Cesta k Artemis II (ohlédnutí za 3. čtvrtletím a výhled na 4. čtvrtletí 2023)

V červenci a v srpnu byly v areálu West Park severně od montážní haly VAB dokončeny úpravy mobilní vypouštěcí plošiny ML-1, zajišťující bezpečnou podporu předstartovních příprav a startu mise Artemis II, prvního kosmického letu s posádkou k Měsíci od programu Apollo. Dne 16. srpna byl pod plošinu přesunut pásový transportér CT-2. Po hydraulickém vyzdvižení se transportér s plošinou vydal směrem ke startovní rampě 39B. Před rampou se transportér na několik hodin zastavil a plošinu umístil na její pozici až následující den. Po dokončení příprav zahájily pozemní týmy na rampě řadu zkoušek s cílem ověřit činnost nových systémů. První zkouška byla provedena 20. září. Cílem testu bylo zajistit, aby pozemní týmy a posádka mise Artemis II byly v den startu připraveny podpořit časovou osu odpočítávání. Zkouška zahrnovala pobyt v ubikacích pro posádku v budově O&C, oblékání skafandrů OCSS, příjezd na rampu ve vozidlech Canoo, výjezd výtahem ve věži mobilní vypouštěcí plošiny k rameni CAA a přestup do bílé místnosti.

Při dalších testech bude ověřeno fungování vysokorychlostních kamer, proudění vody na rampě a proudění kapalného vodíku potrubím z nového zásobníku k plošině a zpět. Poté má přijít na řadu demonstrace nouzového opuštění bílé místnosti na přístupovém rameni a přesun astronautů a personálu na věž plošiny k drátěným evakuačním košům. Test bude trvat přibližně týden, během něhož si týmy nacvičí opuštění přístupového ramene za denního světla i v noci. Evakuační koše budou testovány v různých podmínkách směru a rychlosti větru. Místo pasažérů v nich budou umístěny nádrže s vodou, které budou simulovat hmotnost konkrétního pasažéra. Při dalších testech bude demonstrována činnost kontrolních systémů během předstartovních příprav, vysoušení palivového vedení a komunikace s řídicím střediskem.

Plošina zůstane na rampě několik měsíců. Po dokončení testů bude přesunuta do montážní haly VAB v rámci přípravy na sestavení rakety. V minulém dílu jsme psali, že na sestavování rakety SLS by plošina měla být připravena v prosinci. Nyní se uvažuje o časovém rámci prosinec až leden.

Dne 19. září byla ze železniční stanice Corinne v Utahu vypravena souprava s deseti palivovými segmenty bočních vzletových stupňů SRB. První úsek trasy začal s Union Pacific, v Memphisu železniční přepravu převzala Norfolk Southern Railway. Od Titusville si již přepravu vozů zajistila NASA. Po cestě přes osm amerických států dorazil náklad ve specializovaných kontejnerech na floridský kosmodrom 25. září.

Se železniční přepravou palivových segmentů byla synchronizována přeprava spodních lemů z budovy BFF (Booster Fabrication Facility) do budovy RPSF (Rotation Processing & Surge Facility). Každý lem obsahuje systém řízení vektoru tahu, který bude na základě příkazů z avioniky, umístěné v horní části vzletového stupně, ovládat naklánění výstupního kuželu pomocí dvou redundantních hydraulických jednotek. K vnějšímu povrchu lemů jsou připevněny pomocné separační motory.

Jako další zajedou do budovy RPSF postupně dva vozy s oběma spodními palivovými segmenty. V budově bude provedena inspekce povrchu segmentů a paliva. Poté budou segmenty vyloženy z vozů, otočeny do vertikální polohy a usazeny na pracovní místa, ve kterých budou spojeny se spodními lemy a spodními výstupními kužely. Nakonec pracovníci připojí obruč pro budoucí připevnění k centrálnímu stupni a nainstalují tepelnou clonu a senzory. Tím budou spodní sestavy vzletových stupňů SRB dokončeny.

Zbývající segmenty stupňů SRB budou po příjezdu vlaku postupně odesílány na přepravních paletách ke kontrole a uskladnění v RPSF. Všech deset segmentů by mělo být připraveno na převoz do haly VAB do konce roku. Jako první budou na přepravních paletách přesunuty do VAB spodní sestavy.

Centrální stupeň nosné rakety SLS je dokončován v montážním závodě MAF (Michoud Assembly Facility) v New Orleans. Instalace prvního ze čtyř motorů RS-25 musela být odložena z července na září kvůli nutnosti opětovného otestování ventilu kapalného kyslíku v centrálním stupni.

První motor RS-25 s číslem E2059 byl konstrukčně připojen pomocí šroubů na pozici 2 v motorové sekci centrálního stupně 11. září. Dne 15. září následovalo připojení motoru E2047 na pozici 1, 19. září motoru E2062 na pozici 3 a 20. září motoru E2063 na pozici 4.

Motor 2059 má za sebou pět kosmických letů při misích raketoplánů a motor 2047 patnáct letů. Pro motory 2062 a 2063 bude mise Artemis II premiérou. Motor 2062 byl sestaven na konci programu Space Shuttle, motor 2063 byl sestaven v roce 2015 z náhradních dílů zděděných z programu Space Shuttle.

Po konstrukčním spojení, udržujícím motory v bezpečné konfiguraci, budou dokončena i palivová a elektrická spojení motorů se stupněm a budou odstraněna pozemní podpůrná zařízení. Poté proběhnou kontroly těsnosti připojení motorů pomocí helia vháněného do potrubí.

Po dokončení montáže budou obě nádrže natlakovány a bude proveden integrovaný funkční test FIFT. Test bude trvat přibližně měsíc. Půjde o sérii testovacích případů různých systémů centrálního stupně. Tyto případy budou spočívat v zadání příkazu a přijetí výsledku činnosti. Takto bude otestována komunikace mezi všemi systémy. Například komponenty v motorové sekci musí reagovat na příkaz z avionických boxů umístěných v horní části stupně. Ale i naopak, letové počítače musí zareagovat na simulované vypnutí motorů. V rámci FIFT budou také testovány nádrže a stav baterií.

Test FIFT bude součástí kontrol a dokumentace stupně, které budou předcházet jeho převzetí agenturou od výrobce.

V listopadu nebo v prosinci má být centrální stupeň o délce 64,6 metru převezen pomocí kolových dopravníků z MAF k nedalekému přístavišti. Zde již bude čekat člun Pegasus. Po naložení bude stupeň přepraven do přístaviště v Kennedyho vesmírném středisku a odtud opět na kolových dopravnících do montážní haly VAB.

V konfiguraci rakety SLS se nad centrálním stupněm bude nacházet adaptér LVSA. Adaptér je kompletně dokončený a je ve skladu v budově 4708 v Marshallově středisku kosmických letů v Huntsville. Je připraven k odeslání na Kennedyho vesmírné středisko, kdykoli to bude zapotřebí.

Také horní stupeň ICPS je plně vybavený a ULA ho připravila k formálnímu předání týmům pozemních systémů, jakmile ho bude NASA potřebovat. V testovací buňce v budově DOC (Delta Operation Center) na Mysu Canaveral byly v uplynulých měsících provedeny předletové kontroly a finální přípravy. V buňce byl instalován výsuvný nástavec trysky motoru RL10, letový počítač INCA, dva boxy avioniky a nouzový detekční systém. Stupeň s letovým softwarem poté prošel řadou testů avioniky a mechanickými testy vysouvání nástavce trysky motoru.

V první den mise bude stupeň ICPS sloužit jako pasivní cílový objekt pro přibližovací manévry Orionu, které jsou plánovány jako součást demonstrace schopností jeho ruční pilotáže. Při prvním přiblížení Orionu bude využit terč na dně adaptéru OSA, který bude společně s adaptérem SA během kosmického letu trvale spojen s ICPS. Při druhém přiblížení bude využit terč nainstalovaný na boku ICPS v prostoru mezi nádržemi.

Stupeň se nyní nachází ve skladovací buňce v budově DOC. ICPS pro Artemis I byl skladován v budově SSPF, ale poté, co NASA rozhodla o stavbě dalších dvou ICPS, zafinancovala konverzi jedné z nevyužívaných testovacích buněk v DOC na skladovací buňku.

Mezi horním stupněm ICPS a lodí Orion bude adaptér OSA, který byl vyroben v Marshallově středisku. Dodatečně bylo rozhodnuto o umístění konzol a avionické jednotky pro řízení uvolnění sekundárních užitečných zatížení. Aktuálně je na vnitřní stěně OSA prováděna montáž konzol. Předpokládá se, že práce budou dokončeny v říjnu a poté bude OSA v Marshallově středisku uskladněn. Adaptér tedy bude mít schopnost umístění CubeSatů, ale konečné rozhodnutí o jejich vynesení dosud nebylo vydáno.

Servisní modul i modul pro posádku Orionu pro Artemis II byly samostatně připravovány v budově O&C v Kennedyho vesmírném středisku. Poté, co servisní modul prošel v květnu akustickým testem DFAT, byl v buňce FAST (Final Assembly and System Testing) zkontrolován a připravován na spojení s modulem pro posádku.

Pro mediální akci, která se konala 8. srpna, byl servisní modul vyzdvižen z buňky a dočasně přesunut blíž k modulu pro posádku. Po vrácení do buňky byly dokončeny přípravy na spojení s modulem pro posádku. Šlo už jen o dokončení instalace senzoru na horní straně modulu a uzavření tepelné ochrany.

Na boční část modulu pro posádku byly v červenci a na začátku srpna instalovány dveře bočního vstupního průlezu a boční panely tepelné ochrany, na horní část padáky, nafukovací balóny a přední kryt. V rámci příprav na sérii akustických testů DFAT (Direct-field acousting testing) byl modul 8. srpna přemístěn mezi reproduktory a vzápětí přišla na řadu výše zmíněná mediální akce za účasti budoucí posádky. Ihned po skončení akce byly dokončeny přípravy na DFAT.

Během akustických testů, za extrémního hluku v úrovních od 128 do 140 decibelů, byly pomocí tenzometrů, akcelerometrů a dalších senzorů měřeny účinky různých úrovní akustických vibrací na modul. Účelem testů bylo prokázat, že modul odolá vibracím, kterým bude vystaven během startu nosné rakety a během kosmického letu. Testy byly dokončeny 13. srpna.

Po testu byl modul pro posádku přesunut zpět na pracovní stanici a souběžně byla analyzována testovací data. Na pracovní stanici tým dokončil instalaci vnějších panelů a provedl několik testů, aby se ujistil, že je modul připraven ke spojení se servisním modulem. Jejich spojení má proběhnout v buňce FAST, což je buňka určená pro konečnou montáž a testování systémů. Oba moduly budou sešroubovány čtyřmi pyrotechnicky oddělitelnými šrouby do kompletní 7,3 metru vysoké kosmické lodi.

Příprava modulu pro posádku je primární kritickou cestou k dosažení startovní připravenosti mise Artemis II. Podle harmonogramu ze 7. března měl být modul pro posádku spojen se servisním modulem na konci června, s dvouměsíční rezervou v plánu vedoucímu ke startovní připravenosti mise Artemis II na konci listopadu 2024. Ani do konce září však žádné zprávy o spojení modulů nepřišly. Rezerva v plánu byla vyčerpána a start je nyní reálný až v roce 2025.

Sešroubováním obou modulů bude zahájen několikaměsíční proces jejich integrace, při němž dojde k vnějšímu propojení potrubí pro vedení kapalin, a také elektrických a datových kabelů. Následně bude tato část na povrchu lodi zakrytována bočním krytem. Během komplexních funkčních testů budou zapnuty systémy kosmické lodi a všechny její funkce budou zkontrolovány pro ujištění, že modul pro posádku správně komunikuje se servisním modulem a servisní modul přijímá povely. Celý proces by měl trvat asi tři až čtyři měsíce a pravděpodobně bude dokončen v lednu.

Kosmická agentura zatím ponechává své cílové pracovní datum startu na konci listopadu 2024, aby zachovala určitou míru tlaku na včasnou připravenost mobilní vypouštěcí plošiny a nosné rakety. Je však vysoce pravděpodobné, že se oficiální údaj o připravenosti ke startu brzy přesune na rok 2025.

Výhled na první čtvrtletí 2024

Sestavování rakety na mobilní vypouštěcí plošině ML-1 v hale VAB by podle aktuálního harmonogramu mělo být zahájeno v únoru příštího roku umístěním spodních sestav obou boosterů na určené pozice na základně plošiny. Po dvou měsících by oba vzletové stupně SRB mohly být dokončeny. Životnost sestavených motorů SRB má mít dvanáctiměsíční omezení. V případě nutnosti může být, stejně jako u Artemis I, po analýze spojů udělena výjimka v podobě prodloužení této životnosti.

Do haly VAB mají být postupně přiváženy další díly rakety SLS. Přeprava adaptéru LVSA člunem Pegasus z Marshallova střediska na Kennedyho vesmírné středisko byla dohodnuta na časový rámec únor/březen 2024.

Přibližně v březnu 2024 má být v nákladním letadle NASA Super Guppy přepraven na Kennedyho vesmírné středisko adaptér OSA.

Dohoda se společností ULA počítá s předáním horního stupně ICPS pozemním systémům NASA na jaře 2024. Stupeň bude v přípravku nazvaném VTF (Vertical Transport Fixture) přesunut ve vertikální poloze do budovy MPPF k natankování lahví systému řízení polohy hydrazinem. Po natankování bude v přípravku VTF přepraven do VAB.

Samostatnou kapitolou je ovšem příprava Orionu. Poté, co bude dokončeno integrované testování, by měl být Orion na začátku roku 2024 připravený na vakuový test. Půjde o poslední z testů Orionu. Vakuový test bude proveden v nově zrekonstruované vakuové komoře uvnitř budovy O&C, která byla používána během éry Apolla a pro Orion byla dovybavena. Očekává se, že vakuový test bude trvat několik týdnů. Na rozdíl od Orionu pro Artemis I, který prošel tepelně vakuovým testováním na stanici Plum Brook v Ohiu, má jít o kratší test. Orion tentokrát nebude procházet škálou různých teplot. Časová osa příprav na test a samotného testu se stále finalizuje. V únoru by však měl být test dokončen a pro Lockheed Martin by měla začít poslední část práce.

Po vyjmutí z vakuové komory tým v buňce FAST znovu dvakrát zkontroluje, zda kosmická loď zůstává plně funkční. Poté bude loď z buňky vyjmuta a mají být zahájeny závěrečné práce, které zahrnují například instalaci čtyř sedmimetrových panelů solárních baterií. Loď bude také zvážena, bude určeno její těžiště a servisní modul bude zakrytován třemi odhazovacími panely SAJ (Spacecraft Adapter Jettisoned).

Výhled na druhé čtvrtletí 2024

Po dokončení vzletových stupňů SRB bude mezi ně vložen centrální stupeň, následovaný adaptérem LVSA, horním stupněm ICPS a adaptérem OSA. Integrační práce by měly být dokončeny v červnu nebo červenci 2024.

Ještě před pár měsíci věřili představitelé NASA a firmy Lockheed Martin, že pokud půjdou všechny testy a závěrečné práce Orionu dobře a nenastanou žádné problémy, bude kosmická loď formálně předána týmům pozemních systémů do konce dubna 2024. Časová osa pozemních systémů totiž předpokládá přibližně osm měsíců od převzetí Orionu do připravenosti ke startu. Nyní je zřejmé, že duben se nestihne.

Předstartovní příprava Orionu bude zahájena přepravou po silnici do budovy MPPF (Multi-Payload Processing Facility). K tomu by snad mohlo dojít v květnu. Zde budou nádrže systému RCS naplněny hydrazinem a oxidem dusičitým, ochlazovací smyčka pro výměník tepla servisního modulu bude naplněna čpavkem a freonem, nádrže systému podpory života kyslíkem a vodou. Orion má v MPPF setrvat několik měsíců.

Kromě podpory pro tankování kapalin a pohonných látek poskytují plošiny v MPPF přístup do kabiny pro její počáteční vybavení. Vybavování kabiny v MPPF by mělo zahrnovat instalaci sedadel pro posádku, systému pro ohřev a rehydrataci jídla, lékařského a cvičebního vybavení. Určitou roli v této fázi příprav by mohla mít i posádka. Týmy pozemních systémů posuzují některé příležitosti pro posádku právě na dobu, kdy bude kosmická loď v MPPF. Chtějí posádku zapojit do seznamování s letovými systémy Orionu co nejdříve a v co největším rozsahu.

Výhled na třetí čtvrtletí 2024

Po natankování zamíří Orion do budovy LASF (Launch Abort System Facility) k integraci se záchranným systémem LAS. I zde mají práce trvat několik měsíců. Na podzim 2024 by Orion měl být připraven na připojení na nosnou raketu SLS v hale VAB. To je ale až čtvrt roku poté, kdy by měla být sestavena raketa SLS.

Zvažovanou možností, jak využít potenciálně volný čas, je test tankování na rampě 39B. Orion by během testu mohl být zastoupen pasivním hmotnostním simulátorem MSO (Mass Simulator for Orion), který je k dispozici v podstatě kdykoli. Přítomnost Orionu při testu tankování by znamenala odklad testu o čtvrt roku. Případná nutnost Orionu bude vyhodnocena na základě cílů testu, které jsou teprve formulovány. Detaily se prověřují a záleží na tom, co vše budou zodpovědní činitelé chtít otestovat.

Výhled na čtvrté čtvrtletí 2024

Až bude na raketu připojen Orion, chtějí se týmy ujistit, že dobře rozumí časové ose. V plánu je proto provedení demonstračního testu odpočítávání s posádkou mise Artemis II ještě v budově VAB. Test má částečně pomoci ověřit časový rozvrh aktivit pro den startu. Půjde o „suché“ odpočítávání bez naplnění nádrží rakety. Mobilní vypouštěcí plošina umožňuje nástup do Orionu po přístupové plošině i uvnitř VAB. Nácvik bude zahrnovat usazení posádky do kosmické lodi, připoutání a všechny související procedury včetně kontrol komunikace.

Později by týmy chtěly tuto zkoušku zopakovat na rampě s tankováním. Oproti odpočítávání ke startu mise Artemis I budou totiž do časové osy odpočítávání přidány činnosti posádky. Během zkoušky by startovní tým doplňoval palivo do rakety a prováděl poslední přípravy, zatímco posádka by byla v ubikacích v budově O&C a na rampu by vyjela, až to bude bezpečné.

Týmy a posádka by vyzkoušely, jak dlouhá je nutná doba od okamžiku, kdy je oblast rampy bezpečná pro posádku, do doby, kdy se astronauti dostanou do Orionu a podpůrný tým zapojí a překontroluje skafandry. Podobný demonstrační test letové posádky byl historicky prováděn před každým startem raketoplánů.

V Orionu pro Artemis II bude poprvé mnoho komponent systému podpory života (ECLSS), které při nepilotované misi Artemis I v Orionu nebyly. To s sebou přináší spoustu nových kritérií pro potvrzení startu. Než bude Orion připraven k letu, budou se tyto systémy muset ověřit a zajistit, aby fungovaly správně. Také na straně pozemních systémů bude řada nových prvků na podporu ECLSS Orionu, u kterých bude nutné zajistit jejich správnou činnost. Celkem bude pro udělení souhlasu ke startu ve srovnání s misí Artemis I asi 60 nových kritérií.

NASA plánuje Artemis II jako desetidenní misi s průletem kolem Měsíce. Pro většinu systémů podpory života, jako jsou displeje, ovládací prvky a komponenty pro udržování vnitřního obyvatelného prostředí, to bude premiéra. Při misi Artemis II poletí Orion poprvé s kompletním hardwarem a softwarem, umožňujícím podporu čtyřčlenné posádce po dobu až 21 dní.

Zdroje informací:
https://blogs.nasa.gov/
https://blogs.nasa.gov/artemis/
https://www.nasaspaceflight.com/
https://www.nasa.gov/
https://www.spaceflightinsider.com/
https://blogs.nasa.gov/
https://blogs.nasa.gov/
https://www.nasaspaceflight.com/
https://www.nasaspaceflight.com/
https://www.nasaspaceflight.com/

Zdroje obrázků:
https://images-assets.nasa.gov/…/KSC-20230920-PH-FMX01_0474~medium.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/KSC-20230920-PH-FMX01_0424~medium.jpg
https://www.railpictures.net/showimage.php?id=841347&key=4883463
https://images-assets.nasa.gov/…/KSC-20230925-PH-JBS01_0078~medium.jpg
https://blogs.nasa.gov/…/MAF_20230921_CS2_4EnginesInstalled_02-scaled.jpg
https://pbs.twimg.com/media/F6GYx2UXoAA-qP1?format=jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2023/08/LVSA-2-June-2023.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…/2023/08/ICPS-2-DOC-ULA-Composite.jpg
https://www.esa.int/…/To_the_Moon_together_pillars.jpg
https://pbs.twimg.com/media/F3CMRDtXEAAs73p?format=jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/KSC-20230807-PH-KLS01_0511~medium.jpg
https://pbs.twimg.com/media/F6pOKxSW4AAYSVS?format=jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/KSC-20230807-PH-KLS01_0470~medium.jpg
https://images-assets.nasa.gov/…/KSC-20230808-PH-KLS02_0098~large.jpg