Nadchodząca misja Artemis 2, zaplanowana na marzec tego roku i mająca na celu przewiezienie czterech astronautów podczas przelotu wokół Księżyca, wykorzysta przeprojektowany profil powrotu na Ziemię, aby złagodzić problem osłony termicznej zidentyfikowany podczas lotu Artemis 1 bez załogi. NASA odkryła nieoczekiwane złuszczanie się ablacyjnego materiału osłony termicznej statku kosmicznego Orion po jego ponownym wejściu na orbitę w 2022 r., co budzi obawy o bezpieczeństwo załogi przyszłych misji.
Problem: uwięzione gazy i utrata materiału
Analiza po locie zidentyfikowała ponad 100 obszarów, w których materiał ablacyjny Avcoat oderwał się podczas ponownego wejścia w atmosferę. Dochodzenie wykazało, że niewystarczająca wentylacja gazów wewnątrz osłony termicznej doprowadziła do wzrostu ciśnienia, powodując pęknięcia i zwęglenie. Nie spowodowało to sytuacji awaryjnej – temperatura kapsułki utrzymywała się w dopuszczalnych granicach – ale ujawniło wadę w procesie produkcyjnym.
Sedno problemu polegało na tym, jak zastosowano Avcoat, materiał używany również w misjach Apollo. W obecnym procesie wykorzystuje się wstępnie obrobione bloki przyklejone do osłony termicznej zamiast ręcznego wypełniania komórek o strukturze plastra miodu, co oszczędza czas, ale tworzy pułapkę gazową.
Rozwiązanie: bardziej strome, bardziej bezpośrednie ponowne wejście
Aby rozwiązać ten problem, NASA zmieniła trajektorię Artemidy 2. Zamiast techniki „szybowania” zastosowanej w Artemisie 1 (który zanurzył się i wzniósł w atmosferę), statek kosmiczny będzie opadał bardziej stromo i bardziej bezpośrednio. Zmiana ta minimalizuje czas przebywania w zakresie temperatur, w którym zaobserwowano niszczenie materiału osłony termicznej.
Lockheed Martin, główny wykonawca Oriona, przeprowadził szeroko zakrojone testy i doszedł do wniosku, że zmodyfikowana trajektoria zmniejszy utratę materiału zwęglonego do bezpiecznego poziomu. Formuła Avcoat pozostaje niezmieniona w przypadku Artemis 2, chociaż w przypadku Artemis 3 planowane są korekty gęstości w celu poprawy wentylacji gazowej.
Bieżące ryzyko i kontrole
Pomimo modyfikacji wątpliwości pozostają. W niedawnym raporcie Biura Inspektora Generalnego (OIG) NASA uznano, że przygotowania do Artemis 2 są najpilniejszym priorytetem agencji. Chociaż obecny plan jest technicznie wykonalny, nie eliminuje całkowicie ryzyka związanego z osłoną termiczną podczas przyszłych misji.
W raporcie OIG zauważono, że zmodyfikowane podejście jest uzależnione od pomyślnych testów i już spowodowało opóźnienia w programie Artemis. Zachowanie osłony termicznej podczas bardziej stromego wejścia w atmosferę będzie ściśle monitorowane, ponieważ przegrzana plazma tymczasowo blokuje komunikację podczas opadania.
„NASA zamierza ponownie wykorzystać konstrukcję osłony termicznej Artemis 2 podczas lotu po zmodyfikowanej trajektorii ponownego wejścia, która jest mniej złożona”. —Raport NASA OIG
Ostatecznie sukces Artemis 2 zależy od wydajności osłony termicznej w nowym profilu ponownego wejścia. Misja stanowi ważny krok w kierunku powrotu ludzi na Księżyc, ale także podkreśla nieodłączne ryzyko i wyzwania związane z eksploracją kosmosu.
