Die Artemis-I-Mission der NASA steht kurz vor dem Abschluss, und bisher ist Orions gewagte Reise weiter vom Mond entfernt so weitergegangen, wie es die Weltraumbehörde hofft. Um eine bestandene Punktzahl zu erhalten, muss die Mission jedoch noch ihre Abschlussprüfung bestehen.

Dieser letzte Test wird am Sonntag stattfinden, wenn das Raumschiff um 12:20 Uhr ET (17:20 UTC) mit dem Wiedereintritt in die Erdatmosphäre beginnt. In den nächsten 20 Minuten, bevor Orion vor der mexikanischen Halbinsel Baja in den Pazifischen Ozean stürzt, muss es von einer Geschwindigkeit von Mach 32 auf im Wesentlichen null verlangsamen, bevor es ins Wasser fällt.

Das ist keine Kleinigkeit. Zwillinge haben eine Masse von 9 Tonnen, etwa so viel wie zwei oder drei große Elefanten. Seine Basis, die mit einem Hitzeschild bedeckt ist, das beim Durchgang durch die Erdatmosphäre langsam verdampfen soll, muss Temperaturen von annähernd 3.000 Grad Celsius standhalten.

Es gibt zwei Hauptkomponenten dieses Wiedereintritts, die die NASA testen will – die Leistung dieses Hitzeschilds und seines Fallschirmsystems. Für Missionsplaner ist der Hitzeschild die größte Sorge.

„Der Wiedereintritt ist aus gutem Grund unser erstes und wichtigstes Ziel“, sagte Mike Sarafin, der das Missionsmanagementteam von Artemis I leitet. „Es gibt hier auf der Erde keine Arcjet- oder Airthermal-Anlage, die in der Lage wäre, den Überschalleintritt mit einem Hitzeschild von der Größe von Orion zu replizieren. Dies ist ein neues Hitzeschild-Design. Es ist ein sicherheitskritisches Ausrüstungsteil. Es wurde entwickelt, um das Raumfahrzeug und die Astronauten an Bord. Der Hitzeschild sollte also funktionieren. Wir können uns etwas von diesem Risiko am Boden erkaufen, aber nicht in Bezug auf die Rückkehr bei Mach 32.“

neues Design

Die NASA testete im Dezember 2014 eine standardisierte Version des Orion-Raumfahrzeugs und brachte es in eine Höhe von fast 6.000 Kilometern. Aus dieser Umlaufbahn kehrte Orion mit einer Geschwindigkeit von 9 km / s in die Erdatmosphäre zurück. Für Artemis I kehrt Orion mit 11 km/s zurück. Dies mag nicht wie ein allzu großer Anstieg erscheinen, aber für die Wiedereintrittsgeschwindigkeit ist die Zunahme der konvektiven und strahlenden Elemente exponentiell, wenn die Geschwindigkeit zunimmt, sagte Jim Jeffrey, Orions Direktor für Fahrzeugintegration.

„Der Geschwindigkeitseffekt ist also enorm, und deshalb ist die Konvektionszunahme vom Eintritt in die erdnahe Umlaufbahn bis zur Geschwindigkeit des Mondes so viel höher“, sagte er zu Ars.

Orion, das während der EFT-1-Mission gestartet wurde, enthielt das gleiche Traktionsbasismaterial, ein als AVCOAT bekanntes Epoxid, das auch von den Apollo-Kapseln bei ihrer Rückkehr vom Mond vor einem halben Jahrhundert verwendet wurde. Wie die Apollo-Kapsel wurde dieses AVCOAT-Material in die Bienenstockzellen an der Basis des Raumfahrzeugs injiziert.

Für den Artemis-I-Flug und zukünftige Missionen hat die NASA dazu übergegangen, „geformte“ AVCOAT-Blöcke für die Orion-Basis zu entwerfen. Dies geschah teilweise, um die Produktion dieser Hitzeschilde schneller und effizienter zu machen. Im Gegensatz zum Wabendesign können diese geformten Hitzeschilde parallel zur Basis des Raumfahrzeugs gebaut werden, anstatt nachträglich aufgeklebt zu werden.

Auf der Unterseite von Orion befinden sich 186 verschiedene Formen, die ein wahres Puzzle sind, um den Boden des 5 Meter breiten Raumschiffs zu bedecken. Der Wiedereintritt am Sonntag wird die Entwicklung der Methode der NASA zum Füllen von Nähten und Lücken zwischen diesen gegossenen Blöcken testen.

Fallschirme und Sprünge

Eine weitere Schlüsselkomponente der Rückkehr von Orion besteht darin, seine Fallschirme etwa 1.600 Meter über der Erdoberfläche einzusetzen. Diese Rutschen sollen Orion beim Abstieg in den Ozean auf eine Geschwindigkeit von 30 km/h verlangsamen.

Im Gegensatz zu Orions Hitzeschild glauben NASA-Beamte jedoch, dass sie die Fallschirmrisiken durch eine umfangreiche Testkampagne angemessen identifiziert haben. Bis heute, sagte Jeffrey, hat die NASA 47 Tests des Orion-Fallschirmsystems durchgeführt.

Die NASA gab am Donnerstag bekannt, dass sie plant, Orion weiter südlich im Pazifischen Ozean zu landen als bisher erwartet. Grund dafür ist schlechtes Wetter im hohen Norden vor der Küste Kaliforniens. Infolgedessen wird Orion in der Nähe von Isla Guadalupe regnen, die etwa 240 km westlich der Baja-Halbinsel in Mexiko liegt.

Als Teil seines Abstiegs wird Orion A.J Eintrag überspringen Technologie und nicht die direkte Abstammungslinie, die von den Apollo-Missionen verfolgt wurde. Dies würde es Orion ermöglichen, näher an der Küste zu landen und die Astronauten weniger Gravitationskräften auszusetzen – etwa 4 Gg – als beim Apollo-Wiedereintritt.

Die NASA wird die Rückkehr von Orion am Sonntag ab 11:00 Uhr EST (16:00 UTC) live übertragen, wobei ein Abfluss um 12:40 Uhr ET erwartet wird.