Dva měsíce před tím, než se Apollo 8 vydalo v prosinci 1968 s posádkou ve složení Frank Borman, James Lovell a William Anders na historickou šestidenní misi k Měsíci, prověřili Walter Schirra, Donn Eisele a Walter Cunningham systémy kosmické lodi Apollo 7 při jedenáctidenní testovací misi na oběžné dráze Země. Pro první pilotovaný let Orionu, tedy pro misi Artemis II, byl zvolen přístup kombinující prvky obou těchto misí. Trajektorie byla navržena podle míry rizika, kterou jsou manažeři NASA ochotni přijmout.

Na počáteční oběžné dráze Země s parametry 185 x 2 900 km má čtyřčlenná posádka strávit jeden oběh, během něhož provede počáteční kontrolu systémů lodi. Po dokončení oběhu má horní stupeň ICPS navést Orion na 42hodinovou vysokou oběžnou dráhu Země s parametry 380 x 110 000 km. Orion se poté oddělí od ICPS, který posádka použije jako cíl pro posouzení manévrovacích schopností Orionu při demonstračním přiblížení a následném vzdálení.

Umělecká představa Orionu po průletu za odvrácenou stranou Měsíce
Zdroj: https://live.staticflickr.com

Po dokončení nácviku manévrování a setkání s cílovým tělesem posádka svlékne obleky OCSS. Začne vyhodnocovat rozsah výkonu systémů podpory životních podmínek během období cvičení i spánku. Zkontrolovány budou také komunikační a navigační systémy. Orion krátce poletí mimo dosah družic pro sledování a přenos dat, takže řízení mise a komunikace s astronauty bude možné pouze přes síť Deep Space Network. V případě zjištění zásadní neodstranitelné závady se Orion po dokončení oběhu vrátí na Zemi. Stupeň ICPS v každém případě po dokončení tohoto oběhu zanikne v atmosféře Země.

Bude-li vyhodnoceno, že je Orion připraven na další část mise, vydá se po zážehu hlavního motoru servisního modulu, provedeného v perigeu, na dráhu k Měsíci. Během čtyřdenní cesty k Měsíci budou astronauti pokračovat ve vyhodnocování systémů kosmické lodi včetně nácviku nouzových postupů a testování radiačního krytu. Na dráze volného návratu obletí Měsíc ve vzdálenosti 7 400 km za jeho odvrácenou stranou. Zpáteční cesta na Zemi zabere zbývající čtyři dny z desetidenní mise.

Centrální stupeň rakety SLS pro Artemis II z pohledu od vodíkové nádrže a motorová sekce, 20. července 2022
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com

V minulém dílu jsme při popisu příprav k misi Artemis II napsali, že ve výrobním závodě společnosti Northrop Grumman v Promontory bylo dokončeno, naplněno palivem a uskladněno všech deset motorových segmentů vzletových stupňů SRB pro nosnou raketu SLS. Jejich odeslání na kosmodrom závisí na pokynu NASA. Horní stupeň ICPS je uskladněný v Delta Operations Center na Mysu Canaveral. V Marshallově středisku v Huntsville je uskladněn dokončený adaptér LVSA, který bude spojovat centrální stupeň s horním stupněm ICPS. Tamtéž je uskladněn i adaptér OSA, který bude spojovat horní stupeň s Orionem.

Z dílů pro nosnou raketu SLS pro misi Artemis II tedy v zásadě zbývá dokončit výrobu centrálního stupně. Závěrečné montážní práce na centrálním stupni provádí Boeing v pronajatém montážním závodě NASA Michoud Assembly Facility (MAF) v New Orleans. Ani centrální stupeň však není pro Artemis II časově kritickou položkou. Proto bylo dokončení výroby záměrně více rozloženo v čase a někteří pracovníci byli převedeni na jiné úkoly.

Motorová sekce na pracovní plošině/nástroji, 20. července 2022. Vpravo nahoře přívodní potrubí kapalného kyslíku. Vlevo odtud je spodní část systémového tunelu, vpravo části dvou tlakovacích potrubí o menším průměru.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com/

V prostoru konečné montáže 47/48 v budově 103 v MAF se nachází jak centrální stupeň, tak i jeho motorová sekce. Příprava motorové sekce je téměř u konce. V třetím čtvrtletí byla dokončena instalace elektrických a avionických systémů, byly nainstalovány konektory a vývojové senzory. Po dokončení tým připravoval motorovou sekci na funkční hydraulické testy. Během testů jsou systematicky aktivovány všechny komponenty, například senzory, počítače, energetické jednotky, vektorování tahu, hydraulické a pneumatické systémy a ventily k čerpadlům. Očekává se, že funkční testování motorové sekce bude dokončeno na začátku října.

V říjnu má být motorová sekce přemístěna do výškové budovy 110. Zde bude k její horní části přišroubován dočasný, 6 tun těžký a 8,5 metru dlouhý příhradový balast sloužící ke změně těžiště motorové sekce, potřebné k jejímu přetočení. Poté bude motorová sekce pomocí dvou mostových jeřábů otočena do horizontální polohy.

Motorová sekce a centrální stupeň, 20. července 2022
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com

Při přetáčení bude každý jeřáb držet jednu stranu sestavy. Po otočení a uložení na kolový dopravník bude příhradový balast uvolněn. Následně bude motorová sekce přesunuta zpět do oblasti 47/48 budovy 103 k zadní přírubě vodíkové nádrže centrálního stupně. Přišroubování motorové sekce k centrálnímu stupni je plánováno na konec října.

Všechny čtyři motory RS-25 byly v průběhu září převezeny do MAF v přepravních kontejnerech nákladními vozy ze zařízení společnosti Aerojet Rocketdyne ve Stennisově středisku. Instalace motorů na motorovou sekci má podle předběžného plánu začít přibližně 24. listopadu. Do konce roku by měly být instalovány všechny čtyři motory. Dva motory dříve létaly na misích raketoplánů (E2047 patnáctkrát, E2059 pětkrát), další dva (E2062, E2063) jsou nové, ale obsahují některé letěné díly. Po strukturální instalaci, udržující motory v bezpečné konfiguraci, budou dokončena zbývající spojení motorů se stupněm a budou odstraněna pozemní podpůrná zařízení.

Čtyři motory RS-25 pro Artemis II v přepravních kontejnerech, 22. září 2022. Vlevo je motor Pathfinder, který poslouží k nácviku procesu instalace.
Zdroj: https://www.nasa.gov

Následovat mají kontroly těsnosti připojení motorů pomocí helia. U centrálního stupně pro Artemis I byly tyto kontroly provedeny při plně připojených vnějších přívodních potrubí kapalného kyslíku, která vedou ze spodní části kyslíkové nádrže po vnější stěně stupně až do motorové sekce. V důsledku tohoto postupu bylo při testech spotřebováno hodně helia. Po natlakování totiž helium unikalo do kyslíkové nádrže a z ní ven do volného prostoru. Proto bude tentokrát instalace a připojení sekcí těchto potrubí dokončeno až po instalaci motorů RS-25 a po kontrole těsnosti.

Spodní část centrálního stupně, 20. července 2022. Vlevo vodíková nádrž, vpravo intertank. Na intertanku je vidět otvor, kterým bude potrubí kapalného kyslíku vyvedeno ven ze stupně, vlevo odtud jsou vidět montážní místa pro instalaci potrubí po vnější stěně vodíkové nádrže k motorové sekci.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com

Souběžně s připojováním vnějších potrubí kapalného kyslíku začnou další pracovníci připojovat uvnitř motorové sekce potrubí kapalného vodíku. Už v třetím čtvrtletí bylo na spodní část vodíkové nádrže instalováno rozdělovací potrubí a čtyři ventily. Nyní začne tým tyto ventily připojovat k protilehlým potrubím v motorové sekci. Jde o čtyři přívodní potrubí, která vedou k jednotlivým motorům RS-25.

Tato spojení byla v centrálním stupni pro Artemis I provedena ve vertikální poloze stupně na testovacím pracovišti ve Stennisově středisku. Nyní Boeing pořídil nový nástroj, který umožní připojení v horizontální poloze. Budova MAF totiž není tak vysoká, aby zde bylo možné stupeň postavit.

Na vnějším povrchu centrálního stupně bude také dokončen systémový tunel. Jde o vnější kabelový žlab, který povede od horní části centrálního stupně až k motorové sekci a bude obsahovat silové a datové kabely pro připojení senzorů, elektroniky, boxů avioniky a počítačů. Část tunelu již byla připojena ke kyslíkové nádrži. Další, delší úsek je připravován pro připojení k vodíkové nádrži. Vše se následně zakryje krycími deskami. Spoj mezi motorovou sekcí a vodíkovou nádrží bude zakryt pěnovou izolací.

Horní konec centrálního stupně, 20. července 2022. Pracovní plošiny poskytují přístup k systémovému tunelu, vnějšímu přívodnímu potrubí kapalného kyslíku, tlakovacímu potrubí a k přístupovému otvoru do intertanku.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com

Po dokončení montáže budou obě nádrže natlakovány, bude zapnut systémový tunel a bude proveden integrovaný funkční test FIFT celého stupně. Test bude trvat přibližně měsíc. Půjde o sérii čtrnácti testovacích případů různých systémů. Tyto případy budou spočívat v zadání příkazu a přijetí výsledku činnosti. Takto bude otestována komunikace mezi všemi systémy, například mezi avionickými boxy umístěnými v horní části stupně a komponentami v motorové sekci, mezi simulovaným vypnutím motorů a reakcí letových počítačů a podobně. V rámci FIFT budou také testovány nádrže a stav baterií.

Test FIFT bude součástí řady oficiálních auditů dokumentace a kontrol stupně, které budou předcházet jeho převzetí agenturou od výrobce. Cílem Boeingu je předat centrální stupeň agentuře v polovině března 2023. Protože má výroba stupně náskok před přípravou Orionu, NASA rozhodne, zda nechá centrální stupeň uskladnit v MAF nebo v budově VAB v Kennedyho vesmírném středisku.

Pokud NASA rozhodne o transportu stupně dlouhého 64,6 metru, nejprve ho převeze pomocí kolových dopravníků z MAF k nedalekému přístavišti. Zde již bude čekat člun Pegasus. Po naložení bude stupeň přepraven do přístaviště v blízkosti montážní budovy VAB. V budově by byl stupeň uskladněn ve vodorovné poloze v prostorné centrální chodbě.

Segmenty přívodního potrubí kapalného kyslíku, 20. července 2022. Plná integrace segmentů na centrální stupeň bude provedena až po instalaci motorů RS-25 a po kontrole těsnosti spojů.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com

Důvodem nutnosti uskladnění centrálního stupně je skluz v přípravě kosmické lodi Orion. Někdy kolem roku 2014 NASA kvůli omezenému financování rozhodla o znovupoužití avioniky Orionu z mise Artemis I v Orionu pro Artemis II. Druhým důvodem byla demonstrace znovupoužití systémů lodi, která kromě avioniky zahrnuje například i velitelské sedadlo. V případě avioniky jde přibližně o 24 různých komponent. Později se podařilo sehnat dostatek finančních prostředků na výrobu komponent základní sady. Z Orionu pro Artemis I tak bude přeneseno „pouze“ 12 boxů nezákladní avioniky.

V třetím čtvrtletí pokračovali technici v budově O&C v Kennedyho vesmírném středisku ve funkčních testech základní sady avioniky v elektricky oživené kabině Orionu pro misi Artemis II. Testy jsou zaměřeny na interpretaci příkazů a na komunikaci s využitím letového softwaru. Zbývající komponenty avioniky budou dodány až z vrácené kabiny Orionu z mise Artemis I. To zdržuje plán konečné montáže lodi.

Sestava rozdělovače spodního potrubí pro vodíkovou nádrž centrálního stupně, 20. července 2022. V létě byla sestava připojena k vodíkové nádrži.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com

Po testu odpočítávání s tankováním provedeném 20. června byla nosná raketa s kosmickou lodí pro misi Artemis I vrácena 2. července do budovy VAB. V následujících týdnech byla sestava nakonfigurována pro start a 17. srpna vyvezena na vzletovou rampu. Odpočet ke startu dne 29. srpna však byl kvůli vadnému čidlu indikujícímu nedostatečné předchlazení motoru RS-25 č. 3 (E2058) zastaven v T-40 minut. Při druhém pokusu o start 3. září byl během tankování nádrží centrálního stupně zjištěn únik kapalného vodíku na systému rychlého odpojení přívodu vodíku do stupně a systém se nepodařilo uspokojivě utěsnit.

10. září bylo těsnění na vodíkové rychlospojce opraveno a 21. září proběhla úspěšná zkouška tankování kyslíkových i vodíkových nádrží centrálního a horního stupně. Kvůli blížící se tropické bouři Ian však byl start plánovaný na 27. září zrušen a sestava byla vrácena do bezpečí budovy VAB. Technici v hale provedou inspekci, vymění baterie na pyrotechnickém systému ukončení letu a systém znovu otestují. Nejbližší možné období startovní příležitosti pro Artemis I začíná 12. listopadu se startovními okny ve dnech 12., 14. – 19., 22. – 25. listopadu pro misi v délce trvání 26 – 28 dní a 27. listopadu pro misi v délce trvání 38 – 42 dní. Návrat Orionu do vod Tichého oceánu je tedy reálný nejdříve v prosinci, padesát let po dosud posledním letu kosmické lodi k Měsíci. Mise Apolla 17 se uskutečnila ve dnech 7. – 19. prosince 1972.

Kromě instalace nezákladní sady avioniky zbývá na kabině Orionu pro Artemis II udělat ještě velké množství další práce. V přední části modulu budou instalovány tři hlavní padáky a pět nafukovacích balónů. Následovat bude připojení tepelného štítu, dveří bočního vstupního průlezu, bočních panelů tepelné ochrany a předního krytu. Poté bude provedena zkouška těsnosti.

Kabina Orionu pro Artemis II v budově O&C, 29. srpna 2022
Zdroj: https://pbs.twimg.com/

V budově O&C se nachází i servisní modul Orionu pro Artemis II. Technici provádějí elektrické a tepelné uzavírací činnosti elektrických spojů silových a datových svazků kabelů a kontrolují správnost elektrických propojení a funkcí avioniky a softwaru.

Po dokončení kontrol bude na spodní část servisního modulu připojena tryska hlavního motoru a bude otestován její pohyb. Pod modul bude instalován kuželový adaptér Spacecraft Adapter chránící trysku a na boční část modulu budou připojeny čtyři sedmimetrové panely solárních baterií.

Jak modul pro posádku, tak i servisní modul projdou dalšími samostatnými testy. Pro akustické testy budou obklopeny velkými reproduktory. Tyto reproduktory jsou mobilní verzí akustické komory. V průběhu akustických testů budou moduly vystaveny zvukům simulujícím start a let nosné rakety v úrovních od 128 do 140 decibelů. Během testů budou na moduly připojeny mikrofony, tenzometry a akcelerometry.

Servisní modul Orionu pro Artemis II v budově O&C, 29. srpna 2022
Zdroj: https://images-assets.nasa.gov

Po dokončení testů budou oba moduly přemístěny do buňky FAST (Final Assembly System Test) a připravovány na vzájemné pevné spojení čtyřmi pyrotechnicky oddělitelnými šrouby do kompletní 7,3 metru vysoké kosmické lodi. Poté budou propojeny potrubí a kabely, které budou následně zakrytovány bočním krytem.

Po spojení projde integrovaný Orion finální montáží a několikaměsíčním testováním v budově O&C. Během komplexních funkčních testů budou zapnuty systémy integrované lodi. Součástí zkoušek bude i vakuové testování Orionu. Kosmická loď projde v samostatných testovacích buňkách postupně testem tepelného cyklu a testem ve vakuové komoře.

Úřad vládní odpovědnosti GAO napsal ve zprávě ze září 2022 adresované Kongresu, že NASA kvůli opětovnému použití avioniky z Orionu z mise Artemis I pro misi Artemis II, následujícím integračním aktivitám a testování Orionu odhaduje, že mezi oběma misemi bude vyžadovat minimálně 27 měsíců času. Podle úředníků NASA závisí doba mezi misemi na míře podstupovaného rizika a 27 měsíců je nepřekročitelné minimum. Vzhledem k tomu, že start Artemis I je naplánován na listopad 2022, nemůže se Artemis II logisticky uskutečnit dříve než v únoru 2025, tedy devět měsíců po dosud plánovaném datu květen 2024. Minimální čas vyžadovaný mezi misemi Artemis II a Artemis III je mnohem kratší a činí osm měsíců.

Minimální čas potřebný mezi misemi Artemis
Zdroj: https://www.gao.gov

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/f
https://www.nasaspaceflight.com/
https://www.nasa.gov/
https://twitter.com/
https://www.gao.gov/

Zdroje obrázků:
https://live.staticflickr.com/65535/51475322057_a589b282d2_b.jpg
https://live.staticflickr.com/65535/51476307268_cf75511891_c.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2022/07/P1210204.crop_.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2022/07/P1210269.resize.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2022/07/P1210209.crop_.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/maf_20220922_rs25_eng4arrives10.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2022/07/P1210220.resize.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2022/07/P1210229.resize.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2022/07/P1210297.resize.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2022/07/P1210001.crop_.jpg
https://pbs.twimg.com/media/FbNc2orX0AAV_xA?format=jpg
https://images-assets.nasa.gov/image/NHQ202208290209/NHQ202208290209~medium.jpg
https://www.gao.gov/assets/gao-22-105323.pdf