Artemis II misija kas sāk savu atgriešanos uz Zemes, saskaras ar sava ceļojuma delikātāko posmu: Kosmosa kuģa Orion atgriešanās Zemes atmosfērā un sekojošo nolaišanos Klusajā okeānā. Pēc vairāk nekā deviņu dienu ceļojuma ap Mēnesi un vēsturiska pārlidojuma tā tālākajai pusei kapsula gatavojas atgriešanās mājās, kas lielāko daļu riska koncentrēs tikai ceturtdaļstundas laikā.
Šajā īsajā intervālā Orions no pārvietošanās pāries uz gandrīz 40.000 kilometrs stundā palikt praktiski nekustīgam uz jūras virsmas, izturot temperatūru, kas spēj izkausēt metālus, un gravitācijas spēkus, kas reizinās astronautu svaru. Katrs ieejas leņķa grāds, katra dzinēja iedarbināšanas sekunde un katrs izpletņa izvietojums ir daļa no ārkārtīgi precīzas horeogrāfijas, no kuras ir atkarīgas apkalpes dzīvības.
Atpakaļceļojums, ko vada gravitācija un milimetra precizitāte
Pēc Mēness pārlidojuma Orion kapsula turpināja darbu. rūpīgi aprēķināts atgriešanās ceļškur Mēness un Zemes gravitācija darbojas gandrīz kā kosmiska virves vilkšana. Vairāku dienu laikā nelieli palīgdzinēju impulsi ir pielāgojuši trajektoriju tā, lai kosmosa kuģis sasniegtu precīzu iekļūšanas atmosfērā punktu.
Pēdējās stundās pirms atgriešanās atmosfērā tiek veikti trajektorijas korekcijas manevri (RTCB), lai precīzi noregulētu leņķis, kādā kapsula caurdurs gaisa augšējos slāņusKļūdas robežas ir minimālas: pārāk mazs leņķis varētu izraisīt kosmosa kuģa atsitienu no atmosfēras un pazušanu kosmosā; pārāk stāvs leņķis varētu izraisīt G spēku un termisko slodžu pieaugumu līdz potenciāli letālam līmenim.
Neilgi pirms saskares ar atmosfēru notiek kritiska atdalīšanās: Eiropas servisa modulis atdalāslīdzi ņemot lielos dzinējus, saules paneļus un dažas dzīvības uzturēšanas sistēmas, kas bija pavadījušas apkalpi visa ceļojuma laikā. Kopš tā brīža astronautu vienīgais vairogs pret termisko uguni bija pati apkalpes kapsula un tās ablatīvais siltuma vairogs.
Tajā brīdī divpadsmit mazi reakcijas vadības dzinēji ar milzīgu precizitāti orientē transportlīdzekli tā, lai siltuma vairogs vispirms iedarbojas atmosfērāprecīzā leņķī, ko noteikuši inženieri. Mazākā novirze var nozīmēt atšķirību starp kontrolētu nolaišanos un neatgriešanās punktu.
Brutālā sadursme ar atmosfēru: plazma, ārkārtējs karstums un radio sakaru pārtraukšana
Kulminācija pienāk, kad Orions šķērso t.s. ievades saskarneaptuveni 120–122 kilometru augstumā. Šajā augstumā joprojām nav blīva gaisa, taču ātrums ir tik liels — vairāk nekā 30 reizes lielāks par skaņas ātrumu —, ka gāze, kas uzkrājas siltuma vairoga priekšā, tiek spēcīgi saspiesta.
Šādos apstākļos gaisam nav laika atkāpties un tas pārvēršas par pārkarsēta plazmaar temperatūru, kas pārsniedz 2.700 °C un dažos ieplūdes profilos pat tuvojas 3.000 °C. Siltums rodas ne tik daudz berzes, cik gāzes brutālās saspiešanas pret kapsulas "sienu" dēļ.
Tas plazmas apvalks, kas apņem kuģi, izraisa labi zināmo sakaru pārtraukumsApmēram sešas minūtes radiosignāli ir bloķēti, un misijas vadība uz Zemes zaudē tiešu kontaktu ar apkalpi. Praksē Hjūstona var paļauties tikai uz kosmosa kuģa automatizētajām sistēmām un prognozēm, kas tiek sniegtas pirms atgriešanās atmosfērā.
Kapsulas iekšpusē astronauti vēro, kā jonizētās gāzes oranžais un sarkanīgais mirdzums laiza logus, kamēr pirmās zemestrīces satricina konstrukciju. Pēc vairākām dienām bezsvara stāvoklī viņu iekšējā auss un tās līdzsvara sistēma Viņi pēkšņi tiek pakļauti intensīviem paātrinājumiem, kas izraisa sliktu dūšu un dezorientāciju.
Kosmosa kuģim nolaižoties blīvākos atmosfēras slāņos, palēninājums kļūst ārkārtējs. Inženieri ir izstrādājuši trajektoriju, kas sadala bremzēšanas spēku vairāku minūšu laikā, lai Maksimālie G spēki ir no 4 līdz 7 GPat ja tā, apkalpei ir sajūta, ka milzīgs svars spiež viņu krūtis, un viņu sirds cenšas sūknēt asinis uz smadzenēm.
Siltuma vairoga izšķirošā loma pēc Artemīdas I problēmām
Šajā elles vidē Oriona izdzīvošana ir atkarīga no tā ablatīvais siltuma vairogsIzgatavots no Avcoat materiāla. Tā darbība balstās uz dedzināšanu un lobīšanos slāņos, tādējādi pārnesot daļu siltuma un uzturot kapsulas iekšpusi drošās robežās.
Tomēr šī komponente nonāk Artemis II, īpaši rūpīgi pārbaudot tās ierašanos. Bezpilota Artemis I misijas laikā 2022. gadā... lielāka erozija nekā gaidīts Dažās vairoga vietās, lai gan tas pildīja savu funkciju un kapsula atgriezās neskarta, materiāla uzvedība pārsniedza konstrukcijas robežas, radot bažas inženieru un ārējo recenzentu vidū.
Tā vietā, lai pilnībā aizstātu sistēmu, NASA ir izvēlējusies pielāgot atgriešanās profiluŠoreiz ieejas leņķis ir nedaudz stāvāks, lai samazinātu pakļaušanas laiku ārkārtējam karstumam. Šis lēmums, ko apstiprina neatkarīga analīze, bet kas nav bez debatēm, padara šo atgriešanos par izšķirošu pārbaudi vairoga efektivitātei turpmākajās misijās.
Tāpat uz galda ir paredzēts izmantot tā saukto “atkārtota ieiešana ar atlēcienu” vai izlaišanaŠī metode ļauj kapsulai atgriezties atmosfērā, palēnināt ātrumu un īsi atkal pacelties pirms galīgās nolaišanās. Šis process vienmērīgāk sadala siltuma slodzi un nodrošina labāku kontroli pār šļakatu zonu, kas ir ļoti svarīgi, lai nolaistos ļoti konkrētā Klusā okeāna punktā.
Šī manevra atslēga ir kosmosa kuģa ātruma, lidojuma leņķa un rites kontroles apvienošana ar milzīgu precizitāti. Pārāk liela lēkāšana varētu izraisīt kapsulas nekontrolējamu izkļūšanu no atmosfēras; pārāk agresīva rīcība, no otras puses, palielinātu G spēkus un konstrukcijas spriegumus, kas pārsniedz apkalpes misijai pieļaujamo līmeni.
10–15 cilvēka ķermenim visintensīvākās minūtes
Orion atgriešanās atmosfērā ir ne tikai inženiertehnisks izaicinājums; tā arī pārstāv fizioloģisks sods Tā ir apkalpes robeža. Pēc aptuveni desmit dienām mikrogravitācijā ķermenis ir pielāgojies bezsvara videi, un pēkšņi tam jātiek galā ar paātrinājumiem, kas ir vairākas reizes lielāki nekā uz Zemes.
Pirmajās minūtēs pēc atgriešanās atmosfērā sāk pieaugt G spēki. Astronauti tiek piesprādzēti guļus stāvoklī ar seju uz augšu, lai labāk sadalīt slodzi pa visu ķermeni un neļaut spiedienam koncentrēties uz muguru vai kaklu. Pat ja tā, sajūta ir tāda, it kā uz krūtīm spiestu liels svars, apgrūtinot elpošanu.
Asinis, kas pieradušas pie vienmērīga sadalījuma mikrogravitācijā, pēkšņi tiek spiestas uz apakšējām ekstremitātēm. Lai novērstu smadzenēm skābekļa trūkumu un G-slodzes (G-LOC) piedzīvošanu, astronauti Viņi pastāvīgi sasprindzina vēdera un kāju muskuļusun valkājiet kompresijas apģērbu, kas palīdz uzturēt asinsriti ķermeņa augšdaļā.
Vienlaikus nervu sistēma saskaras ar ievērojamu dezorientāciju. Pēc vairākām dienām vidē bez augšupvērstas vai lejupvērstas kustības smadzenes atkal saņem nepārprotamus gravitācijas un paātrinājuma signālus. Šī pēkšņā pāreja bieži noved pie kosmosa slimība atgriešanās fāzē, ar tādiem simptomiem kā slikta dūša, auksti sviedri un reibonis.
Secība turpinās ar pakāpenisku palēninājumu, pateicoties pašai atmosfērai, kas darbojas kā milzīga gaisa bremze. Apkalpei katra vibrācija, katra skaņas izmaiņa un katrs grūdiens pārvēršas par braucienu ar amerikāņu kalniņiem, kur viņiem ir maz manevrēšanas iespēju, izņemot procedūru ievērošanu un sistēmu uzticēšanos.
Izpletņu horeogrāfija un trieciens Klusajā okeānā
Kad lielākā karstuma un G spēka fāze ir beigusies, kapsula nonāk iekšā. nolaišanās pēdējais posmsVairāku kilometru augstumā atdalās augšējais vāks, kas aizsargā Orion priekšējo nodalījumu, atklājot vienpadsmit izpletņu sistēmu, kas paredzēta secīgai darbībai.
Vispirms izplešas pilota izpletņi, stabilizējot kapsulu un samazinot tās ātrumu no hiperskaņas vērtībām līdz dažiem simtiem kilometru stundā. Pēc tam lieli galvenie izpletņikas šļakatu brīdī palēnina kritienu līdz aptuveni 30 km/h ātrumam.
Katra atvere ir kā ass "pātagas sitiens" konstrukcijai un astronautu ķermeņiem, kuri jūt, kā viņu kakli un muguras saņem virkni pēkšņu raustījumu. Šajā brīdī uzkrātais fiziskais nogurums ir ievērojams: viņi ir piedzīvojuši līdz pat 4–7 G spēka maksimumus, ārkārtēju karstumu un... sakaru pārtraukums kura laikā viņi var darīt neko vairāk kā ievērot protokolu un gaidīt, lai atgūtu kontaktu ar Zemi.
Pēdējais solis ir saskarsme ar okeānu. Lai gan no pirmā acu uzmetiena šķiet, ka kapsula maigi piezemējas uz viļņiem, trieciens ar ātrumu aptuveni 30 km/h ir jūtams no iekšpuses kā neliela satiksmes negadījumait īpaši pēc piepūles, ko ķermenis ir pielicis, lai izturētu atgriešanos gaisā. Galvas pacelšana, roku un kāju kustināšana vai vienkārši drošības jostas atsprādzēšana pirmajās minūtēs var kļūt par pamatīgu pārbaudījumu.
Okeāna atveseļošanās un tās nozīme turpmākajām misijām
Šļakatu zonā, pie Kalifornijas krastiem un tūkstošiem kilometru attālumā no Spānijas, a NASA un ASV Jūras spēku koordinēta glābšanas operācijaPar kapsulas atrašanās vietas noteikšanu, nostiprināšanu un stabilizēšanu ir atbildīgi tādi kuģi kā USS John P. Murtha, MH-60 helikopteri un specializētu nirēju komandas.
Kuģis var peldēt vairākās pozīcijās — vertikāli, otrādi vai uz sāniem —, un šim nolūkam tam ir pašpiepūšamie peldošie drošības spilveni lai to pareizi novietotu evakuācijai. Arī šī procesa daļa tiek veikta, ievērojot ļoti stingrus protokolus gan apkalpes, gan pašu glābšanas komandu drošības labad.
Kad ir apstiprināts, ka tiešajā apkārtnē nepastāv risks no aparatūras atlūzām vai bīstamām vielām, glābšanas komandas atver lūku. Astronauti parasti paliek iekštelpās saprātīgu laiku, lai veiktu sākotnējās medicīniskās pārbaudes un novērtētu savu stāvokli pēc atgriešanās atmosfērā. Vēlāk viņi tiek nogādāti ar helikopteru. līdz kuģa klājam, kur viņi atradīs medicīnas vienības, kas īpaši paredzētas kosmosa misijām.
Turpmākajās stundās uzmanības centrā vairs nav tehniskā izdzīvošana, bet gan fiziska atveseļošanās. Ķermenim ir jāpielāgojas Zemes gravitācijai un uzdevumiem, kas šķietami ir tik vienkārši kā staigāšana pa cietu zemi. Šis pielāgošanās periods ir izšķirošs ne tikai apkalpes veselībai, bet arī datu vākšanai, kas tiks izmantoti, lai... uzlabot protokolus turpmākajām misijām.
Ar Orion kosmosa kuģa atgriešanos atmosfērā Artemis II ne tikai noslēdz desmit dienu ceļojumu ap Mēnesi, bet arī dažu minūšu laikā pārbauda siltuma vairoga izturību, atgriešanās manevra uzticamību un cilvēka spēju izturēt ekstremālu gravitācijas, karstuma un plazmas vidi. Šīs delikātās atgriešanās panākumi būs izšķiroši Eiropai un tās starptautiskajiem partneriem, lai turpinātu attīstīt Mēness programmu un uzdrošinātos turpmākajos gados veikt vēl ambiciozākas misijas uz mūsu satelīta virsmas.
