Po vyřešení problému s ohřívači v centrálním stupni SLS NASA obnovila druhý pokus o tankování nádrží. V den, kdy vyšla první část tohoto článku, NASA oznámila první informace z testu tankování nádrží centrálního stupně z 20. prosince. Obě nádrže byly bez problémů naplněny palivem a centrální stupeň fungoval během plnění dobře. V čase odpočítávání T-280 sekund však nebyl uzavřen ventil pro doplňování kapalného vodíku, což byla součást procesu natlakování nádrže. Po několika minutách držení stavu na T-280 sekund a po vyhodnocení situace tým test ukončil. Už prvotní data vedla k podezření, že stanovená časová kritéria pro rychlost uzavření ventilu byla příliš přísná. Podle předběžných dat byl problém v zadané příkazové sekvenci pozemního softwaru Stage Controller.

Vzhledem k tomu, že palivové nádrže byly naplněny, částečně natlakovány a poté vypuštěny, poskytl test strukturální data, ověřil kryogenní schopnosti stupně včetně tepelně izolační pěny, demonstroval práci letového softwaru, avioniky a mnoha systémů stupně. Nádrže byly plně naloženy a doplňovány palivem po dobu přibližně dvou hodin, přičemž během testu nedošlo k žádným k únikům. Tuto část testu NASA považuje za úspěšnou. NASA zveřejnila krátké jednominutové video zachycující chování stupně a pozemních systémů na stanovišti B-2 ve Stennisově středisku během testu.

Předčasné ukončení testu však ponechalo několik hlavních milníků nevyzkoušených. Nádrže nebyly plně natlakované, hydraulické jednotky CAPU nebyly aktivovány, neproběhla ani finální proplachovací sekvence motorů RS-25. Po analýze dat, kontrole stupně včetně pěnové izolace a po určení přesné příčiny předčasného zastavení odpočítávání mělo být rozhodnuto o dalším postupu.

V následujících dnech se tedy pracovníci NASA zaměřili na přezkum časování a limitů pro uzavírání ventilu, které vycházelo z analytických modelů. Analýza odhalila, že automatický příkaz ukončit uzavírání ventilu o zlomek sekundy dříve byl vydán předčasně skutečně jen kvůli nesprávnému načasování. Sekvence v softwaru byla tedy opravena. Souběžně pracovníci zjišťovali, zda je možné provedený test považovat za dostatečný pro uskutečnění zážehu Green Run. Nedokončené milníky při testu plnění nádrží budou beztak provedeny během odpočítávání k zážehu a v případě problémů bude možné kdykoli test zastavit.

Výsledek diskuse, zda příští test ukončit v čase T-33 sekund, kdy měl skončit test plnění nádrží, nebo zda pokračovat zážehem všech čtyř motorů až do T+493 sekund (8 minut 13 sekund), byl oznámen 5. ledna. NASA bude pokračovat zážehem! Data ze všech dosavadních testů dala jistotu ve správnost tohoto rozhodnutí. Závěrečný test v sérii Green Run byl stanoven na 17. ledna. V těchto dnech je stupeň připravován pro zážeh a v člunech jsou doplňovány zásoby kapalného kyslíku a vodíku. Kontrola připravenosti na test proběhne jeden až dva dny před začátkem 48hodinové časové osy, která končí v čase T-0.

Až se podaří provést zážeh a z nádrží budou odstraněny zbytky pohonných hmot, lidé se vrátí na testovací stanoviště k zahájení renovace stupně. Suché části stupně, tedy přední lem, intertank a motorová sekce, které jsou během testu proplachovány čistým dusíkem, budou opět naplněny dýchatelným vzduchem. Pracovní plošiny na stanovišti budou sklopeny do vodorovné polohy a bude zajištěn přístup ke všem částem centrálního stupně. Pracovníci začnou otevírat přístupové průlezy do suchých částí.

S motory bude nutno provést čtyři druhy prací. Jednou z prvních věcí, které bude nutno udělat do 48 hodin, je začít sušit motory a odvádět vlhkost od jejich kritických částí. Druhým úkolem je zkontrolovat a zdokumentovat okamžitý stav hardwaru motorů. Cílem kontroly je zjistit, zda nedošlo k poškození, které senzory nezachytily. Inženýři chtějí nejprve vidět stav motorů, aby, až s nimi začnou pracovat, nevědomky nepřivodili nějaké jejich vedlejší poškození. Třetím úkolem je kontrola těsnosti všech 1080 trubek chladicí kapaliny v každé trysce motoru, které během zážehu ochlazovaly vnitřek trysky.

V případě, že najdou zdroj úniku, rozhodnou o způsobu opravy. Na tryskách jsou místa, u nichž by oprava zdroje úniku mohla trvat hodně času. Mezi možnostmi je oprava na místě, výměna částí motorů spojená s demontáží celého motoru, nebo oprava v montážní budově VAB v Kennedyho vesmírném středisku. Čtvrtým úkolem je vnitřní kontrola dna trysky motoru, hledání potenciálního znečištění a jeho vyčištění.

Zrenovovány budou i další části stupně, počítá se například s opravou tepelně izolační pěny. Hlavní příčinou rizika poškození stupně a nutnosti renovace je dlouhodobé tepelné zatížení na stanovišti B-2, které je odlišné oproti letící raketě. Při letu totiž raketa rychle opustí hustou atmosféru, čímž se tepelné zatížení sníží, zatímco při statickém testu provedeném na úrovni hladiny moře zůstává tepelné zatížení konstantní po celých osm minut práce motorů. Pro dodatečnou tepelnou ochranu během testu byla proto spodní část motorové sekce zakryta dočasnou ochrannou stříbrnou fólií.

NASA se snaží o minimalizaci doby mezi zážehem a umístěním stupně na člun Pegasus pro cestu na kosmodrom, protože některé opravy lze dokončit v budově VAB souběžně se sestavováním rakety. Podle provedených studií vychází délka časové osy inspekcí, kontrol těsnosti všech systémů a opravy stupně na stanovišti přibližně na 42 dnů. Po nezbytné renovaci bude stupeň nakonfigurován na přepravu, sejmut ze stanoviště a naložen do člunu Pegasus. Po zajištění nákladu se člun vydá na cestu do přístaviště poblíž VAB.

Uvnitř VAB bude stupeň přesunut do prostorné centrální chodby. Zde technici nakonfigurují části destrukčního systému rakety pro případ vychýlení dráhy z letové trajektorie. Přibližně tři týdny po příjezdu na kosmodrom má být stupeň zvednut a bude provedena jeho kontrola. Následně bude v sekci High Bay 3 integrován mezi dokončené pomocné vzletové stupně SRB, sestavené na mobilní vypouštěcí plošině. Předpokládá se, že souběžně s další integrací rakety bude dokončena renovace centrálního stupně po případném poškození zážehem Green Run. Renovace ve VAB má spočívat v případném servisu nebo výměně ovládacích prvků elektroniky a v dokončení opravy tepelně izolační pěny a motorů.

Na přelomu jara a léta má být na centrální stupeň usazen kuželový adaptér LVSA. Spodní část adaptéru bude pomocí přírub přišroubována k hornímu lemu centrálního stupně. Na horním lemu i na spodní hraně LVSA jsou příruby s otvory pro tři sta šedesát šroubů. Po sešroubování bude na příruby nanesena pěnová izolace. Postřik pěny bude aplikován ručně. LVSA se nyní nachází v sekci High Bay 2 ve VAB, kam byl přesunut ze sekce High Bay 4, aby uvolnil místo pro přípravu segmentů vzletových stupňů SRB. Ve stěně LVSA je několik přístupových průlezů, které umožňují vstup dovnitř adaptéru. Uvnitř jsou umístěny interiérové přístupové plošiny. Jakmile bude na LVSA připojen horní stupeň ICPS, umožní tyto plošiny přístup pracovníků k bateriím v ICPS a k letovému počítači pro řízení inerciální navigace. Později budou vnitřní pracovní plošiny odstraněny.

Horní stupeň ICPS je uskladněn v budově VAB. Jeho příští cesta povede na servisní pracoviště v budově MPPF (Multi-Payload Processing Facility). Zde budou naplněny dvě hydrazinové nádrže systému řízení polohy. Po dokončení servisu bude ICPS přepraven zpět do VAB k usazení na horní hranu adaptéru LVSA. Ke spojení obou dílů má dojít ještě před aplikací pěny v místě spoje centrálního stupně a LVSA.

Dalším dílem v sestavě je letový adaptér OSA (Orion Stage Adapter). Adaptér je připravován v budově SSPF (Space Station Processing Facility) na instalaci třinácti vědeckých cubesatů. Z důvodu této přípravy nebude letový OSA použit při integrovaném modálním testu rakety SLS, který proběhne v budově VAB. Za tímto účelem byl v listopadu dopraven z Waterton Canyon u Denveru na Kennedyho vesmírné středisko strukturální testovací exemplář adaptéru OSA. Jak si připomeneme v úvodu popisu příprav k pilotovanému obletu Měsíce Artemis II, strukturální testy ve Waterton Canyon byly dokončeny.

Integrovaný modální test v hale VAB bude zahrnovat kompletní raketu SLS s připevněným 34tunovým hmotnostním simulátorem Orionu a záchranné věžičky MSO (Mass Simulator for Orion). Simulátor má stejnou hmotnost a těžiště jako Orion. Byl postaven v Langleyho výzkumném středisku v Hamptonu ve Virginii. 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.

Mezitím bude u letového adaptéru OSA provedena funkční kontrola oddělovacího systému cubesatů. Bude zkontrolována i avionická jednotka adaptéru a signálem potvrzujícím instalaci bude ověřena elektrická kontinuita jednotlivých úložišť k emulátorům užitečných zatížení. Potom bude do avionické jednotky nahrán letový software. Po instalaci cubesatů budou těsně před přesunem adaptéru do budovy VAB nabity jejich baterie. Jakmile totiž bude na horní část adaptéru připojen Orion, bude přístup ke cubesatům uzavřen.

Dokončená kosmická loď Orion má být již v polovině ledna přesunuta z budovy O&C (Neil Armstrong Operations and Checkout Building) v Kennedyho vesmírném středisku do budovy MPPF. Zde budou nádrže systému RCS naplněny hydrazinem a oxidem dusičitým, ochlazovací smyčka pro výměník tepla servisního modulu bude naplněna čpavkem a freonem. Poté Orion zamíří do budovy LASF (Launch Abort System Facility) k integraci se záchrannou věžičkou LAS.

Po integrované modální zkoušce budou testovací exempláře OSA a MSO nahrazeny letovými. Dalším úkolem bude výměna elektronických krabic v ICPS. Sadu počítačů použitou pro integrované testy nahradí nová sada avioniky. Původní inerciální navigační sestava v ICPS je sice certifikovaná pro let, ale není to ta, která poletí při Artemis I.

Po dokončení těchto výměn 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. 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 budou provedena konečná uzavření v tepelné izolaci. Nakonec se sestava vrátí na rampu a přibližně po týdnu má dojít ke startu. Hlavní události v závěrečném desetiminutovém odpočítávání a startu shrnuje následující tříminutové video.

Artemis II – pilotovaný oblet Měsíce

Čím měl být při vývoji raketoplánu původně strukturální testovací exemplář STA-099, který byl ještě ve fázi výroby přestavěn na raketoplán OV-099 Challenger, tím je v programu Orion exemplář STA (Structural Test Article). Kabina STA byla vyrobena jako identická s letovými kabinami několik měsíců před kabinou Orionu pro Artemis I. V uplynulých letech prošla kabina STA ve Waterton Canyon u Denveru společně s testovacími exempláři servisního modulu a systému LAS řadou strukturálních zátěžových zkoušek při simulacích podmínek startu a letu na parkovací oběžnou dráhu s cílem prokázání odolnosti konstrukce. Šlo o řadu testů vibračních, akustických a pyrotechnických.

Celá sestava byla usazena na testovacím exempláři adaptéru OSA. Ten byl po skončení testů v listopadu 2020 letecky přepraven na Kennedyho vesmírné středisko, kde bude využit při integrovaných testech SLS pro Artemis I.

Strukturální testovací exemplář STA kabiny Orionu byl naopak přepraven kamionem do Langleyho výzkumného střediska v Hamptonu ve Virginii. Nyní je Orion vybavován dodatečnými senzory. Počátkem letošního roku zde bude provedena série zkoušek dopadů Orionu na vodní hladinu. Testy jsou součástí příprav na pilotovanou misi Artemis II. Budou proto ověřovány požadavky kladené na pilotovanou misi se zaměřením na bezpečnost lodi i posádky. Simulováno bude několik extrémnějších scénářů přistání. Účelem testů je sběr dat pro finální počítačové modely vlivu dopadů na vodu na konstrukci lodi.

Data z testů budou také použita ke zlepšení pohodlí astronautů při přistání mise Artemis II. Shozy kabin byly v Langley prováděny již dříve, vždy však šlo jen o hrubé modely Orionu. Teprve na základě výsledků těchto zkoušek vznikla konstrukce STA a letových exemplářů. Nadcházejícím testům jsme věnovali samostatný článek. V článku byly použity dobové fotografie maket z předchozích testů. Rozdíly oproti STA jsou zřejmé na první pohled.

NASA v prosinci vybrala tým osmnácti astronautů, kteří se budou připravovat na mise Artemis, mířící k Měsíci. Přibližně za rok by z této skupiny měli být vybráni tři členové posádky Artemis II. Čtvrtým členem posádky bude kanadský astronaut. Kanada má v současnosti čtyři aktivní astronauty. Na fotografii zleva Jeremy Hansen, Jennifer Sidey-Gibbons a Joshua Kutryk čekají na svoji první kosmickou misi, David Saint-Jacques byl členem dlouhodobé posádky ISS od prosince 2018 do června 2019.

Přibližně desetidenní mise Artemis II bude první po více než padesáti letech, při níž bude pilotovaná kosmická loď vyslána do blízkosti Měsíce. Posádka Orionu má při letu v roce 2023 vytvořit rekord v největší vzdálenosti za odvrácenou stranou Měsíce – 7400 kilometrů nad jeho povrchem.

V Johnsonově vesmírném středisku v Houstonu byl nedávno instalován simulátor Orionu určený pro trénink posádek. Astronauti, technici a letoví kontroloři budou v simulátoru nacvičovat scénáře misí k Měsíci a zpět na Zemi od startu až po přistání. Uvnitř simulátoru jsou sedadla, displeje a řídicí systém lodi.

Letová kabina Orionu pro Artemis II je připravována v budově O&C v Kennedyho vesmírném středisku. Do kabiny je instalována základní sada klíčových prvků avioniky pro navigaci a řízení, a také komponenty systému podpory životních podmínek ECLSS – systém odstraňování oxidu uhličitého a další podpůrné systémy pro posádku. 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.

Ve stejné budově probíhá také instalace sekundárních struktur v adaptéru modulu pro posádku CMA. Po dokončení bude provedena funkční zkouška adaptéru. Cílem testu je ověření připravenosti na spojení s evropským servisním modulem. Ten je připravován v hale společnosti Airbus Defence and Space v Brémách v Německu.

Ve vertikální integrační buňce v budově 110 továrny Michoud Assembly Facility v New Orleans by na konci tohoto čtvrtletí mohly být spojeny tři díly horní části centrálního stupně rakety SLS pro Artemis II.

Prvním dokončeným dílem je horní lem. Byla dokončena instalace vnitřního vybavení horního lemu včetně letových počítačů a na konci roku bylo dokončeno i funkční testování všech systémů. Testování bylo posledním milníkem, který bylo potřeba dokončit, než bude horní lem připraven na integraci s nádrží na kapalný kyslík.

Na nádrž na kapalný kyslík byla v buňce N budovy 131 nanesena tepelně izolační pěna. Po ořezání pěny byla kyslíková nádrž 6. listopadu přesunuta do rozlehlé budovy 103, v níž se nachází i „suché“ díly centrálního stupně. Nyní je nádrž vybavována senzory. V tomto čtvrtletí by měla být vybavena vnitřním stožárem snímače hladiny paliva a jímkou u spodní kupole. Poté proběhnou finální přípravy na spojení nádrže s ostatními horními díly centrálního stupně.

Uvnitř intertanku je dokončována instalace vedení kabelových svazků, potrubí, hadic a počítačové avioniky. Po dokončení projde i intertank funkčním testováním systémů a přípravou na integraci s kyslíkovou nádrží.

Nádrž na kapalný vodík je v buňce P budovy 131 natírána základovou barvou. Po přesunu do budovy 103 budou instalovány další senzory a proběhne příprava na instalaci potrubí. Poté bude nádrž přesunuta do buňky N budovy 131 k aplikaci tepelně izolační pěny. Po dokončení závěrečných prací bude nádrž spojena s horní sestavou tvořenou výše uvedenými třemi díly. I k tomu by mělo dojít v letošním roce.

Motorová sekce, nejkomplikovanější část stupně, je ve výrobní montáži. V sekci pokračuje integrace vnitřního vybavení. Byla dokončena montáž čtyř plošin, které budou držet většinu hardwaru hydraulického systému pro řízení vektoru tahu. Pokračuje instalace pneumatických a hydraulických systémů, a také svařování potrubí pro vedení pohonných hmot z nádrží do motorů. Po dokončení prací bude motorová sekce připojena k centrálnímu stupni.

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

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/…/full_width/public/thumbnails/image/dsc_8766.jpg
https://images-assets.nasa.gov/image/DSC_2868/DSC_2868~large.jpg
https://live.staticflickr.com/65535/48822515162_8ec75cf06c_c.jpg
https://live.staticflickr.com/65535/48843312461_3098a7f8f4_c.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/KSC-20201124-PH-GEB01_0186~medium.jpg
https://scontent-prg1-1.xx.fbcdn.net/…8d8a3b627993b5dfbb844d5fc19375f6&oe=600C4180
https://pbs.twimg.com/media/Enmk8s6UcAE5K-x?format=jpg
https://blogs.nasa.gov/kennedy/wp-content/uploads/sites/246/2017/04/MPPF_Interior-View.jpg
https://www.nasa.gov/…smoothinter_nasa_worm_r2_med.jpg
https://www.lockheedmartin.com/…/space/photo/feature/2017/orion/Orion-Group-40c.jpg
https://pbs.twimg.com/media/EpiYiyyVgAEOvqU?format=jpg
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/…/12/674ff4c4-2e32-4490-a702-0fc9b4200f7b.jpg
https://s3.amazonaws.com/images.spaceref.com/news/2020/ooorion_simulator.jpg
https://pbs.twimg.com/media/EnBihhtXEAAq27N?format=jpg
https://pbs.twimg.com/media/EqKQlORW8AESOIF?format=jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/maf_20200917_sls_34.jpg