Πώς η NASA σχεδιάζει να κρατήσει ζωντανούς τους αστροναύτες της Άρτεμις σε περίπτωση καταστροφής

Έντουαρντς, Καλιφόρνια- Εάν ο γιγαντιαίος πύραυλος Crescent της NASA -που πρόκειται να εκτοξευθεί με αστροναύτες για πρώτη φορά αύριο- εκραγεί στην εξέδρα εκτόξευσης ή σπάσει καθώς επιταχύνεται στην ατμόσφαιρα, η διαστημική υπηρεσία έχει ένα σχέδιο:

Ενεργοποιήστε τους ισχυρούς κινητήρες που είναι στερεωμένοι στην κορυφή της μονάδας πληρώματος, οι οποίοι στην πραγματικότητα έχουν σχεδιαστεί για να αποτινάξουν τα συντρίμμια από τον πύραυλο που εκρήγνυται, να αναστρέψουν την κάψουλα καθώς πετάει στον ουρανό και στη συνέχεια να αναπτύξουν αλεξίπτωτα για να φέρουν τους αστροναύτες πίσω στην ασφάλεια.

Δεν είναι εύκολο να βγάλεις αξιόπιστα αυτόν τον ενεργητικό αλλά λεπτό χορό. Μηχανικοί και επιστήμονες σε όλη τη χώρα έχουν περάσει χρόνια αναπτύσσοντας και δοκιμάζουν αυτό το σύστημα ματαίωσης εκτόξευσης, συμπεριλαμβανομένων πολλών στο Armstrong Flight Research Center, το οποίο έχει περάσει δεκαετίες πιέζοντας τα όρια της ανθρώπινης πτήσης στην έρημο Mojave της Νότιας Καλιφόρνια.

Ως μέρος του προγράμματος Artemis, το οποίο στοχεύει να επιστρέψει ανθρώπους στη Σελήνη για πρώτη φορά μετά από μισό αιώνα και να προετοιμαστεί για την τελική προσγείωση ανθρώπων στον Άρη, η NASA χρησιμοποίησε το κέντρο για να βοηθήσει στη διεξαγωγή δύο κρίσιμων δοκιμών του αποβληθέντος συστήματος τη δεκαετία του 2010.

Πρώτα, οι μηχανικοί της NASA προσάρτησαν το σύστημα σε μια εικονική μονάδα δοκιμής γεμάτη με εκατοντάδες αισθητήρες, την τοποθέτησαν δίπλα στους αστραφτερούς αμμόλοφους με λευκή άμμο του Νέου Μεξικού και στη συνέχεια το εκτόξευσαν για να προσομοιώσουν μια ματαίωση από την εξέδρα εκτόξευσης.

Στο δεύτερο, το πλήρωμα ταξίδεψε στη Διαστημική Ακτή της Φλόριντα, όπου εγκατέστησε το σύστημα ματαίωσης και τη μονάδα δοκιμής στον τροποποιημένο πύραυλο. Για να μιμηθούν τις συνθήκες μιας ανάβασης πυραύλων, εκτόξευσαν τον πύραυλο και ενεργοποίησαν το σύστημα ματαίωσης αφού έσπασαν το φράγμα του ήχου.

Το Armstrong Flight Research Center ειδικεύεται στη μελέτη αυτών των ακραίων συνθηκών πτήσης.

Ο Μπραντ Φλικ, διευθυντής του κέντρου, ο οποίος συνταξιοδοτήθηκε στις 20 Μαρτίου, θυμήθηκε μια αφίσα έξω από το γραφείο του που απεικόνιζε τις προσγειώσεις του Απόλλωνα στο φεγγάρι: «Η αφίσα έλεγε: «Κάναμε εξάσκηση εδώ πριν το κάνουμε εκεί». Αυτό κάναμε. “

Νότιος Καλιφόρνια πρωτοπόροι της ανθρώπινης πτήσης

Ακόμη και πριν η NASA ονομαστεί NASA, οι μηχανικοί, οι επιστήμονες και οι πιλότοι δοκιμών της πίεζαν τα όρια της πτήσης στην έρημο Μοχάβε.

Στη μέση της σημερινής αεροπορικής βάσης Edwards – ενός από τα μεγαλύτερα αεροδρόμια στον κόσμο, που καλύπτει περίπου 480 τετραγωνικά μίλια – μια μικρή ομάδα ξεκίνησε το έργο X-Plane, μια σειρά πειραματικών αεροσκαφών σχεδιασμένων να πετούν πιο γρήγορα, ψηλότερα και (σκόπιμα) πιο αδέξια από ποτέ.

Το 1947, η ομάδα έγινε το πρώτο αεροσκάφος που έσπασε το φράγμα του ήχου στην ιστορία της ανθρώπινης πτήσης με το αεροσκάφος X-1.

Στις αρχές της δεκαετίας του 1960, αυτό το ώριμο ερευνητικό κέντρο πτήσεων είχε μετατραπεί σε κέντρο αεροναυτικής έρευνας αιχμής, οδηγούμενο σε υψηλό εξοπλισμό από τους «φωτεινότερους και πιο τολμηρούς» της NASA:

Ένας νεαρός πιλότος ονόματι Νιλ Άρμστρονγκ πετούσε το πυραυλοκίνητο X-15 σε πολλαπλές δοκιμαστικές πτήσεις. Κατά τη διάρκεια μιας από τις πτήσεις του Άρμστρονγκ πάνω από την ατμόσφαιρα της Γης, οι προσπάθειές του ενεργοποίησαν ένα σύστημα ασφαλείας σχεδιασμένο να περιορίζει τις έντονες δυνάμεις που δέχονται οι πιλότοι και πέρασε τον διάδρομο προσγείωσης. περίπου 45 μίλιαφτάνοντας τελικά στην Πασαντίνα.

Το κέντρο σχεδίαζε και δοκίμαζε επίσης ένα μοντέλο σεληνιακού προσεδάφισης, το οποίο ο Άρμστρονγκ (τώρα ο συνονόματος του κέντρου) θα χρησιμοποιούσε αργότερα για να εξασκήσει την προσγείωση στο φεγγάρι ενώ βρισκόταν στη Γη.

Την ίδια στιγμή, ένα άλλο αεροσκάφος, που ονομάστηκε «Ιπτάμενη Μπανιέρα», διαμορφωνόταν στο κέντρο. Αυτό το αεροσκάφος με παράξενη όψη σχεδιάστηκε ουσιαστικά για να δοκιμάσει αν θα μπορούσε να πετάξει χωρίς φτερά, αντί να παράγει ανύψωση μέσω της άτρακτου. Για να το εκτοξεύσουν, συνέδεσαν το αεροσκάφος με α pontiac κάμπριο και εκτοξεύτηκε στην κοίτη της κοντινής λίμνης με ταχύτητες 120 μιλίων την ώρα.

Τα δεδομένα που απέκτησαν από τα πειράματά τους πληροφορεί το σχεδιασμό Του διαστημικού λεωφορείου. Αντί να βασίζεται απλώς σε μεγάλα φτερά – τα οποία θα έπρεπε να είναι βαριά και μεγάλα για να επιβιώσουν στις ακραίες συνθήκες της επανεισόδου – το λεωφορείο χρησιμοποίησε την άτρακτό του για να δημιουργήσει σημαντική ανύψωση, ώστε να μπορεί να κάνει τη διέλευση με μικρότερα, ελαφρύτερα φτερά. Αυτό το απαραίτητο αλλά ίσως άκομψο σχέδιο χάρισε στο λεωφορείο το δικό του ψευδώνυμο: “Πετώντας τούβλα“.

Ο Frick δεν μένει σε καμία από τις «ιστορίες για καουμπόηδες σε αεροπλάνα» που έχει ακούσει στα σχεδόν 40 χρόνια του στο κέντρο. Ωστόσο, σημείωσε ότι πρόκειται για μια ειδική φυλή που μπορεί να χειριστεί τις ακραίες συνθήκες της δουλειάς ενός δοκιμαστικού πιλότου και απαιτεί αυστηρή διαχείριση κινδύνου από όλη την ομάδα.

«Το πιο ασφαλές πράγμα που έχεις να κάνεις με ένα αεροπλάνο είναι να μην το πετάξεις ποτέ», είπε ο Φρικ. “Δεν είναι αυτή η δουλειά στην οποία είμαστε… Οι άνθρωποι στο αεροπλάνο – είτε είναι ο πιλότος είτε οι άνθρωποι στην καμπίνα – βασίζονται σε εμάς για να κάνουν τη δουλειά τους και να τους κρατήσουμε ασφαλείς και τη ζωή τους. Είναι μια ευθύνη που παίρνουμε πολύ σοβαρά.”

Δοκιμάζοντας την τελευταία λύση των αστροναυτών

Όχι μόνο η εμπειρία του κέντρου εκτείνεται πολύ πέρα ​​από την αιχμή της πτήσης, αλλά μετατρέπει επίσης το πειραματικό του αεροσκάφος σε «ιπτάμενα εργαστήρια» με δεκάδες ή εκατοντάδες αισθητήρες, καθιστώντας το κλειδί για την επιτυχία των διαστημικών αποστολών της NASA όλα αυτά τα χρόνια.

Για την πρώτη από τις δύο δοκιμές αποβολής Artemis, γνωστή ως Pad Abort-1, η ομάδα του Κέντρου Έρευνας Πτήσεων Armstrong ζωγράφισε τη δοκιμαστική ενότητα. εγκατεστημένους αισθητήρες, υπολογιστές πτήσης, καλωδιώσεις και αλεξίπτωτα. και στη συνέχεια πραγματοποίησε μια σειρά δοκιμών και μετρήσεων σε ολόκληρο το σύστημα για να βεβαιωθεί ότι ήταν έτοιμο για εκτόξευση.

Στη σύνθετη εναέρια γυμναστική της ανάρτησης, η κατανομή του βάρους είναι πολύ σημαντική: η κάψουλα με το πάνω βάρος συμπεριφέρεται διαφορετικά από την κάψουλα με το χαμηλότερο βάρος. Το μη καταγεγραμμένο βάρος στη μία πλευρά μπορεί επίσης να βγάλει την κάψουλα εκτός ισορροπίας. Έτσι, η ομάδα του Άρμστρονγκ διεξήγαγε μια σειρά δοκιμών, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης φανταχτερών ζυγαριών και της ελαφριάς κλίσης της κάψουλας.

Οι αποβολές μπορεί επίσης να είναι έντονες. Ο κινητήρας που τράβηξε την κάψουλα μακριά από τον καταδικασμένο πύραυλο σχεδιάστηκε για να επιταχύνει από τα 0 στα 500 mph (πολύ πάνω από τη μισή ταχύτητα του ήχου) σε μόλις δύο δευτερόλεπτα. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, η κάψουλα ανακινείται έντονα. Έτσι, η ομάδα δονήθηκε την κάψουλα στο εργαστήριο για να βεβαιωθεί ότι όλα εξακολουθούσαν να λειτουργούν σωστά μετά από τόσο ακραίους κραδασμούς. Είναι καλύτερα να σπάσεις πράγματα στο έδαφος παρά στον αέρα.

Η ομάδα του Άρμστρονγκ επέλεξε τελικά το βεληνεκές πυραύλων White Sands στο Νέο Μεξικό για τη δοκιμή ματαίωσης pad. Επίσης, επέβλεψε την κατασκευή της εξέδρας εκτόξευσης και συντόνισε τις εργασίες για τη δοκιμή, την οποία η NASA ολοκλήρωσε με επιτυχία το 2010.

Λίγα χρόνια αργότερα, η NASA πραγματοποίησε δοκιμές Ascent Abort-2 σε έναν βελτιωμένο πύραυλο στο πλαίσιο της προετοιμασίας για την εκτόξευση της Artemis. Για το σκοπό αυτό, η ομάδα του Άρμστρονγκ επικεντρώνεται περισσότερο στο σχεδιασμό και τη δοκιμή ενός δικτύου εκατοντάδων αισθητήρων που θα χρησιμεύουν ως τα μάτια και τα αυτιά του οργανισμού για δοκιμές. Αυτό περιλαμβάνει τη σύνδεση των αισθητήρων σε ένα τραπέζι δόνησης και την έντονη ανακίνηση τους για να διασφαλιστεί ότι μπορούν να αντέξουν τη βαρύτητα.

«Αν ένα δέντρο πέσει στο δάσος και κανείς δεν είναι κοντά για να το ακούσει, κάνει πραγματικά ήχο;» είπε η Laurie Grindle, αναπληρώτρια διευθύντρια του Κέντρου Άρμστρονγκ που υπηρέτησε ως διευθυντής έργου για την πρώτη δοκιμή ματαίωσης. «Αν δεν είχαμε όργανα, θα μπορούσαμε να βγούμε με κάποιο εξαιρετικό προϊόν που είχε καλή απόδοση στο βίντεο, αλλά δεν ξέραμε αν θα είχε καλή απόδοση».

Το 2019, η δεύτερη δοκιμή πραγματοποιήθηκε χωρίς προβλήματα. Η ομάδα απέκτησε πολύτιμα δεδομένα – και μερικά Το βίντεο είναι επίσης υπέροχο.

Το 2022, η μη επανδρωμένη δοκιμαστική αποστολή Artemis 1 της NASA, εξοπλισμένη με σύστημα άμβλωσης, έφτασε με επιτυχία στη Σελήνη χωρίς να αποβάλει. Όταν η επανδρωμένη αποστολή Artemis 2 εκτοξευτεί στο φεγγάρι το συντομότερο αύριο, το σύστημα ματαίωσης θα είναι υπεύθυνο για τη διατήρηση των αστροναυτών στη ζωή για πρώτη φορά.