NASA potwierdza. Osłona termiczna statku Orion zdała egzamin

Misja Artemis II była pierwszym lotem statku Orion z astronautami na pokładzie. Czteroosobowa załoga okrążyła Księżyc, a następnie bezpiecznie powróciła na Ziemię. Podczas wejścia w atmosferę kapsuła osiągnęła prędkość odpowiadającą około 39-krotności prędkości dźwięku, a temperatura na jej zewnętrznej powierzchni przekroczyła w szczytowym momencie 2200 stopni Celsjusza.

Jak poinformowała NASA, szczegółowa analiza potwierdziła wcześniejsze wnioski z inspekcji przeprowadzonych bezpośrednio po wodowaniu i na pokładzie statku ratowniczego. Na powierzchni osłony termicznej kapsuły Artemis II zidentyfikowano dziewięć miejsc o różnej wielkości, w których doszło do ubytku zwęglonego materiału. Dla porównania, podczas misji Artemis I odnotowano 103 takie obszary.

Różnica jest istotna, ponieważ po pierwszym locie Oriona stwierdzono nieoczekiwane ubytki materiału osłony. Dochodzenie NASA wykazało, że problem wiązał się z zachowaniem ablacyjnego materiału Avcoat podczas nagrzewania i odprowadzania gazów w trakcie wejścia w atmosferę.

„Avcoat jest materiałem wykonanym z włókien szklanych (uformowanych w plastry miodu), wypełnionych materiałem ablacyjnym. Materiał ablacyjny tworzą termoodporne polimery, tj. żywice fenolowe, specyficzne rodzaje żywic epoksydowych i silikony. Tutaj jest to żywica epoksydowo-nowolakowa” – wyjaśniła jeszcze przed misją w wywiadzie dla Space24.pl mgr inż. Agata Białek, starszy specjalista z Laboratorium Mechatroniki i Robotyki Satelitarnej Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk.

Osłona termiczna Oriona składa się ze 186 specjalnie ukształtowanych bloków Avcoat. Materiał ten ulega kontrolowanej ablacji, czyli stopniowemu zużyciu pod wpływem wysokiej temperatury, pochłaniając energię cieplną i chroniąc konstrukcję kapsuły przed przegrzaniem.

„Avcoat jest mocowany do struktury nośnej za pomocą jedynie 20 śrub. Ponadto nie jest to jednolity płaszcz. Osłona jest złożona z modułów o zróżnicowanym kształcie, aby zapewnić spasowanie poszczególnych elementów między sobą oraz dostosować kształt do krzywizn modułu załogowego. W celu skompensowania napięć termoelastycznych w płaszczu znajdują się 4 pady kompresyjne. Osłona termiczna Oriona jest również największą osłoną wykonaną dla misji załogowych” – podsumowała ekspertka.

Zmiana trajektorii ograniczyła uszkodzenia

Jednym z najważniejszych działań wprowadzonych przed misją Artemis II była modyfikacja trajektorii wejścia statku w atmosferę Ziemi. NASA ograniczyła maksymalną odległość, jaką Orion mógł pokonać podczas wejścia w atmosferę przed wodowaniem na Oceanie Spokojnym. Analizy przed lotem wskazywały, że takie rozwiązanie skróci czas, w którym osłona będzie narażona na warunki sprzyjające powstawaniu uszkodzeń zaobserwowanych podczas Artemis I.

Wyniki kontroli po locie potwierdziły skuteczność tej zmiany. Według NASA modyfikacja trajektorii ograniczyła skalę pęknięć i ubytków zwęglonego materiału dziesięciokrotnie w porównaniu z poprzednią misją.

Inspekcja objęła również osłonę tylnej części modułu załogowego, na której znajduje się około 1300 płytek ceramicznych. Jej stan odpowiadał oczekiwaniom inżynierów. Nie stwierdzono także oznak przegrzania w okolicach okien, otworów wentylacyjnych, silników korekcyjnych i bocznego włazu kapsuły.

NASA kontynuuje prace przed Artemis III

Pomimo pozytywnych wyników agencja kontynuuje badania osłony. Inżynierowie wykonali skany laserowe jej powierzchni po locie i porównują je z pomiarami sprzed startu, aby określić skalę ubytku materiału. Trwają również prace nad pobieraniem próbek i ich dalszą analizą. Zebrane dane mają pomóc w doskonaleniu konstrukcji osłony i procesów jej produkcji.

NASA wprowadziła już zmiany konstrukcyjne w osłonie przeznaczonej dla misji Artemis III. Mają one zapewnić większą jednorodność bloków Avcoat i bardziej przewidywalną przepuszczalność materiału.

Według obecnego harmonogramu Artemis III ma obejmować lot na niską orbitę okołoziemską (LEO) oraz testy współpracy statku Orion z demonstratorami lądowników księżycowych firm SpaceX i Blue Origin. Kolejnym krokiem ma być załogowe lądowanie na Księżycu w ramach misji Artemis IV, planowanej na 2028 r.