Šest adaptérů pro pilotované mise raket SLS

Už malé děti se při svých hrách učí, že když zkusí na krychli postavit válec, takže na sebe obě části nesedí přesně. Malí zvídavci tak pochopí, že potřebují nějaký mezičlánek, adaptér, který obě části plynule propojí. Něco podobného, jen v mnohem větším a komplexnějším měřítku, se týká také integrace nové americké rakety SLS a kosmické lodi Orion pro program Artemis. Jejich spojení by nebylo možné bez adaptérů, které se už stavějí, testují a ladí v Marshallově středisku v alabamském Hutsville. Nyní toto středisko NASA ukrývá celkem šest adaptérů, které podpoří odvážné pilotované mise z programu Artemis.

První tři mise z programu Artemis využijí konfiguraci rakety SLS Block 1, která dokáže k Měsíci při jediném startu poslat více než 27 tun nákladu, s čímž jí pomáhá horní stupeň ICPS. Ten je uložen mezi dvěma adaptéry – LVSA (launch vehicle stage adapter) a OSA (Orion stage adapter). Adaptér LVSA ve tvaru pláště komolého kužele poskytuje mechanickou pevnost a chrání počítače rakety a další citlivé systémy před účinky akustického, tepelného a vibračního namáhání.  „Vnitřní strana adaptéru LVSA pro raketu SLS využívá obrábění do ortogridu – známé také jako obrábění s vaflovým vzorem,“ popisuje Keith Higginbotham, manažer Marshallova střediska zodpovědný za adaptér LVSA a dodává: „Slitina hliníku ve spojení s ortogridem zajišťuje lehkost, ale také vysokou pevnost.“

Adaptér LVSA pro misi Aertemis II je již na Marshallově středisku připravený k přesunu na floridské Kennedyho středisko. Týmy inženýrů zatím dokončují práce na vybavení a integraci adaptéru LVSA pro Artemis III. Tyto kuželovité adaptéry se liší od kusu, který letěl v roce 2022 na misi Artemis I. Jsou totiž vybaveny dodatečnou ochranou avioniky pro bezpečnost posádky.

Jen o pár budov vedle se pracuje na adaptéru OSA pro Artemis II, který je vybaven jedinečným dokovacím terčem, který napodobuje cíl na horním stupni ICPS, aby bylo možné během zkoušek manévrování lodi Orion otestovat všechny systémy. Na tomto adaptéru již probíhají závěrečné dokončovací práce před jeho odesláním na Kennedyho středisko, kde budou pokračovat jeho přípravy na start. Tento metr a půl vysoký prstenec je sice malý, ale zato hodně důležitý. Kromě toho, že na své vnitřní straně nabízí prostor pro uložení sekundárních nákladů, obsahuje také membránu, která funguje jako bariéra bránící plynům vzniklým při startu proniknout do Orionu. Základní kostra adaptéru OSA pro Artemis III je již dokončena, přičemž avionická jednotka a membrána budou instalovány v průběhu letošního roku.

Od mise Artemis IV se začne používat vylepšená varianta SLS Block 1B, která dostane nový a výkonnější horní stupeň, díky kterému bude možné provádět ještě ambicióznější mise. Jenže tento nový stupeň potřebuje nové adaptéry. Kuželovitý adaptér pro připojení nákladu obsahuje dva hliníkové prstence a osm kompozitních panelů a bude usazen uvnitř adaptéru USA (universal stage adapter) na vrcholu horního stupně EUS (exploration upper stage). Testovací exemplář adaptéru nákladu již prošel zkouškami, při kterých byl kroucen, třesen a drcen extrémním tlakem, aby se prověřila jeho strukturální pevnost, což byla součást testování na Marshallově středisku. Inženýři nyní provádějí drobné změny v návrhu letových kusů. Jedná se třeba o odstranění některých otvorů pro odvod plynů, což doporučila nejnovější analýza.

Šestým adaptérem na Marshallově středisku je vývojový testovací exemplář adaptéru USA, který se stane největší kompozitní strukturou, jaká kdy letěla na pilotované kosmické misi. Jeho průměr dosahuje 8,4 metru a na výšku měří 9,75 metru. Nyní tento kus podstupuje modální a strukturální zkoušky, které mají prověřit, že je lehký, pevný a připravený k tomu, aby propojil horní stupeň EUS rakety SLS Block 1B s lodí Orion. „Každý kilogram na této struktuře je roven jednomu kilogramu na užitečném nákladu,“ vysvětluje Tom Krivanek, projektový manažer subsestav adaptéru USA z Glennova střediska z Clevelandu. Právě toto středisko pro agenturu NASA spravuje vývoj adaptéru. „Právě proto je tak důležité, aby byl adaptér USA co možná nejlehčí. K jeho odhození dojde po zážehu, který celou sestavu navede na dráhu k Měsíci, takže NASA potřebuje demonstrovat schopnost jeho hladké separace v kosmickém prostoru za velmi nízkých teplot,“ doplnil Krivanek.

Díky víceúčelovému testovacímu vybavení, inovativním výrobním procesům a rozsáhlým integračním zařízením mohou týmy z Marshallova střediska zpracovávat kompozitní prvky pro více misí Artemis souběžně, což přináší úsporu nákladů a časového harmonogramu. Lekce získané při zkouškách a výrobě hardwaru pro první tři rakety SLS v konfiguraci Block 1 byly využity při návrhu a integraci pro konfiguraci Block 1B. Oba adaptéry pro tuto pokročilejší verzi jsou vyráběny metodou třecího svařování s promíšením, který spolehlivě vytváří výsledky, které jsou typicky bezvadné.

Průkopnické techniky jako je determinantní montáž a digitální nástroje, zajišťují efektivní a jednotný výrobní proces a šetří NASA i jejím partnerům peníze a čas při výrobě adaptéru užitečného nákladu verze Block 1B. Skenování strukturovaným světlem mapuje každý panel a prstenec zvlášť a vytváří digitální model, který informuje techniky o tom, kde mají být vyvrtány otvory. „Jakmile jsou otvory vyvrtány ruční vrtačkou umístěnou u strukturovaného světla, stačí jen přidržet díly k sobě a vložit spojovací prvky,“ vysvětluje Gades a dodává: „Je to něco jako stavebnice.“ A tímto přirovnáním se vlastně vracíme na samotný začátek dnešního článku. Principy inženýrství jsou stejné bez ohledu na to, co stavíte.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/…/msfc-01302024-bldg-4708-pla-install-wide-angle-4833.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/12/msfc-90523-lvsa-iii-frangible-joint-13.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/11/ceb-5463.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…focalpoint
https://images-assets.nasa.gov/…Cfocalpoint