Космическият кораб Орион на НАСА: 5 технологии за оцеляване в дълбокия космос

Когато космически кораб, построен за хора, се отправи към дълбокия космос, той ще изисква множество функции, за да може да запази екипажа по време на полета в безопасност. Както разстоянието, така и продължителността изискват космическите кораби да разполагат със системи, които надеждно да работят далеч от дома, да могат да поддържат астронавтите живи в случай на извънредна ситуация и все пак да са достатъчно леки, така че ракетата да може да ги изведе в космоса.

Мисиите в близост до Луната ще започнат, когато космическият кораб на НАСА Орион излети от Земята носен от най-мощната ракета в света – Space Launch System на НАСА. След като стартира от космическия център Кенеди във Флорида, Орион ще може да пътува отвъд Луната, на разстояние повече от 1000 пъти по-далеч от мястото, където сега лети Международната космическа станция на ниска земна орбита, и по-далеч от достигнатото от всички космически кораби, превозвали хора досега. За да постигне това, Орион има вградени технологии, които дават възможност на екипажа и космическите апарати да изследват пространство дори далеч от Слънчевата система.

Системи за поддържане на живота и дишането

Когато хора пътуват в дълбокия космос за по-дълги мисии, системите които ги поддържат живи, трябва да бъдат много надеждни, като в същото време правят това с минимална маса и обем. Орион ще бъде оборудван с усъвършенствани системи за управление на околната среда и поддръжка на живота, проектирани за нуждите на мисия дълбоко в космоса.

Високотехнологичната система, която вече е тествана на борда на космическата станция, ще премахва въглеродния диоксид (CO2) и влажността от вътрешността на Орион. Отстраняването на CO2 и влажността е важно, за да се гарантира, че въздухът остава безопасен за дишането на екипажа. Кондензацията на водата върху хардуера на космическия кораб се контролира, за да се предотврати навлизането й в чувствително оборудване или корозиране на първичната структура поддържаща налягането.

Системата също така спестява обем в космическия кораб. Без такава технология, Орион ще трябва да носи много химикали, които ще заемат площ от около 10 м3 в космическия апарат. Това е около 10% от общата площ на която екипажът ще живее.

Орион също ще има нова компактна тоалетна, по-малка от тази на космическата станция. Дългосрочните мисии далеч от Земята карат конструкторите да изобретяват все по-компактни системи, не само за да увеличат максимално пространството за комфорт на екипажа, но и да поемат обема, необходим за транспортиране на консумативи, като достатъчно храна и вода за цяла мисия, продължаваща много дни.

Високо надеждните системи са критично важни, когато екипажът за далечен полет няма да има възможност за чести доставки на вода, храна и резервни части от Земята, както това става на Международната космическа станция. Дори малките системи трябва да функционират надеждно, за да поддържат живота в космоса, от работеща тоалетна до автоматизирана система за противопожарна защита или уреди за упражнения, които помагат на астронавтите да останат във форма, за да противодействат на нулевата гравитационна среда в пространството, която може да причини мускулна и костна атрофия.

Разстоянието до дома също изисква от Орион да има костюми, способни да поддържат астронавтите живи в продължение на шест дни в случай на снижаване на налягането в кабината.

Подходящо задвижване

Колкото по-далече в космоса навлиза космическият кораб, толкова по-способни трябва са неговите задвижващи системи да поддържат пътя си с прецизност и да гарантират, че екипажът му може да се прибере обратно вкъщи.

Орион разполага с мощен сервизен модул, който служи като електростанция за космическия кораб, осигуряващ възможности за задвижване, които позволяват на Орион да изпълни мисията си за изследване и да върне обратно екипажа. Сервизният модул има 33 двигателя с различни размери. Основният двигател ще предостави големи възможности за маневриране в космоса по време на мисията, включително да вкара Орион в Лунната орбита при мисия до Луната и да се измъкне от орбитата й, за да се върне на Земята. Останалите 32 двигателя се използват за управление и контрол на Орион докато е на орбита.

Отчасти благодарение на възможностите за задвижване, включително резервоари, които могат да държат близо 2 000 галона гориво и резервен резервоар за главния двигател в случай на повреда, сервизният модул на Орион е оборудван, за да се справи с трудностите на пътуването за мисии, като има способността да прибере екипажа при различни спешни ситуации.

Възможност за устойчивост на огромни температури

Отиването на Луната не е лесна задача и това е само част от пътуването. Колкото по-далече космически кораб пътува в космоса, толкова повече топлина ще генерира, докато се връща на Земята. Безопасното връщане изисква технологии, които могат да помогнат на космическия кораб да издържи скорост 30 пъти скоростта на звука и да се загрява два пъти повече от стопената лава или да оцелее при горещина наполовина колкото слънцето.

Когато Орион се завръща от Луната, той ще пътува с близо 25 000 мили в час – скорост, която може да покрие разстоянието от Лос Анджелис до Ню Йорк за 6 минути. Неговият усъвършенстван термичен щит, направен от материал, наречен AVCOAT, е предназначен да се износва, когато се нагрява. Отоплителният щит на „Орион“ е най-големият по рода си и ще помогне на космическия кораб да издържи на температури около 2750 градуса по Целзий по време на навлизане в атмосферата на Земята.

Преди връщането, Орион също ще издържи температурен диапазон от – 65 градуса по Целзий до +290 градуса по Целзий. Системата за термична защита на Orion, съчетана с термичен контрол, ще защитава кораба по време на периоди на директна слънчева светлина и при черна тъмнина, докато екипажите му ще се наслаждават удобно на безопасна и стабилна вътрешна температура от около 25 градуса по Целзий.

Защита от радиация

Тъй като космическият кораб ще пътува на мисии извън защитата на магнитното поле на Земята, той ще бъде изложен на силна радиационна среда, в сравнение с тази при ниска земна орбита. Екипажът трябва да бъде предпазен от големи количества радиация от заредени частици и слънчеви бури, които освен да засегнат здравето на хората, могат да причинят смущения на критично важните компютри, на авиониката и друго оборудване. Хората, изложени на големи количества радиация, могат да изпитат както остри, така и хронични здравни проблеми, вариращи от радиационна болест в близък план до потенциал за рак в дългосрочен план.

Орион е проектиран с вградени функции за да осигури надеждността на основните елементи на космическия кораб по време на потенциални радиационни събития. Например, Орион е оборудван с четири идентични компютъра, всеки от които е способен на самоконтрол, плюс съвсем различен, резервен компютър, за да гарантира, че Орион все още ще може да изпраща команди в случай на прекъсване на важни системи. Инженерите са тествали оборудването така, че да са сигурни, че всички критични системи остават в експлоатация дори при екстремни обстоятелства.

Орион също има променлив щит срещу бури под основната палуба на модула на екипажа. В случай на слънчево радиационно събитие, НАСА е разработила планове екипажът на борда, да намери временно подслон, използвайки материали на борда. Разнообразие от сензори за радиация също ще бъде на космическия кораб, за да помогне на учените да разберат по-добре радиационната обстановка далеч от Земята. Още при изследователска мисия номер 1 ще бъде тествана експериментална жилетка, която има потенциала да помогне за защита на жизнените органи на астронавтите и да намали излагането им на атака от слънчеви частици.

Постоянна комуникация и навигация

Космическите кораби пътуващи в дълбокия космос няма да бъдат обхванати от Глобалната система за позициониране (GPS), както е при комуникационните спътници в орбитата на Земята. За да може да се свързват с контрола на мисията в Хюстън, комуникационните и навигационни системи на Орион ще изоставят системата на НАСА за проследяване и предаване на данни (TDRS), използвана днес от Международната космическа станция и ще комуникират чрез нова система – Deep Space Network.

Орион също е оборудван с резервни комуникационни и навигационни системи, за да помогне на космическия кораб да остане в контакт със Земята и да се ориентира при движението си. Резервната навигационна система, сравнително нова технология, наречена оптична навигация, използва камера за снимане на Земята, Луната и звездите и автономно да очертае позицията на Орион от направените снимки.

Подготовката за първи полет с новия космически кораб Орион е в пълен ход.

Публикувано в scitechdaily.com.