Menschliche Mission zu einem Asteroiden: Mit dem neuen Weltraum-Startsystem dorthin gelangen

Mit der Ankündigung des neuen Mammut-Weltraum-Startsystems (SLS) durch die NASA können die Vorbereitungen für die erste menschliche Mission zu einem Asteroiden ernsthaft beginnen. "Wir freuen uns auf jeden Fall darüber", sagte Laurence Price, stellvertretender Orion-Programmmanager von Lockheed Martin, während eines Briefings letzte Woche gegenüber dem Space Magazine. "Es ist sehr gut, diese Basis zu bekommen und in der Lage zu sein, vorwärts zu kommen."

Lockheed Martin hat am Orion MPCV gearbeitet, das ursprünglich Teil des Constellation-Programms zur Rückkehr zum Mond war. Aber die NASA hat jetzt eine Anweisung des Präsidenten erhalten, Astronauten bis 2025 auf einem Asteroiden zu landen, eine Mission, von der einige sagen, dass sie den ehrgeizigsten und kühnsten Plan darstellt, den die Weltraumbehörde bisher hatte. Orion wird wahrscheinlich überarbeitet und aktualisiert, um potenzielle „Sprungbrett“ -Missionen durchzuführen, die Menschen zu möglichen Zielen wie der Mondumlaufbahn, den Lagrange-Punkten, Asteroiden und möglicherweise den Marsmonden führen. Das ultimative Ziel auf diesem Weg ist es, Menschen auf den Roten Planeten zu schicken.

Die erste Inkarnation des SLS-Schwerlastverstärkers der NASA, der am 14. September 2011 vorgestellt wurde und als die größte jemals gebaute Rakete aller Zeiten gilt, wird über 30 Stockwerke hoch sein, eine Masse von 2,5 Millionen kg haben und verwendet werden ein Antriebssystem für flüssigen Wasserstoff und flüssigen Sauerstoff mit 5 Space-Shuttle-Hauptmotoren und einem verbesserten J-2X-Motor für die obere Stufe. (Die NASA hat gerade einen dieser Motoren getestet). Der SLS wird eine anfängliche Hubkapazität von 70 Tonnen (mT) oder etwa 69.853 kg Nutzlast in die erdnahe Umlaufbahn haben. Als Referenz ist dies mehr als das Doppelte der Auftriebskapazität eines aktuellen Trägerraketen, und es wird geschätzt, dass es 10% mehr Schub erzeugen kann als die beim Abheben produzierten Saturn 5-Raketen, die Trägerraketen, die die Apollo-Missionen zum Mond geschickt haben.

Um den Orion und ein Servicemodul später in den Weltraum zu schicken, würde der SLS in der ersten Stufe zwei weitere RD-25D / E-Motoren hinzufügen, und die „weiterentwickelte“ Architektur könnte 130 Tonnen oder 129.727 kg heben ( 286.000 Pfund) Masse in die Erdumlaufbahn. Dies würde die Masse des Stapels auf 2,6 Millionen kg (6,5 Millionen Pfund) erhöhen und so hoch wie ein 40-stöckiges Gebäude sein. Diese Konfiguration würde einen Schub von 4,2 Millionen kg (9,2 Millionen Pfund) ermöglichen, 20% mehr als der Saturn 5.

Lockheed Martin befindet sich jedoch noch in der Anfangsphase des Lernens über die Funktionen und Zeitpläne des neuen Startsystems, damit die beste Version von Orion für die Kopplung mit dem SLS hergestellt werden kann.

„Obwohl es einige Herausforderungen gibt“, sagte Price, „haben wir uns im vergangenen Jahr verschiedene Konfigurationen der Architektur angesehen, sodass bereits viel Arbeit geleistet wurde. Bei jeder der anfänglichen Herausforderungen haben wir bereits daran gearbeitet, diese zu mildern. “

Laut Price gibt es mehrere Unterschiede zwischen SLS und Constellation, wobei SLS möglicherweise einen Flüssigkeitsverstärker mit festen Umschnalldildaten anstelle einer festen ersten Stufe aufweist. "Aber wir fliegen seit 50 Jahren im Weltraum und alle Analysewerkzeuge zur Vorhersage von Umgebungen, Flugbahnen und Flugbedingungen sind recht einfach. Wir arbeiten daran, sie zu schließen." Die Änderung des Designs der Trägerrakete ist keine große Störung für unsere Fähigkeit, das Fahrzeug weiter zu reifen. “

Lockheed Martin berücksichtigt die Fähigkeit, wie viel Masse die SLS in den Weltraum bringen kann, und kann damit beginnen, daran zu arbeiten, wie sie die verschiedenen Teile der Mission manifestieren würden.

"Würden wir zum Beispiel die beiden Raumschiffe zusammen auf einer Rakete starten", sagte Josh Hopkins von Lockheed Martin in einem Interview mit dem Space Magazine, "und wie Apollo schnell in den Weltraum gehen oder würden wir das tun, was Constellation geplant hatte?" Wo würden Sie die größeren Teile des Schwergutfahrzeugs starten und die Besatzung bei einem zweiten Start separat starten und sie in der Erdumlaufbahn verbinden? “

Hopkins ist der Principal Investigator für Advanced Human Exploration Missions bei Lockheed Martin und leitet ein Team von Ingenieuren, die Pläne und Konzepte für eine Vielzahl zukünftiger menschlicher Erkundungsmissionen entwickeln, einschließlich Besuche bei Asteroiden.

"Wenn die beiden getrennt gestartet werden", fuhr Hopkins fort, "müssten Sie einige Tage im Orbit einplanen, um die beiden miteinander zu verbinden, oder ein geschrubbter Start könnte den Versuch ruinieren." Das sind also die Dinge auf höchstem Niveau, auf die wir uns von der NASA freuen. Auf der Detailebene arbeiten wir an Dingen wie der Flugumgebung und der Belastung des Raumfahrzeugs. Was wir aus den von uns durchgeführten Studien abgeleitet haben, ist, dass wir der Meinung sind, dass Orion bereits für einen ziemlich strengen Satz von Akustik, dynamischem Druck und G-Lasten während des Aufstiegs ausgelegt ist. "

„Wir wissen bereits viel über dieses Fahrzeug, seine Umgebung, die Ladebedingungen und die Flugbahn“, sagte Price. „Daher berücksichtigen wir die einzigartige Fähigkeit der Trägerrakete bei der Konstruktion des Orion MPCV. Wir konvergieren bereits darüber, wie dieses Fahrzeug fliegen wird, und werden so bald wie möglich unsere Testflüge mit frühen Versionen des SLS durchführen. “

Lockheed Martin plant Ende 2013 oder Anfang 2014 den ersten Flugtest des Orion MPCV. Sie haben ein Delta 4 Heavy für einen nicht pilotierten Start vom Kennedy Space Center reserviert, prüfen jedoch noch, welcher Launcher am besten geeignet ist.

"Wir identifizieren den besten Test-Booster", sagte Price, "und versuchen, den Nutzen für beide Programme, die Reifung des Startsystems und unser Raumschiff zu maximieren."

Um Menschen tatsächlich zu einem Asteroiden zu schicken, müssen viele Details ausgearbeitet werden, und die NASA und Lockheed Martin müssen alle Unbekannten fliegender Menschen im Weltraum berücksichtigen, einschließlich einer sehr wichtigen, um sicherzustellen, dass Menschen die Strahlung aushalten können Umwelt im Raum.

Hopkins sagte, die Roboter-Raumsonde, die zu Asteroiden und Mars geflogen sind, habe die Umgebung des Weltraums getestet. "Wir haben also elegante Modelle für das Design von Systemen, die der Strahlenabschirmung standhalten", sagte er, "obwohl wir die Auswirkungen der Weltraumstrahlung auf Menschen nicht kennen und nicht wissen, wie die Umgebung um kleine Asteroiden tatsächlich aussieht." Hopkins fügte hinzu, dass redundante Systeme zum Schutz des Menschen ein wesentlicher Bestandteil von Orions Design sind, aber die NASA könnte auch zuerst eine Roboter-Scout-Mission schicken, um einen Asteroiden zu besuchen.

Ja, es gibt viel zu tun, um Menschen tatsächlich zu einem Asteroiden zu schicken. Ein erster wichtiger Punkt ist jedoch, zu wissen, wann SLS bereit sein wird, eine menschliche Weltraummission durchzuführen, da dies bestimmen würde, zu welchen Asteroiden wir gehen könnten.

Und einen Asteroiden zu finden, der genau richtig ist, wird auch eine Herausforderung sein. Wir werden das im nächsten Teil unserer Artikelserie über eine menschliche Asteroidenmission diskutieren.

Frühere Artikel in dieser Reihe:

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