bude směrem ke stupni vyklopeno obslužné rameno CSITU (Core Stage Intertank Umbilical) a jeho kabely budou připojeny k intertanku stupně. Postupně budou vyklápěna i další ramena.

Do příslušných konektorů v jednotlivých částech rakety i simulátoru Orionu budou napojeny plnicí hadice a kabely z obslužných ramen plošiny. To umožní řídicímu středisku začít komunikovat s počítačovými systémy v raketě. Bude možno přistoupit k některým z větších testů, například k testu ověření rozhraní IVT (Interface Verification Test) a ke komunikačnímu end-to-end testu s nosnou raketou.

Poté, co systémy rakety včetně horního stupně projdou první fází testu IVT, bude proveden vizuálně viditelný test. Nejprve bude vyslán signál T-0. Úkolem testu bude zajistit odpojení kabelů a odklopení obslužných ramen. Půjde o simulaci stavu T-0 při startu rakety, kdy po zážehu vzletových motorů SRB bude nutno rychle uvolnit cestu startující raketě.

Test odpojení kabelů a odklopení ramen URRT (Umbilical Release and Retract) se bude týkat systémů obsluhujících motorovou sekci, intertank a přední lem centrálního stupně, stabilizátoru VSS omezujícího boční výkyvy rakety, ramene obsluhujícího horní stupeň ICPS i obslužného ramene pro servisní modul Orionu. Simulátor Orionu obsahuje pro tento účel desku s rozhraním pro připojení kabelů. Test se nebude týkat připojení ke dvěma spodním lemům boosterů.

Obslužná ramena na mobilní vypouštěcí plošině

Obslužná ramena na mobilní vypouštěcí plošině
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com

Těsně po okamžiku, kdy budou hadice a kabely zatahovány zpět, bude proveden integrovaný modální test IMT (Integrated Modal Test). Během testu budou měřeny rezonanční frekvence plně sestavené rakety. Testem budou ověřeny její strukturální charakteristiky. Půjde o důležitý test nejen pro pracovníky zabývající se strukturálními vlastnostmi rakety, ale i pro týmy pro navigaci a řízení letu. Díky tomu, že Orion bude zastoupen maketou MSO, vyhne se riziku poškození během testu.

Po dokončení integrovaného modálního testu bude zahájena práce na odpojení simulátoru Orionu a na připojení letové kosmické lodě Orion. Spojení Orionu s SLS je plánováno nejdříve na polovinu srpna. Jakmile bude montáž rakety a kosmické lodi dokončena, budou následovat další týdny testování, aby bylo zajištěno, že SLS a Orion mezi sebou správně komunikují, stejně jako s pozemní infrastrukturou.

Základní harmonogram montáže a testů vede k letové připravenosti 22. listopadu. Tento harmonogram ale neobsahuje žádné časové rezervy a je zatížen vysokou mírou nejistoty. Harmonogram je stanoven s ohledem na startovní okno, které se otevírá 23. listopadu a zavírá 10. prosince.

Týmy pracující na analýze letové připravenosti propočítávají i další startovní okna a možnosti časových rezerv. O něco pravděpodobněji se jeví letová připravenost v dalším okně, které bude otevřeno od 21. prosince do 3. ledna. Třetí startovní okno bude trvat od 17. ledna do 30. ledna. Manažeři programu však vytvořili i časovou osu, která zohledňuje odhadovaný až čtyřměsíční rizikový faktor v nabalování zpoždění a která vede k letové připravenosti v březnu 2022.

23. dubna – přesun kyslíkové nádrže k vertikální integrační buňce D

23. dubna – přesun kyslíkové nádrže k vertikální integrační buňce D
Zdroj: https://images-assets.nasa.gov

Artemis II – pilotovaný oblet Měsíce

I tentokrát se podíváme také na to, jak pokročila příprava mise Artemis II, během níž se má Orion s posádkou vydat nejdříve v září 2023 na oblet Měsíce. A protože v části o Artemis I jsme se zaměřili hlavně na centrální stupeň rakety SLS, zůstaneme u tohoto tématu i nyní.

Výroba centrálního stupně probíhá v montážním zařízení NASA Michoud Assembly Facility v New Orleans. Ve vertikální integrační buňce D v budově 110 továrny probíhá integrace horní části stupně. Jako první byl 19. března do buňky vložen intertank. Dne 23. dubna byla k buňce přesunuta nádrž na kapalný kyslík. O pět dnů později byla nádrž zvednuta a umístěna na intertank.

29. dubna – příjezd vodíkové nádrže pro umytí v levé osvětlené mycí buňce E

29. dubna – příjezd vodíkové nádrže pro umytí v levé osvětlené mycí buňce E
Zdroj: https://images-assets.nasa.gov

Po sešroubování obou prvků byl 24. května na nádrž připojen přední lem. Spojenou sestavu nyní čeká v buňce D ještě další vybavování. Budou připojeny silové a datové kabely a další prvky nutné pro oživení a otestování integrovaných systémů sestavy. Mimo to budou v buňce D pokryty příruby mezi jednotlivými díly tepelně izolační pěnou.

6. května – umytá vodíková nádrž vjíždí do buňky N v budově 131

6. května – umytá vodíková nádrž vjíždí do buňky N v budově 131
Zdroj: https://images-assets.nasa.gov

29. dubna byla do sousední buňky v budově 110 vložena nádrž na kapalný vodík, aby zde byla umyta a osušena. Tento proces byl proveden v rámci přípravy na aplikaci tepelně izolační pěny. Dne 6. května byla nádrž přesunuta do buňky N v budově 131. Zde je na nádrž prováděn automatický nástřik pěnové izolace. Nádrž je umístěna v podpůrném zařízení, které s ní otáčí, zatímco stříkací pistole nanáší na vnější stranu nádrže pěnový materiál. Nejprve je pěna aplikována na obvodový plášť nádrže, následovat bude nanášení pěny na kupole na obou koncích nádrže.

(Druhá část článku, výhled na 3. čtvrtletí 2021, vyjde na začátku července)

24. května – na kyslíkovou nádrž byl připojen přední lem

24. května – na kyslíkovou nádrž byl připojen přední lem
Zdroj: https://images-assets.nasa.gov

9. června – spodní část motorové sekce byla přesunuta k vertikální integrační buňce A, ve které bude přišroubována k motorové sekci

9. června – spodní část motorové sekce byla přesunuta k vertikální integrační buňce A, ve které bude přišroubována k motorové sekci
Zdroj: https://images-assets.nasa.gov

Zdroje informací:
https://www.nasaspaceflight.com/
https://www.nasaspaceflight.com/
https://www.nasaspaceflight.com/
https://www.nasaspaceflight.com/

Zdroje obrázků:
https://pbs.twimg.com/media/E3syOFEWEAArRLi?format=jpg
https://pbs.twimg.com/media/E0Jr0WNXoAcy9M1?format=jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…/Core-Stage-Green-Run-Removal-01.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/KSC-20210610-PH-GEB01_0110~medium.jpg
https://64.media.tumblr.com/…/2a6264fbb87d5b993882f0f4114f6baeeb5672d1.jpg
https://live.staticflickr.com/65535/50983573937_4ff655f6a3_b.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2018/02/2018-02-19-180948.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/MAF_20210423_CS2_LOX_movetoVAB_EPB_0015~large.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/MAF_20210429_CS2_LH2toVAB912~large.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/MAF_20210506_CS2_LH2toCellN298~medium.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/MAF_20210524_CS2_fwdskrt_fwdJoinstack_epb__070~large.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/MAF_20210609_CS2_BoatTail2CellA14~medium.jpg

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

9 komentářů ke článku “Cesta k Artemis I a II (ohlédnutí za 2. čtvrtletím 2021)”

  1. Jiří Hošek napsal:

    Dostal jsem dotaz, jestli v úvodním odstavci nemá být místo „čtyřtýdenní nepilotovaný let kosmické lodi Orion“ správně „čtyřdenní“ místo čtyřtýdenní“.
    Zkopíruji sem pro všechny moji odpověď.

    Mise Artemis I má trvat 26,5 dne, pokud Orion na cílové oběžné dráze Měsíce, nazvané DRO, provede půl oběhu (celkem včetně manévrů navedení na oběžnou dráhu Měsíce a odletu od Měsíce by šlo o 2,5 oběhu Měsíce). Proto píšu o téměř čtyřtýdenním letu.
    Existuje však i možnost jednoho a půl oběhu Měsíce na dráze DRO (celkem 3,5 oběhu Měsíce). V tom případě by mise trvala 42 dnů, tedy šest týdnů.
    Podrobná infografika letové trajektorie je v tomto odkazu:
    https://kosmonautix.cz/wp-content/uploads/2019/10/infografika_Artemis_I_oprava-1.jpg

    • Josef Somik napsal:

      To jsou vyčerpávající informace. Moc děkuji za tuhle vaši práci.
      I ta infografika letu je perfektní.

      Jen jestli mohu takovou poznámku.
      V té infografice je rychlost návratu kabiny v km/h a v závorce je Machovo číslo. Jednoduchým výpočtem lze zjistit, že se vztahuje k rychlosti zvuku ve vzduchu při teplotě asi +19°C. Jenže když se kabina začne ve výšce 120km srážet s prvními částicemi vzduchu, tak se ještě nedá hovořit o prostředí, kde by se mohl šířit zvuk. A když po pár sekundách klesne do hustších vrstev atmosféry, tak tam zas vzduch nemá oněch +19°C. Mě z toho plyne, že ten údaj Mach 32 je zavádějící, protože Machovo číslo vyjadřuje poměr rychlosti té kabiny vůči rychlosti zvuku v daném prostředí. Chápu, že je to jen vyjádření té vstupní rychlosti jiným způsobem pro čtenáře, ale co se týká vytvoření skutečné rázové vlny kabinou, tak si myslím, že ten Mach 32 ani nedosáhne, jelikož vlivem tření zpomalí dřív, než se dostane do vrstev, kdy by té rázové vlny o rychlosti Mach 32 dosáhnout šlo.

      Pokud je moje úvaha chybná, rád se nechám poučit.

  2. JP napsal:

    Tu stříkanou izolaci bych nanášet opravovat a brousit nechtěl. Takový techniky a pak pak 480 sekund letu a bum. No uvidíme kam nás znovu použivatelnost třeba časem dostane.

  3. Josif napsal:

    Článek bezva, čtu každé ohlédnutí. Je i fajn konečně vidět sestavování letového kusu ve VAB, ale ten odstup prvního a druhého startu… Pochopil bych 9 až 12 měsíců, ale cokoliv nad rok je pro mě výsměch, hlavně když SLS nepolyká zrovna malé peníze.

    • Jiří Hošek napsal:

      Děkujeme, že nás čtete.
      Hlavním důvodem časového odstupu Artemis 2 po Artemis 1 je plánované znovupoužití avioniky Orionu. Původní odstup měl být ještě větší, ale snížili ho nákupem 11 nových základních avionických boxů, které budou nutné při počátečním zkušebním oživení Orionu. Stále je ale plánováno znovupoužití 15 nezákladních boxů. 5 měsíců je plánováno na renovaci, 9 měsíců na integraci a 6 měsíců na předstartovní přípravu, takže odstup mezi misemi nelze s těmito boxy zkrátit pod 20 měsíců. Těch 15 boxů by mělo být na KSC dodáno z mise Artemis 1 na jaře 2022. Už na počátku roku 2022 ale má být na KSC dodáno 15 nových nezákladních boxů, které byly zakoupeny pro Artemis 3. Takže pokud bude mít Artemis 1 zpoždění, tak technici do Orionu pro Artemis 2 nainstalují těchto 15 nových avionických boxů, aby zabránili dominovému efektu skluzu.
      Příprava veškerého ostatního hardwaru pro Artemis 2 probíhá dobře. Chci se tomu podrobně věnovat v dokončení tohoto článku, které by mělo vyjít počátkem července. V dnešní první části jsem se věnoval aspoň centrálnímu stupni pro Artemis 2, který má být na KSC dodán v červnu 2022 (tedy 14 měsíců po centrálním stupni pro Artemis 1). Jeho předstartovní příprava bude ovšem kratší – odpadne nutnost renovace a také testy nebudou tak zdlouhavé jako nyní.

      • Josif napsal:

        Díky za obsáhlou odpověď. Takže SLS je v tom vlastně nevinně, bude čekat na Orion Po úspěších SpaceX se znovupoužitelností by mě nenapadlo, že to v případě Orionu může být v jistém smyslu na škodu.

        • odie napsal:

          To je právě na tom celém to zajímavé – znovupoužitelnost automaticky vůbec nemusí znamenat menší výdaje/vyšší kadenci startů apod. Typickým příkladem byly raketoplány. A zrovna nedávno se nechala slyšet Astra, že se vyhýbají pokusům o znovupoužitelnost, a dokonce i 3D tisku a uhlíkovým kompozitům, a to proto, aby mohli vcelku levně a bez technologických překážek zvyšovat produkci… Takže ono je to prostě všechno složitější, než se zdá, jak to tak bývá. 🙂

  4. pave69 napsal:

    Je úžasné sledovat postup NASA, který je technologicky světově na špici a má roky dopředu rozplánováno, co jak a kdy se vyrobí a vyzkouší. Což je výborný postup (bez ironie) a, kromě pro někoho diskutabilní Artemis, je používán také pro mise dále do Sluneční soustavy, kde jim pak v reálu v podstatě všechno funguje.
    A pak je tady SpaceX, která piluje k dokonalosti úplně odlišnou filozofii (snad blízkou prvním letům do kosmu) a vytváří jinou technologickou špici, jejíž konstrukce se přímo pod rukama stále mění, ale stále se zdá mířit směrem k Marsu.

Zanechte komentář

Chcete-li přidat komentář, musíte se přihlásit.