Orion (rymdskepp). Intressant: Orion rymdfarkost NASA:s Orion bemannade rymdfarkost

Orion är en multi-mission, delvis återanvändbar amerikansk bemannad rymdfarkost utvecklad sedan mitten av 2000-talet som en del av Constellation-programmet. Målet med detta program var att återvända amerikaner till månen, och rymdfarkosten Orion var avsedd att leverera människor och last till den internationella rymdstationen (ISS) och för flygningar till månen, såväl som till Mars i framtiden. I nära jorden-flygningar bör Orion ersätta rymdfärjan, som avslutade sina flygningar 2011, och i framtiden säkerställa att människor landar på Mars.

Från början, i NASA-dokument, kallades fartyget CEV (engelska: Crew Exploration Vehicle - bemannat forskningsfordon). Sedan fick fartyget det officiella namnet för att hedra den berömda konstellationen - "Orion". Sedan 2011 har det tillfälliga namnet på det modifierade fartyget blivit MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle - multi-purpose bemannad fordon).

Ursprungligen var rymdfarkostens testflygning planerad till 2013, den första bemannade flygningen med en besättning på två astronauter var planerad till 2014 och starten av flygningar till månen 2019-2020. I slutet av 2011 antogs det att den första flygningen utan astronauter skulle ske 2014, och den första bemannade flygningen 2017. I december 2013 tillkännagavs planerna för den första obemannade testflygningen (EFT-1) med Delta 4 bärraket i september 2014, den första obemannade uppskjutningen med SLS bärraket är planerad till 2017. . I mars 2014 sköts den första obemannade testflygningen (EFT-1) med Delta 4-bäraren upp till december 2014

Tre fallskärmar sänker Orion-landaren vid Utah Proving Ground i Arizona.

Kontrollera systemet för att avbryta uppskjutningen av en rymdfarkost i händelse av en nödsituation.

Testar en mock-up av ett rymdskepp i en vindtunnel.

Foto av ett vindtunneltest.

Astronauter behärskar en mock-up av den nya rymdfarkosten vid Johnson Space Center i Houston, Texas.

Orion-rymdfarkostens motor testas i Space Centers testanläggning.

Bilder på motorkontroller.

Fartyget testar sin uppskjutning vid NASA:s Langley-anläggning.

Ares1-raketen, designad för att skjuta upp Orion-rymdfarkosten i omloppsbana, testas på testplatsen.

En astronaut lär sig att installera ledstänger på Johnson Space Center.

NASA-specialister undersöker en modell av den nya rymdfarkosten efter vindtunneltestning.

En testmodell av rymdfarkosten Orion släpps från ett plan på himlen över Arizona.

En testmodell av rymdfarkosten Orion går ner i fallskärm.

Nedstigning med en fallskärm testas.

Mjuk landning i bergen i Arizona.

Den nya rymdfarkostens värmesköld.

NASA:s Super Guppy transportfartyg transporterar en rymdfarkostsmodul från Manchester, New Hampshire till Kennedy Space Center i Florida.

Avlastning av rymdmodulen.

Montering av en ny rymdfarkost vid Kennedy Space Center.

Hjälpraketen är klar för testning på testplatsen i New Mexico.

Hjälpraketen avfyrades från testplatsen i New Mexico.

Rymdfarkosten Orion genomgår nedsänkningstestning i poolen vid Norfolk Naval Station i Virginia.

Prototypen av rymdfarkosten Orion testas i Atlanten.

En astronaut lär sig att operera i noll gravitation på Johnson Space Center.

Kontrollera startsystemet.

Svetsning utförs med en speciell svetsmaskin.

Acceleratorerna är redo för testning.

Raketmotorn testas vid NASA Space Center i Mississippi.

Test av Orion rymdfarkostmotor attitydkontrollsystem.

En färdigmonterad besättningsmodul vid NASA:s Kennedy Space Center i Florida.

Startplatta Cape Canaveral, Florida. Det är härifrån som den nya rymdfarkosten Orion kommer att göra sin första flygning ut i rymden.

Frukten av många års arbete och föremålet för så långa förväntningar, tillbringade Orion bara 4 timmar och 24 minuter i flygningen. Under denna tid steg den upp i en omloppsbana på en höjd av 5800 kilometer och gjorde två omlopp runt jorden. Anställd, ingenjör Molly White delade med The Verge sin berättelse om erfarenheterna av skeppets skapare och idéer om ödet för det amerikanska rymdprogrammet.

Erfarenheter

"Det var otroligt! Under nedräkningen tystnade publiken och vi höll alla andan i hopp om att allt skulle gå bra. Och när det sjösattes, så högt, så enormt... det var helt enkelt ofattbart!” en vetenskapsman som deltog i förberedelserna av Orion för lansering delar med sig av sina intryck.

Molly White räknade bokstavligen ner månaderna, dagarna, timmarna och minuterna fram till lanseringen av Orion, rymdfarkosten som kommer att vara den första att ta människor bortom jordens omloppsbana på mer än fyra decennier.

"De senaste dagarna har vi bara tittat och väntat och blivit mer och mer exalterade", sa White och syftade på att lanseringen initialt ställdes in på grund av kraftiga vindar och ett antal tekniska problem.

Minnen

En NASA-anställd minns att hon redan som liten flicka verkligen ville jobba på NASA. Hon avgudade sina farfäder, som båda var ingenjörer. I skolan nådde White viss framgång i matematik och naturvetenskap, men hon utvecklade en speciell kärlek till rymden efter att ha arbetat med ett projekt i mellanstadiet, som flickan ägnade åt rymden.

Den nuvarande Orion-flygningen har blivit betydelsefull för White, eftersom hon redan från början av sitt arbete på NASA inte hade någon tur: rymdprogrammet för utforskning av månen (fartygen Ares I och Ares V), för vilket hon fick jobb på byrån, på hennes allra första dag på jobbet, avbröts av USA:s ledning som en del av kostnadsbesparingarna.

Orion är NASA:s hopp

"Det är mycket som står på spel, vi behöver verkligen denna data för att förfina designen av vår enhet och ta reda på hur vissa komponenter i Orion interagerar med varandra. Ja, vi har modeller, simulatorer, men trots att vi gjorde vårt bästa finns det en möjlighet att vi kan ha missat något viktigt, eller som vi inte ens misstänkte. Du kan inte veta vad du inte vet, eller hur?” säger ingenjören.

Den 4-sitsiga Orion-farkosten, som väger 8,6 ton, är en lovande amerikansk rymdfarkost utvecklad av Lockheed Martin. Under den första testflygningen förväntade sig NASA att testa tillförlitligheten av sitt termiska skydd: eftersom enheten kommer in i de täta lagren av atmosfären med en hastighet av 32 tusen kilometer i timmen, måste det termiska skyddet tåla uppvärmning upp till 2200 grader Celsius.

Enligt White skulle experimentflygningen vara ett test för fartygets fallskärmssystem, som ansvarar för en mjuklandning. En viktig punkt var också att kontrollera tillförlitligheten hos strålskyddssystemet, som är inbyggt i kapselkroppens delar.

Den nuvarande lanseringen är nästa steg i ett långsiktigt program för utveckling av nya generationens fartyg. NASA har inte de ekonomiska resurser som den hade för månprogrammet på 1960-talet, så byrån går långsamt och med stor försiktighet längs denna väg. Enligt experter är kostnaden för Orion-programmet 15 miljarder dollar. NASA har redan spenderat 5 miljarder dollar på programmet från 2005 till 2009.

Lyckat slutförande av flygningen

"Orion har återvänt till jorden!" sa sändaren Rob Navias.

Rymdskeppskapseln stänkte ner i Stilla havet cirka tusen kilometer från hamnen i San Diego. Kapseln upptäcktes av NASA-specialister och militärseglare från multifunktionsfartyget USS Anchorage.

Orions andra testuppskjutning kommer att ske på fyra år och kommer att innebära en flygning till månen. Det förväntas att enheten 2021 kommer att ta ombord astronauter och åka till den röda planeten.

2018-09-17. US Space Agency har publicerat 5 problematiska nummer under flygningar till Mars.
För det första är en mänsklig flygning till Mars en mycket svår och komplex uppgift. I detta avseende, för att förvandla dessa planer från fantasier till fakta, har den amerikanska rymdorganisationen genomfört en villkorlig klassificering av problematiska frågor i fem klasser, nämligen:
1. Strålning. Den första faran som kommer att följa med astronauter på en flygning till Mars är den svåraste att visualisera, men det är ett av huvudproblemen. Detta förklaras främst av det faktum att flygningen till Mars kommer att ske utanför jordens naturliga skydd, och därför kommer besättningsmedlemmar att ha ökade risker för cancer, skador på centrala nervsystemet, förändringar i kognitiva funktioner, nedsatt motorik, etc. Det bör noteras att strömmen Även om den internationella rymdstationen är skyddad av jordens magnetfält, utsätts de ändå för tio gånger mer strålning än på planetens yta, men ändå mindre än i rymden.
För att mildra denna fara kommer NASAs rymdfarkoster att ha strålskydd och dosimetri och varningssystem. Dessutom bedriver myndigheten forskning om medicinska motåtgärder för att skydda mot strålning, till exempel läkemedel.
2. Isolering och fängelse. Beteendeproblem bland en grupp människor som befinner sig i ett slutet utrymme under lång tid är oundvikliga, även om vi talar om specialutbildade och utbildade besättningsmedlemmar på rymdfarkoster. I detta avseende arbetar byrån med noggrant urval och utbildning av besättningar, vilket kommer att minimera denna risk även under flygningar som kommer att pågå från flera månader till flera år.
Samtidigt har vi på jorden lyxen att använda mobiltelefoner för att kommunicera nästan direkt med alla omkring oss. Samtidigt, när de flyger till Mars, kommer astronauter att vara mer isolerade än vi kan föreställa oss.
Minskad sömnvolym, dygnsrytm desynkronisering och trötthet kan förvärra problemen och leda till negativa hälsokonsekvenser, och därför leda till risker som inte är noll för det ultimata uppdragsmålet.
För att eliminera denna fara utvecklar NASA metoder för att övervaka hälsotillståndet och processen för anpassning av astronauter till flygförhållanden, och förbättrar olika verktyg och tekniker för användning under flygförhållanden för tidig upptäckt och behandling. Det bedrivs också forskning inom områdena arbetsbelastning, arbetsproduktivitet, ljusterapi (planerad att användas för dygnsrytm) etc.
3. Avstånd från jorden. Den tredje och kanske mest uppenbara faran är avståndet. I genomsnitt är Mars 140 miljoner miles från jorden. Istället för en tredagarsresa till månen kommer astronauter att vara i rymden i cirka tre år. Samtidigt erhölls den nuvarande statistiken främst genom att övervaka tillståndet för astronauter ombord på ISS, vilket inte alltid är jämförbart med en flygning till Mars. Dessutom, om en nödsituation uppstår vid stationen, kommer astronauterna alltid att kunna återvända till jorden inom några timmar. Dessutom förser lasttransportfartyg löpande stationen med färskvaror, medicinsk utrustning och andra resurser.
I detta avseende är planering och självförsörjning mycket viktiga nycklar för att genomföra ett framgångsrikt Mars-uppdrag, och astronauterna själva, under förhållanden med lång dataöverföring till jorden (upp till 20 minuter), måste vara förberedda och kunna lösa problem självständigt.
4. Allvar. Förändringar i gravitationen är den fjärde faran för astronauter. På Mars kommer besättningsmedlemmarna att behöva leva i två år under gravitationsförhållanden, vilket är betydligt mindre än på jorden. Dessutom kommer det inte att finnas någon gravitation alls under den sex månader långa flygningen. Det bör också noteras att när astronauterna äntligen kommer hem kommer de att behöva genomgå en rehabiliteringskurs. Problematiska aspekter av flygningen inkluderar också det faktum att astronauter under start och landning kommer att uppleva en tillfällig ökning av gravitationen.
För att eliminera ovanstående brister bedriver NASA forskning om både metoder för att förebygga osteoporos och metoder för att behandla den. Som en del av att minska denna typ av risk bedrivs forskning inom området mänsklig metabolism.
5. Fientliga och slutna miljöer. Rymdskeppet är inte bara ett hem för astronauter, utan också en maskin. Den amerikanska rymdorganisationen inser att ekosystemet inuti rymdfarkosten spelar en viktig roll för astronauter, och bedömer därför på ett adekvat sätt vikten av levnadsförhållanden, inklusive: temperatur, tryck, belysning, buller och trycksatt fackvolym. Det är oerhört viktigt att astronauter får nödvändig mat, sömn och motion under flygningen. I detta avseende utvecklar den amerikanska rymdorganisationen teknik som kommer att behöva inkludera övervakningssystem för alla parametrar i astronauternas livsmiljö, från övervakning av luftkvalitet till övervakning av mikroorganismer.

Vad händer om du placerar ett föremål ovanpå en sprängladdning? Vardagslogiken säger att den antingen kommer att förstöras av en explosion, eller (om den är tillräckligt stark) kommer att kastas en bit. Tänk om vi istället för sprängämnen har en kärnvapenbomb, och istället för ett föremål har vi ett rymdskepp? Då får vi ett projekt för rymdfarkosten Orion, som utvecklades på 50-talet av forskare från Los Alamos Laboratory...

Innan essensen av konceptet beskrivs är det värt att ta en kort historisk utflykt in i mitten av 1900-talet. Fram till slutet av 1950-talet fanns det ingen enda organisation i USA som skulle ta itu med frågor om rymdprogrammet. Istället fanns det ett antal konkurrerande organisationer under olika departement och departement. Men lanseringen av den första Sputniken av Sovjetunionen (som visade sig vara en chock för många vanliga människor - ett levererande citat från verket Stephen King möjligt) och flera uppmärksammade misslyckanden i Vanguard-programmet tvingade president Eisenhower att besluta sig för att skapa en nationell organisation inom vilken alla resurser som tilldelats rymdkapplöpningen skulle koncentreras. Denna organisation blev den välkända NASA, som fick till sitt förfogande alla lovande rymdprojekt som utvecklades vid den tiden.

En av dem var rymdfarkosten Orion. Dess kärna var följande: fartyget är utrustat med en kraftfull platta installerad bakom aktern. Kärnvapenbomber med låg effekt (från 0,01 till 0,35 kiloton) var tänkt att skjutas ut jämnt i motsatt riktning mot fartygets flygning och detoneras på relativt kort avstånd (upp till 100 m). Den reflekterande plattan tog emot impulsen och överförde den till fartyget genom ett system av stötdämpare (eller utan dem, för obemannade versioner). Från skador från ljusblixtar, gammastrålar och högtemperaturplasma, måste den reflekterande plattan skyddas av en beläggning av grafitsmörjmedel, som skulle sprutas om efter varje detonation.

Schematiskt diagram av fartyget

För galet för att vara genomförbart? Ha inte bråttom att dra slutsatser. Faktum är att det fanns ett ljudkorn i konceptet "explosionsplan". Kemiska raketer, som än i dag är det enda sättet att leverera last ut i rymden, kännetecknas av förödande låg effektivitet. Detta beror på att de har en jetmassavgashastighet på cirka 3-4 km/s, vilket innebär att det är nödvändigt att tillhandahålla n steg i konstruktionen av fartyget om det ska accelereras till en hastighet av 3n km/s. Detta leder till det faktum att, säg, för att leverera en nedstigningsmodul med astronauter som väger två ton till månens yta, måste du bygga en trestegsraket 110 m hög och bränna över 2600 ton bränsle. Detonation av en kärnladdning, beroende på dess kraft, kan ge en specifik impuls från 100 till 30 000 km/s, vilket gör det möjligt att skapa ett fartyg vars prestandaegenskaper radikalt skulle överträffa all utrustning som någonsin skapats.

Som en del av projektet genomfördes några mock-up-tester. I synnerhet ett experiment med konventionella laddningar och en 100-kilos modell av fartyget visade att en sådan flygning kan vara stabil. Under kärnvapenproven vid Enewetak-atollen placerades dessutom grafitbelagda stålsfärer 9 meter från explosionens epicentrum. Efter explosionen hittades de intakta: ett tunt lager grafit hade avdunstat från deras ytor, vilket visade att det föreslagna schemat att använda grafitsmörjmedel för att skydda plattan i princip var möjligt.

Dessutom genomfördes ett slags "experiment" i augusti 1957. Under underjordiska kärnvapenprovningar i den ärorika delstaten Nevada, kastades en 900-kilos stålplåt som täckte en axel på vars botten en kärnladdning detonerades bokstavligen av en stötvåg ut i atmosfären med en hastighet av cirka 66 km/s ( mätt med övervakningskameror). Åsikterna går isär om plattans framtida öde - vissa entusiaster tror att det blev det första konstgjorda föremålet som gick ut i rymden, en mer realistisk syn är att den helt enkelt brann upp i atmosfären. Det är i alla fall helt klart att energin från en kärnvapenexplosion gjorde det möjligt att uppnå hastigheter ojämförliga med konventionella missiler.

En av deltagarna i arbetsgruppen för att utveckla programmet var en berömd vetenskapsman Freeman Dyson, som trodde att användningen av kemiska raketer helt enkelt var orimlig och för dyr - i synnerhet jämförde han dem med luftskepp på 30-talet, medan Orion-skeppet med en modern Boeing. Mottot för hans arbetsgrupp var "Mars 1965, Saturnus 1970!", och denna slogan var inte så självsäker som den kan verka vid första anblicken.

Freeman Dyson

I synnerhet skulle den enklaste versionen av Orion ha en uppskjutningsmassa på 880 ton och skulle kunna leverera 300 ton last i omloppsbana till ett pris av $150 per kilogram och 170 ton last till månen (jämför med kapaciteten och priset för Saturn 5 ). En modifiering för interplanetära flygningar skulle ha en uppskjutningsvikt på 4000 ton med 0,14 kilotonsbomber och skulle kunna bära 800 ton nyttolast och 60 passagerare till Mars. Som beräkningar har visat skulle flygningen till Saturnus med en återgång till jorden bara pågå i 3 år.

En rimlig fråga kan uppstå: hur skulle en sådan koloss lanseras från jorden? Ursprungligen var det meningen att Orion skulle skjutas upp från Jackass Flats kärnvapenprovplats i samma härliga delstat Nevada. Det kulformade fartyget skulle monteras på 8 uppskjutningstorn 75 meter höga för att undvika att skadas av en kärnvapenexplosion vid ytan. Vid uppskjutning skulle en explosion med en effekt på 0,1 kt produceras varje sekund. Efter att ha kommit in i omloppsbanan ökade laddningarnas kaliber.

Men det är värt att notera att skaparna av Orion inte var begränsade till interplanetära flygningar. Freeman Dyson föreslog flera konstruktioner för en explosion som skulle kunna användas för interstellära flygningar.

Dysons beräkningar visade att användning av megaton vätebomber skulle accelerera ett 400 000-tons fartyg till 3,3 % av ljusets hastighet. Av fartygets totala vikt skulle 50 000 ton tilldelas för nyttolasten - resten skulle vara för de 300 000 kärnladdningar som krävs för flyg- och grafitsmörjmedel ( Carl Sagan Han föreslog förresten att ett sådant fartyg skulle vara ett utmärkt sätt att bli av med världens lager av kärnvapen). Flyget till Alpha Centauri skulle ta 130 år. Moderna beräkningar har visat att den korrekta designen av fartyget och laddningarna skulle göra det möjligt att nå någonstans runt 8% -10% av ljusets hastighet, vilket skulle göra det möjligt för det att nå närmaste stjärna på 40-45 år. Kostnaden för ett sådant projekt i mitten av 60-talet uppskattades till 10 % av USA:s dåvarande BNP (cirka 2,5 biljoner dollar i termer av våra priser).

Naturligtvis hade projektet ett antal problem som behövde lösas på något sätt. Den första och mest uppenbara är den radioaktiva kontamineringen av jorden vid uppskjutning. För att skicka ett 4 000-tons fartyg på en interplanetär expedition behövde 800 bomber detoneras. Enligt de mest pessimistiska uppskattningarna skulle detta ge föroreningar motsvarande detonationen av en 10 megaton kärnvapenbomb. Enligt mer optimistiska uppskattningar skulle användningen av mer effektiva laddningar som producerar mindre strålning kunna minska denna siffra avsevärt. Kostnaden för själva bomberna skulle förresten inte vara så stor - endast 7% av kostnaden för ICBM kommer från själva stridsspetsarna. Mycket mer läggs på skrovet, styrsystem, bränsle och underhåll. Det uppskattas att kostnaden för en liten kärnladdning för Orion skulle vara 300 000 dollar i moderna priser.

För det andra återstod frågan om att skapa ett pålitligt stötdämpningssystem som skulle skydda fartyget och besättningen från alltför stora överbelastningar, samt skydda besättningen från strålning och utrustning från elektromagnetiska pulser.

För det tredje fanns det risk för skador på skyddsplattan och själva fartyget från skräp och splitter från en kärnvapenexplosion.

Efter skapandet av NASA fick projektet lite finansiering under en tid, men avbröts sedan. I ideologiernas kamp som utvecklades under dessa år vann supportrarna Werner von Braun med konceptet kraftfulla kemiska raketer. Sedan dess har idén om att använda sprängämnen aldrig fått seriöst stöd inom byrån, vilket Orion-författarna alltid ansåg vara ett stort misstag.

Men förutom ideologi spelades en stor roll av att skaparna på många sätt var före sin tid – varken då eller nu har mänskligheten haft ett akut behov av att samtidigt skjuta upp tusentals ton last i omloppsbana. Med tanke på hur populär miljörörelsen är nu är det dessutom oerhört svårt att föreställa sig att någon politiker kommer att ge grönt ljus till en sådan kärnkraftsflykt. Det formella slutet på projektets historia sattes 1963, när Sovjetunionen och USA undertecknade ett fördrag som förbjöd kärnvapenprov (inklusive i luften och rymden). Ett försök gjordes att infoga en speciell klausul i texten för fartyg som Orion, men Sovjetunionen vägrade att göra några undantag från den allmänna regeln.

Men hur som helst, den här typen av fartyg är hittills det enda rymdskeppsprojektet som kan skapas på grundval av befintlig teknik och ge vetenskapliga resultat inom en snar framtid. Inga andra typer av motorer för rymdfarkoster som är tekniskt möjliga i detta skede ger en acceptabel tid för att uppnå resultat. Och alla andra föreslagna koncept - fotonmotorn, antimateria-rymdskepp av Valkyrie-klassen - har ett stort antal olösta problem och antaganden som gör deras möjliga implementering till en fråga om en avlägsen framtid. Det finns ingen anledning att prata om maskhål och WARP-motorer, så älskade av science fiction-författare - oavsett hur trevlig idén om omedelbar rörelse är, förblir tyvärr allt fortfarande ren science fiction.

Någon sa en gång att även om Orion (och dess ideologiska anhängare) nu bara är ett teoretiskt koncept, förblir det alltid i reserv i händelse av en nödsituation som skulle kräva att ett stort skepp skickas ut i rymden. Dyson trodde själv att ett sådant skepp skulle säkerställa människosläktets överlevnad i händelse av någon sorts global katastrof och förutspådde att på den dåvarande nivån av ekonomisk tillväxt kunde mänskligheten påbörja interstellära flygningar om 200 år.

50 år har gått sedan dess, och än så länge finns inga tydliga förutsättningar för att denna prognos ska slå in. Men å andra sidan kan ingen vara säker på vad framtiden har att erbjuda – och vem vet, kanske med tiden, när mänskligheten har ett verkligt behov av att skjuta upp stora fartyg i omloppsbana, kommer alla dessa projekt att dammas av. Huvudsaken är att orsaken till detta inte kommer att vara någon form av nödsituation, utan ekonomiska överväganden och viljan att äntligen försöka lämna vår föräldravagga och gå till andra stjärnor.