Орион (космически кораб). Интересно: Космически кораб Орион Пилотираният космически кораб Орион на НАСА

Orion е американски пилотиран космически кораб с много мисии, частично използваем за многократна употреба, разработен от средата на 2000-те като част от програмата Constellation. Целта на тази програма беше да върне американците на Луната, а космическият кораб Orion беше предназначен да достави хора и товари до Международната космическа станция (МКС) и за полети до Луната, както и до Марс в бъдеще. В близките до Земята полети Orion трябва да замени космическата совалка, която завърши полетите си през 2011 г., и в бъдеще да осигури кацането на хора на Марс.

Първоначално в документите на НАСА корабът се нарича CEV (на английски: Crew Exploration Vehicle – пилотиран изследователски апарат). Тогава корабът получи официалното име в чест на известното съзвездие - „Орион“. От 2011 г. временното наименование на модифицирания кораб става MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle - многоцелево пилотирано превозно средство).

Първоначално тестовият полет на космическия кораб беше планиран за 2013 г., първият пилотиран полет с екипаж от двама астронавти беше планиран за 2014 г., а началото на полетите до Луната за 2019-2020 г. В края на 2011 г. се предполагаше, че първият полет без астронавти ще се състои през 2014 г., а първият пилотиран полет през 2017 г. През декември 2013 г. бяха обявени планове за първия безпилотен тестов полет (EFT-1) с помощта на Delta 4 ракета носител през септември 2014 г., първото безпилотно изстрелване с помощта на ракетата носител SLS е планирано за 2017 г. . През март 2014 г. първият безпилотен тестов полет (EFT-1), използващ носителя Delta 4, беше отложен за декември 2014 г.

Три парашута спускат спускаемия модул Orion на полигона на Юта в Аризона.

Проверка на системата за прекъсване на изстрелването на космически кораб в случай на аварийна ситуация.

Тестване на макет на космически кораб в аеродинамичен тунел.

Снимка на тест в аеродинамичен тунел.

Астронавтите овладяват макет на новия космически кораб в космическия център Джонсън в Хюстън, Тексас.

Двигателят на космическия кораб Orion се тества в тестовата база на Космическия център.

Снимки от проверки на двигателя.

Корабът тества изстрелването си в съоръжението на НАСА в Лангли.

Ракетата Ares1, предназначена да изведе в орбита космическия кораб Orion, се тества на полигона.

Астронавт се научава да монтира перила в космическия център Джонсън.

Специалисти от НАСА изследват модел на новия космически кораб след тестване в аеродинамичен тунел.

Тестовият модел на космическия кораб Orion е изпуснат от самолет в небето над Аризона.

Тестовият модел на космическия кораб Orion се спуска с парашут.

Тества се спускане с един парашут.

Меко кацане в планините на Аризона.

Топлинният щит на новия космически кораб.

Транспортният кораб Super Guppy на НАСА транспортира модул от космически кораб от Манчестър, Ню Хемпшир, до космическия център Кенеди във Флорида.

Разтоварване на космическия модул.

Сглобяване на нов космически кораб в космическия център Кенеди.

Спомагателната ракета е готова за тестове на полигона в Ню Мексико.

Спомагателната ракета е изстреляна от полигона в Ню Мексико.

Космическият кораб Orion преминава тестове за потапяне в басейн във военноморската станция Norfolk във Вирджиния.

Прототипът на космическия кораб Orion се тества във водите на Атлантическия океан.

Астронавт се учи да работи при нулева гравитация в космическия център Джонсън.

Проверка на стартовата система.

Заваряването се извършва със специална машина за заваряване.

Ускорителите са готови за тестване.

Ракетният двигател се тества в космическия център на НАСА в Мисисипи.

Тест на системата за контрол на положението на двигателя на космическия кораб Orion.

Напълно сглобен модул за екипаж в космическия център Кенеди на НАСА във Флорида.

Стартова площадка Кейп Канаверал, Флорида. Именно оттук новият космически кораб Orion ще направи първия си полет в космоса.

Плод на дългогодишен труд и обект на толкова дълги очаквания, Орион прекарва само 4 часа и 24 минути в полет. През това време той се издигна в орбита на височина 5800 километра и направи две обиколки около Земята. Служител, инженер Моли Уайт сподели с The Verge своята история за опита на създателите на кораба и идеите за съдбата на космическата програма на САЩ.

Преживявания

„Това беше невероятно! По време на обратното броене тълпата млъкна и всички затаихме дъх с надеждата, че всичко ще мине добре. И когато изстреля, толкова шумно, толкова огромно... беше просто невъобразимо!”, споделя впечатленията си учен, участвал в подготовката на Орион за изстрелване.

Моли Уайт буквално отброи месеците, дните, часовете и минутите до изстрелването на Орион, космическият кораб, който ще бъде първият, който ще изведе хората извън орбитата на Земята от повече от четири десетилетия.

„Последните няколко дни просто наблюдавахме и чакахме и се вълнувахме все повече и повече“, каза Уайт, имайки предвид първоначалното отмяна на изстрелването поради силен вятър и редица технически проблеми.

Спомени

Служител на НАСА си спомня, че още като малко момиче много искала да работи в НАСА. Тя обожаваше дядовците си, и двамата бяха инженери. В училище Уайт постига известен успех по математика и природни науки, но тя развива специална любов към космоса, след като работи по проект в средното училище, който момичето посвети на космоса.

Настоящият полет на Орион стана важен за Уайт, тъй като от самото начало на работата си в НАСА тя нямаше късмет: космическата програма за изследване на Луната (корабите Арес I и Арес V), за която тя получи работа в агенцията още в първия й работен ден беше отменена от ръководството на САЩ като част от съкращаването на разходите.

Орион е надеждата на НАСА

„Има много залог, ние наистина се нуждаем от тези данни, за да прецизираме дизайна на нашето устройство и да разберем как определени компоненти на Orion взаимодействат помежду си. Да, имаме модели, симулатори, но въпреки факта, че сме се постарали, има възможност да сме пропуснали нещо важно или дори да не сме подозирали. Не можете да знаете това, което не знаете, нали?“, казва инженерът.

4-местният космически кораб Orion с тегло 8,6 тона е обещаващ американски космически кораб, разработен от Lockheed Martin. По време на първия тестов полет НАСА очакваше да тества надеждността на термичната си защита: тъй като устройството ще навлезе в плътните слоеве на атмосферата със скорост от 32 хиляди километра в час, термичната защита трябва да издържа на нагряване до 2200 градуса по Целзий.

Според Уайт експерименталният полет е трябвало да бъде тест за парашутната система на кораба, която отговаря за мекото кацане. Важен момент беше и проверката на надеждността на системата за радиационна защита, която е вградена в елементите на тялото на капсулата.

Настоящото изстрелване е следващата стъпка в дългосрочна програма за разработване на кораби от ново поколение. НАСА не разполага с финансовите ресурси, които имаше за лунната програма през 60-те години на миналия век, така че агенцията се движи по този път бавно и с голяма предпазливост. Според експерти цената на програмата Orion е 15 милиарда долара. НАСА вече е похарчила 5 милиарда долара за програмата от 2005 до 2009 г.

Успешно завършване на полета

„Орион се завърна на Земята!“, каза водещият Роб Навиас.

Капсулата на космическия кораб се пръсна в Тихия океан на около хиляда километра от пристанището на Сан Диего. Капсулата е открита от специалисти на НАСА и военни моряци от многоцелевия кораб USS Anchorage.

Второто тестово изстрелване на Orion ще се състои след четири години и ще включва полет до Луната. Очаква се през 2021 г. апаратът да качи астронавти на борда си и да се отправи към Червената планета.

2018-09-17. Космическата агенция на САЩ публикува 5 проблемни въпроса по време на полети до Марс.
Първо, полетът на човек до Марс е много трудна и сложна задача. В тази връзка, за да превърне тези планове от фантазии във факти, космическата агенция на САЩ извърши условна класификация на проблемните въпроси в пет класа, а именно:
1. Радиация.Първата опасност, която ще съпътства астронавтите при полет до Марс, е най-трудна за визуализиране, но е един от основните проблеми. Това се обяснява главно с факта, че полетът до Марс ще се проведе извън естествената защита на Земята и следователно членовете на екипажа ще имат повишен риск от рак, увреждане на централната нервна система, промени в когнитивните функции, намалени двигателни умения, и т.н. Трябва да се отбележи, че настоящата Въпреки че международната космическа станция е защитена от магнитното поле на Земята, те все пак са изложени на десет пъти повече радиация, отколкото на повърхността на планетата, но все пак по-малко, отколкото в дълбокия космос.
За да смекчат тази опасност, космическите кораби на НАСА ще имат радиационна защита и системи за дозиметрия и предупреждение. Освен това агенцията провежда изследвания на медицински противодействия за защита срещу радиация, като например фармацевтични продукти.
2. Изолация и лишаване от свобода.Поведенческите проблеми сред група хора, които са в затворено пространство за дълъг период от време, са неизбежни, дори ако говорим за специално обучени и обучени членове на екипажа на космически кораб. В тази връзка агенцията работи върху внимателен подбор и обучение на екипажи, което ще сведе до минимум този риск дори при полети, които ще продължат от няколко месеца до няколко години.
В същото време на Земята имаме лукса да използваме мобилни телефони, за да комуникираме почти моментално с всички около нас. В същото време, когато летят до Марс, астронавтите ще бъдат по-изолирани, отколкото можем да си представим.
Намаленият обем на съня, денонощната десинхронизация и умората могат да влошат проблемите и да доведат до отрицателни последици за здравето и следователно да доведат до ненулеви рискове за крайната цел на мисията.
За да елиминира тази опасност, НАСА разработва методи за наблюдение на здравословното състояние и процеса на адаптиране на астронавтите към условията на полет и подобрява различни инструменти и технологии за използване в условия на полет за ранно откриване и лечение. Изследвания се провеждат и в областта на работното натоварване, производителността на труда, светлинната терапия (планирана да се използва за циркадно подреждане) и др.
3. Разстояние от Земята.Третата и може би най-очевидна опасност е разстоянието. Средно Марс е на 140 милиона мили от Земята. Вместо тридневно пътуване до Луната, астронавтите ще бъдат в космоса около три години. В същото време съществуващата в момента статистика е получена главно чрез наблюдение на състоянието на астронавтите на борда на МКС, което не винаги е сравнимо с полет до Марс. Освен това, ако възникне извънредна ситуация на станцията, астронавтите винаги ще могат да се върнат на Земята в рамките на няколко часа. В допълнение, товарни транспортни кораби снабдяват станцията с пресни продукти, медицинско оборудване и други ресурси на текуща база.
В тази връзка планирането и самодостатъчността са много важни ключове за провеждането на успешна мисия на Марс, а самите астронавти, в условията на дълго предаване на данни на Земята (до 20 минути), трябва да бъдат подготвени и способни да решават проблеми самостоятелно.
4. Земно притегляне.Промените в гравитацията са четвъртата опасност за астронавтите. На Марс членовете на екипажа ще трябва да живеят две години в условия на гравитация, което е значително по-малко, отколкото на Земята. Освен това по време на шестмесечния полет изобщо няма да има гравитация. Трябва също да се отбележи, че когато астронавтите най-накрая се върнат у дома, те ще трябва да преминат курс на рехабилитация. Проблемните аспекти на полета също включват факта, че по време на излитане и кацане астронавтите ще изпитат временно увеличение на гравитацията.
За да отстрани горните недостатъци, НАСА провежда изследвания както на методите за предотвратяване на остеопорозата, така и на методите за нейното лечение. Също така, като част от намаляването на този вид риск, се провеждат изследвания в областта на човешкия метаболизъм.
5. Враждебна и затворена среда.Космическият кораб е не само дом за астронавтите, но и машина. Американската космическа агенция признава, че екосистемата вътре в космическия кораб играе важна роля за астронавтите и следователно адекватно оценява важността на условията на живот, включително: температура, налягане, осветление, шум и обем на отделението под налягане. Изключително важно е астронавтите да получават необходимата храна, сън и упражнения по време на полета. В тази връзка американската космическа агенция разработва технологии, които ще трябва да включват системи за мониторинг на всички параметри на местообитанието на астронавтите, от мониторинг на качеството на въздуха до мониторинг на микроорганизми.

Какво се случва, ако поставите предмет върху експлозивен заряд? Всекидневната логика диктува, че той или ще бъде унищожен от експлозия, или (ако е достатъчно силен) ще бъде изхвърлен на известно разстояние. Ами ако вместо експлозив имаме ядрена бомба, а вместо предмет имаме космически кораб? Тогава ще получим проект за космическия кораб Orion, който е разработен през 50-те години от учени от лабораторията в Лос Аламос...

Преди да опишем същността на концепцията, си струва да направим кратка историческа екскурзия в средата на 20 век. До края на 50-те години в Съединените щати нямаше нито една организация, която да се занимава с проблемите на космическата програма. Вместо това имаше редица конкуриращи се организации към различни министерства и отдели. Но изстрелването на първия Спутник от СССР (което се оказа шок за много обикновени хора - цитат от произведението Стивън Кингвъзможно) и няколко нашумели провала на програмата Vanguard принудиха президента Айзенхауер да реши да създаде национална организация, в която да бъдат концентрирани всички ресурси, предназначени за космическата надпревара. Тази организация стана известна НАСА, която получи на свое разположение всички обещаващи космически проекти, които се разработват по това време.

Един от тях беше космическият кораб Орион. Същността му беше следната: корабът е оборудван с мощна плоча, монтирана зад кърмата. Ядрените бомби с ниска мощност (от 0,01 до 0,35 килотона) трябваше да бъдат равномерно изхвърлени в посока, обратна на полета на кораба, и да се взривят на относително кратко разстояние (до 100 m). Отражателната плоча приемаше импулса и го предаваше на кораба чрез система от амортисьори (или без тях, за безпилотни версии). От повреда от светлинна светкавица, потоци от гама лъчи и високотемпературна плазма, отразяващата плоча трябваше да бъде защитена с покритие от графитен лубрикант, който ще се пръска отново след всяка детонация.

Принципна схема на кораба

Твърде луд, за да е осъществим? Не бързайте със заключенията. Факт е, че в концепцията за „самолет на експлозия“ имаше звуково зърно. Химическите ракети, които и до днес са единственото средство за доставяне на товари в космоса, се характеризират с унищожително ниска ефективност. Това се дължи на факта, че те имат скорост на изпускане на реактивната маса от приблизително 3-4 km/s, което означава, че е необходимо да се предвидят n етапа в дизайна на кораба, за да се ускори до скорост от 3n км/сек. Това води до факта, че, да речем, за да доставите на повърхността на Луната спускаем модул с астронавти с тегло два тона, трябва да построите тристепенна ракета с височина 110 м и да изгорите над 2600 тона гориво. Детонацията на ядрен заряд, в зависимост от неговата мощност, може да даде специфичен импулс от 100 до 30 000 km / s, което прави възможно създаването на кораб, чиито експлоатационни характеристики радикално ще надминат цялото оборудване, създавано някога.

Като част от проекта бяха проведени някои макетни тестове. По-специално, експеримент с конвенционални заряди и 100-килограмов модел на кораба показа, че такъв полет може да бъде стабилен. Освен това по време на ядрените опити на атола Ениветак на 9 метра от епицентъра на експлозията са поставени покрити с графит стоманени сфери. След експлозията те бяха открити непокътнати: тънък слой графит се беше изпарил от повърхността им, което доказа, че предложената схема за използване на графитна смазка за защита на плочата е принципно възможна.

Освен това през август 1957 г. е проведен своеобразен „експеримент“. По време на подземни ядрени опити в славния щат Невада, 900-килограмова стоманена плоча, покриваща шахта, в дъното на която е детониран ядрен заряд, буквално е изхвърлена от ударна вълна в атмосферата със скорост от приблизително 66 km/s ( измерено от камери за наблюдение). Мненията за по-нататъшната съдба на плочата са различни - някои ентусиасти смятат, че тя е първият изкуствен обект, излязъл в космоса, по-реалистично е, че тя просто е изгоряла в атмосферата. Във всеки случай е абсолютно ясно, че енергията на ядрената експлозия е позволила да се постигнат скорости, несравними с конвенционалните ракети.

Един от участниците в работната група за разработване на програмата беше известен учен Фрийман Дайсън, който смята, че използването на химически ракети е просто неразумно и твърде скъпо - по-специално той ги сравнява с дирижабли от 30-те години, докато корабът Орион с модерен Боинг. Мотото на неговата работна група беше „Марс до 1965 г., Сатурн до 1970 г.!“ И този лозунг не беше толкова самоуверен, колкото може да изглежда на пръв поглед.

Фрийман Дайсън

По-специално, най-простата версия на Orion ще има стартова маса от 880 тона и ще може да достави 300 тона товар в орбита на цена от $150 за килограм и 170 тона товар до Луната (сравнете с възможностите и цената на Saturn 5 ). Модификация за междупланетни полети ще има изстрелващо тегло от 4000 тона, използвайки 0,14 килотона бомби и може да превозва 800 тона полезен товар и 60 пътници до Марс. Както показват изчисленията, полетът до Сатурн с връщане на Земята ще продължи само 3 години.

Може да възникне разумен въпрос: как такъв колос ще бъде изстрелян от Земята? Първоначално Орион трябваше да бъде изстрелян от ядрения полигон Jackass Flats в същия славен щат Невада. Корабът с форма на куршум ще бъде монтиран на 8 изстрелващи кули с височина 75 метра, за да се избегне повреда от ядрена експлозия на повърхността. При изстрелването всяка секунда трябваше да се произвежда една експлозия с мощност 0,1 kt. След навлизането в орбита калибърът на зарядите се увеличава.

Но си струва да се отбележи, че създателите на Орион не се ограничават до междупланетни полети. Фрийман Дайсън предложи няколко проекта за експлозия, която може да се използва за междузвездни полети.

Изчисленията на Дайсън показват, че използването на мегатонни водородни бомби ще ускори 400 000-тонен кораб до 3,3% от скоростта на светлината. От общото тегло на кораба 50 000 тона ще бъдат разпределени за полезния товар - останалото ще бъде за 300 000 ядрени заряда, необходими за полет и графитна смазка ( Карл СейгънМежду другото, той предположи, че такъв кораб би бил отличен начин да се отървете от световните запаси от ядрени оръжия). Полетът до Алфа Кентавър ще отнеме 130 години. Съвременните изчисления показват, че правилният дизайн на кораба и зарядите ще позволи да се постигне някъде около 8% -10% от скоростта на светлината, което ще му позволи да достигне най-близката звезда за 40-45 години. Цената на такъв проект в средата на 60-те години се оценяваше на 10% от тогавашния БВП на САЩ (около 2,5 трилиона долара по наши цени).

Разбира се, проектът имаше редица проблеми, които трябваше да бъдат решени по някакъв начин. Първият и най-очевиден е радиоактивното замърсяване на Земята при изстрелването. За да се изпрати 4000-тонен кораб на междупланетна експедиция, трябваше да бъдат взривени 800 бомби. Според най-песимистичните оценки това би довело до замърсяване, еквивалентно на детонацията на 10-мегатонна ядрена бомба. Според по-оптимистичните оценки, използването на по-ефективни заряди, които произвеждат по-малко радиация, може значително да намали тази цифра. Между другото, цената на самите бомби не би била толкова голяма - само 7% от цената на междуконтиненталните балистични ракети идва от самите бойни глави. Много повече се харчат за неговия корпус, системи за насочване, гориво и поддръжка. Смята се, че цената на един малък ядрен заряд за Орион би била 300 000 долара по съвременни цени.

Второ, оставаше въпросът за създаването на надеждна амортисьорна система, която да предпазва кораба и екипажа от прекомерни претоварвания, както и защита на екипажа от радиация и оборудване от електромагнитни импулси.

Трето, съществуваше риск от повреда на защитната плоча и самия кораб от отломки и шрапнели от ядрена експлозия.

След създаването на НАСА проектът получава известно време малко финансиране, но след това е прекратен. В борбата на идеологиите, която се разгръща през онези години, поддръжниците Вернер фон Браунс концепцията за мощни химически ракети. Оттогава идеята за използване на експлозиви никога не е получавала сериозна подкрепа в агенцията, което авторите на Orion винаги са смятали за голяма грешка.

Въпреки това, в допълнение към идеологията, голяма роля изигра фактът, че създателите в много отношения са изпреварили времето си - нито тогава, нито сега човечеството е имало спешна нужда от едновременно изстрелване на хиляди тонове товар в орбита. Освен това, като се има предвид колко популярно е екологичното движение сега, е изключително трудно да си представим, че някой политик ще даде зелена светлина на такъв ядрен полет. Официалният край на историята на проекта е поставен през 1963 г., когато СССР и САЩ подписват договор за забрана на ядрените опити (включително във въздуха и космоса). Беше направен опит да се вмъкне специална клауза в текста за кораби като Orion, но СССР отказа да направи изключения от общото правило.

Но както и да е, този тип кораб засега е единственият проект за космически кораби, който може да бъде създаден на базата на съществуващи технологии и да доведе до научни резултати в близко бъдеще. Никакви други видове двигатели за космически кораби, които са технологично възможни на този етап, не осигуряват приемливо време за получаване на резултати. И всички останали предложени концепции - фотонният двигател, звездните кораби с антиматерия от клас Валкирия - имат голям брой нерешени проблеми и предположения, които правят възможното им прилагане въпрос на далечно бъдеще. Няма нужда да говорим за толкова обичаните от писателите на научна фантастика червееви дупки и WARP двигатели – колкото и да е приятна идеята за мигновено движение, за съжаление, всичко това си остава чиста научна фантастика.

Някой веднъж каза, че въпреки че Орион (и неговите идеологически последователи) сега са само теоретична концепция, той винаги остава в резерв в случай на спешност, която би наложила изпращане в космоса на голям кораб. Самият Дайсън вярваше, че такъв кораб ще осигури оцеляването на човешката раса в случай на някаква глобална катастрофа и прогнозира, че при тогавашното ниво на икономически растеж човечеството може да започне междузвездни полети след 200 години.

Оттогава са изминали 50 години и засега няма ясни предпоставки тази прогноза да се сбъдне. Но от друга страна, никой не може да бъде сигурен какво крие бъдещето – и кой знае, може би след време, когато човечеството има реална нужда от изстрелване на големи кораби в орбита, всички тези проекти ще бъдат изтупани от прахта. Основното е, че причината за това няма да бъде някаква извънредна ситуация, а икономически съображения и желанието най-накрая да се опитаме да напуснем родителската си люлка и да отидем при други звезди.