OSVAJANJE SVEMIRA

Pripremio: Dragan Lazarević

Kosmički brod „orion“

Za buduće letove

Kosmički programi letova sa ljudskom posadom koje je NASA do sada ostvarila odlikovali su se izuzetnim uspesima (program letova na Mesec „Apollo“), ali i dugim periodima zastoja. U periodu 1975-1981. u kosmički prostor nije poleteo ni jedan američki astronaut. Potom je usledio tridesetogodišnji program letova raketoplana „space shuttle“ pri čemu je obavljeno 135 letova u Zemljinu orbitu, a 37 letova je bilo namenjeno dopremanju modula i izgradnji orbitalne stanice ISS.

Kako se program „Space Shuttle“ bližio kraju, tako se postavljalo pitanje: kakav bi kosmički brod trebalo da ga zameni? Razmatrana je ideja tehnološki savršenijeg raketoplana „x 33 venture star“ koji bi kao jednostepeni sistem vertikalno poletao, dostizao Zemljinu orbitu i, posle obavljene misije, vraćao se u atmosferu i na Zemljinu površinu slećući na pistu kao i „shuttle“. Od te ideje se odustalo jer tehnologija još nije dostigla nivo neophodan za uspešno lansiranje jednostepene kosmičke letelice pa je NASA potražila inspiraciju u prošlosti, u kosmičkim kapsulama sličnim onima u programu „Apollo“.

Razlog za ovakav zaokret je veća sigurnost za posadu - kompaktna kapsula je oko deset puta sigurnija od velike krilate konstrukcije raketoplana. Ovakvoj odluci su doprinele nesreće sa šatlovima „challenger“ i „columbia“ u kojima je poginulo četrnaest astronauta, i nova orijentacija NASA-e ka letovima ka Mesecu, bliskim planetoidima i Marsu.

Naslednik kosmičkog broda „apollo“

Projekat je započet 2004. u okviru inicijative administracije predsednika Džordža Buša sa ciljem da se obavi povratak američkih astronauta na Mesec, oko 2020. Posle razmatranja raznih rešenja leta na Mesec, došlo se do zaključka da je najsigurniji i najbliži realizaciji koncept kakav je bio u programu „Apollo“, sa odvojenim komandno servisnim modulom CSM i lunarnim modulom LM. Projekt je nazvan „Constellation“ (komandni modul CEV orion i lunarni modul „altair“). Nova raketa nosač „ares 5“ predviđena je da ka Mesecu lansira oba modula ukupne mase oko 65 t. Ova raketa je trebalo da se razvije na osnovu primenjene tehnologije na „space shuttle“, koristeći za svoje stepene uvećane bustere na čvrsto gorivo i motore kao na „space shuttle“. Prvi stepen bi bio izgrađen na osnovu „shuttle“ spoljnog tanka za gorivo. Posao projektovanja i konstruisanja NASA je poverila kompaniji „Lokid Martin“.

Kapsula, odnosno komandni modul, projektovana je po uzoru na kapsulu CM „apollo“. Navodno, projektanti su iz muzeja uzeli kapsulu „apollo“ i rastavili je da bi videli raspored sistema za upravljanje, održavanje životnih uslova, snabdevanje energijom, padobransko kočenje itd.

Prvi let „oriona“ bez ljudske posade planiran je za 2014. godinu

„Orion“ je po obliku sličan ali je veći od kapsule „apollo“: prečnik je 5 m (prema 3,85 m), unutrašnja zapremina je 19 m3, od toga za posadu 8,9 m3 (prema 5,9 m3), masa je 8,9 t (prema 5,6 t). Zbog sličnosti sa „apollo“-om ali većih dimenzija, kapsula „orion“ je u šali nazvana „apolo na steroidima“, tj. nabildovani „apolo“. Projektovana je za 4-6 astronauta umesto 3 koliko je bilo u „apollo“-u, sa mogućnošću dužih letova i većim manevarskm sposobnostima.

Osnovna struktura je od lagane Al-Li legure, čime je ostvarena ušteda u masi u odnosu na strukturu „apollo“a od nerđajućeg čelika. Aerokočeći toplotni štit je sličan ranijem ablativnom štitu - materijal je tzv. „AvCoat“, na bazi silikatnih vlakana u fenolnoj smoli u saćastoj strukturi od stakloplastike. Kapsula je zamišljena kao sistem višekratnog korišćenja sa oko deset lansiranja u kosmos, pri čemu će se skidati nagoreli stari toplotni štit i stavljati novi.

Udobnije za astronaute

Instrumenti u kabini su na osnovu multifunkcionalnih ekrana instrument table aviona „boeing 787“, a najveći napredak je primenjeni računarsko-navigacioni sistem. Atmosfera u kabini je slična onoj u „shuttle“-u, azotno-kiseonička sa pritiskom 0,7 do 1 bar, za razliku od one u od čistog kiseonika na 0,35 bara. Sistem za spajanje sa orbitalnom stanicom ili lunarnim modulom treba da bude automatski za razliku od ranije kada se spajanje obavljalo ručnim komandama. Komandni modul treba da raspolaže i sistemom za preradu otpadne vode, čime bi se omogućili dugotrajniji letovi.

Raketa nosač „delta IV“ treba da obavi prvo lansiranje

Servisni modul je mase oko 12,5 t, što je znatno manje od „apollo“-vog od 24 t. Na njemu je glavni pogonski sistem i sistem motora za manevrisanje od 4x2 manja motora, dovoljno snažna da obave potreban „delta v“ manevar od 1600 m/s. Oba sistema će koristiti dvokomponentno samozapaljivo gorivo kao i „apollo“, iako je NASA planirala da koristi kombinaciju tečnog metana i kiseonika.To rešenje je neispitano u praksi i privremeno napušteno.

Servisni odsek sadrži rezervoare za kiseonik i azot za snabdevanje posade u kabini a energetski sistem će koristiti solarne panele koji se lepezasto razvijaju do kružnog oblika. „Apollo“ je koristio vodonično-kiseoničke gorive ćelije za napajanje elektroenergetskog sistema, a eksplozija tanka energetskog sistema sa tečnim vodonikom dovela je do otkaza spuštanja na Mesec „apollo 13“ pri čemu je izbegnuta katastrofa i posada uspešno vraćena na Zemlju.

Dok se razvoj projekta „Orion“ odvijao, došlo je do promene državne politike prema NASA-i u SAD: predsednik Barak Obama je, u okviru mera štednje, 2010. otkazao projekat leta na Mesec. Time je prekinut razvoj džinovske rakete i lunarnog modula i obustavljen posle jednog probnog lansiranja rakete na čvrsto gorivo koja je trebalo da obavi probna lansiranja „orion“-a u Zemljinu orbitu.

Ipak, nastavljen je usporeniji razvoj komandnog i servisnog modula kao višenamenskog sistema MPCV, sa mogućnošću primene na orbitalnoj stanici i nekim budućim misijama ka bliskim planetoidima, pri čemu se pominju letovi oko Meseca, ka Lagranžovoj tački L2 i misija ka Marsu i njegovim satelitima.

Dosadašnja testiranja i planirani letovi

Nekoliko modela i nepotpunih kapsula „orion“-a je do sada korišćeno za vibracione testove, ispitivanje hidro-udara pri sletanju na vodu, ispitivanje padobranskog sistema kočenja i sletanja kao i sistema za spasavanje kapsule LAS. Kapsula je izbacivana iz transportnog aviona sa visine 7500 m u cilju ispitivanja sistema otvaranja padobrana. Prvi testovi su prošli dosta loše, tj. sistem nije funkcionisao i kapsula se razbila pri udaru o tle, ali je test aprila ove godine završen uspešno i kapsula se meko spustila.

Gigantska raketa nosač „sls“ koja treba da pošalje „orion“ ka Mesecu i dalje

Raketni sistem kule za spasavanje LAS je konstruisan po uzoru na sistem spasavanja kosmičkog broda „sojuz“. U slučaju otkaza rada ili havarije rakete nosača pri lansiranju, kula za spasavanje montirana na vrhu kapsule svojim raketnim motorom potiska 2200 kN odvaja kapsulu i usmerava je ka stabilnom povratku na Zemlju a potom se i sama odvaja. Prvo lansiranje i probni let bez posade kosmičkog broda planiran je za 2014. godinu i obaviće se najjačom raketom nosačem u SAD „delta IV heavy“, koja može da digne oko 25 t u Zemljinu orbitu.

„Orion“ će biti lansirami u Zemljinu orbitu, napraviće dva obletanja, postići udaljenost od 6000 km a potom ući u atmosferu brzinom od 32000 km/h. To će biti test za mehaničku izdržljivost letelice, toplotni štit i padobranski kočioni sistem.

Sledeći probni let bi trebalo da se obavi 2017. sa obletanjem Meseca bez posade i bez ulaska u orbitu, tzv.cirkumlunarnom putanjom kakvom su se kretale sovjetske sonde tipa „zond 5-8“ i silom prilika „apollo 13“. Za takvu misiju neophodno je da se razvije daleko jača raketa nosač. Prema sadašnjem projektu, ona bi predstavljala primenu postojećih tehnologija primenjenih na „space shuttle“-u sa minimalnim modifikacijama, imala bi tri „shuttle“-ova motora, bustere na čvrsto gorivo i mogla bi da u Zemljinu orbitu podigne 70 t, da ka Mesecu pošalje oko 25 t, približno koliko iznosi masa „orion“-a.

Naredni let se planira za 2019-2021. To bi bio prvi let sa posadom od četiri astronauta, u trajanju od 10-14 dana sa ulaskom u Mesečevu orbitu. „Orion“ bi nekoliko dana kružio oko Meseca a potom se vratio na Zemlju, kao i „apollo 8“ 1968.

Sve zavisi od političara

Kosmički letovi se ostvaruju ulaganjima od više desetina milijardi dolara i političari danas teško donose takve odluke tako da su ovi planovi neizvesni. Kada je američki predsednik Kenedi doneo 1962. odluku o pokretanju programa „Apollo“ i slanju ljudi na Mesec, mada se počelo gotovo od nule, za šest godina ostvareno je prvo obletanje Meseca a za sedam i prvo spuštanje na njegovu površinu.

Neizvesno je kada će započeti razvoj serije velikih raketa nosača „sls“. Odluka da se tome pristupi biće donešena oko 2015. NASA pokušava da na razne načine učini projekt „Orion“ bližim ostvarenju, pa i na osnovu međunarodne saradnje. Moduli „atv“ Evropske kosmičke agencije, za snabdevanje međunarodne orbitalne stanice, mogli bi da se uspešno adaptiraju u znatno veći servisni modul. NASA ozbiljno razmatra tu mogućnost i pokušava da ubedi ESA da krenu putem saradnje.

„Atv“ ima masu od 20 t, unutrašnju zapreminu sa normalnom atmosferom od 48m3, sopstveni pogonski sistem i velike solarno-energetske panele. Nosi 8 t tereta za potrebe orbitalne stanice, pre svega gorivo za održavanje putanje. U brod bi lako moglo da stane dodatno gorivo za letove npr. do bliskih planetoida, a njegov unutašnji prostor bi mogao da posluži za boravak astronauta. Ostaje da ESA prihvati takvu saradnju jer ima planove o izgradnji vlastite kosmičke kapsule sa posadom.

Dok se razvoj „oriona“ odvijao usporeno, manja privatna kompanija „SpaceX“ uspešno je lansirala svoju kapsulu „dragon“, obavila spajanje sa ISS, prenela odgovarajući teret na nju i vratila se na Zemlju. Njen osnivač Elon Mask planira da prvi letovi „dragon“-a sa posadom počnu oko 2015. a smatra da kapsula može da posluži i za letove ka Mesecu i dalje. Da li bi to mogla da bude konkurencija „orionu“? NASA finansira snabdevanje ISS kapsulom „dragon“, kao i razvoj „Boing“-ove kapsule „cst 100“ i malog raketoplana „dreamchaser“ privatne kompanije „Sierra Nevada“, a odustala je od primene projekta „Orion Lite“.

Dragan Lazarević