„Artemis II“ misija, kuri prasidėjo balandžio 2 d. (Lietuvos laiku), turėtų baigtis įspūdingu nusileidimu ant vandens Ramiajame vandenyne šeštadienio paryčiais. Pirmasis NASA skrydis su įgula į Mėnulį nuo 1972 m. suteikė keletą stulbinančių vaizdų ir jaudinančių žmogiškų akimirkų. Tačiau grįžimas į atmosferą, kuris vyks daugiau nei 40 000 km/h greičiu, bus iki šiol pavojingiausia kliūtis.
Taip yra todėl, kad „Artemis II“ šiluminis skydas, esantis „Orion“ kapsulės apačioje ir skirtas apsaugoti įgulą, kai ji skries per Žemės atmosferą, yra beveik identiškas tam, kuris buvo naudojamas „Artemis I“ misijoje. O tas šiluminis skydas grįžimo metu įskilo.
„Grįžtant į atmosferą, kapsulės temperatūra priartės prie maždaug pusės Saulės paviršiaus temperatūros, – sako, Londono Karalienės Marijos universiteto fizikos ir duomenų mokslo lektorius Edas Macaulay. – Šiluminis skydas yra būtinas, kad apsaugotų kapsulę nuo šio karščio grįžtant į atmosferą. Be jo kapsulė tiesiog visiškai ištirptų ir sudegtų.“
Susiję straipsniai
Šis skydas pagamintas iš medžiagos, vadinamos „Avcoat“, kuri, kaip numatyta, grįžimo į atmosferą metu turi palaipsniui susidėvėti. Tačiau NASA nustatė, kad per „Artemis II“ pirmtakę – 2022 m. vykdytą nepilotuojamą misiją „Artemis I“ – „Orion“ šiluminis skydas prarado didelius medžiagos kiekius ir patyrė žymiai didesnę žalą nei buvo prognozuota.
Ir NASA šiluminio skydo nepakeitė. Atlikusi tyrimą, agentūra padarė išvadą, kad įgulos saugumą galima užtikrinti pakoregavus skrydžio trajektoriją.
„Artemis II“ misijos metu „Orion“ kapsulė grįžimo metu nepasieks tokio aukščio kaip jo pirmtakė. Vietoj to ji atliks nedidelį „pakilimo“ judesį. Kosminis laivas į atmosferą įskris stačiu kampu ir praleis mažiau laiko toje atmosferos dalyje, kurioje kilo problemų „Artemis I“ misijos metu.
NASA yra įsitikinusi, kad šio pakeitimo pakaks astronautų saugumui užtikrinti. Tačiau NASA administratorius Jaredas Isaacmanas pripažino, kad toks požiūris „nėra tinkamas būdas elgtis ilgalaikėje perspektyvoje“ – ir kad plano B nėra.
„Šiluminė apsauga turi veikti, – balandžio 7d. sakė J. Isaacmanas. – Aš apie tai mąstysiu nuolat, kol jie atsidurs vandenyje.“
„Neabejoju, kad komanda atliko teisingą analizę, – pridūrė NASA vadovas. – Mes pakeitėme misijos profilį – visas grįžimo profilis labai skiriasi nuo „Artemis I“, siekdami atsižvelgti į tai, ką apibūdinčiau kaip dabartinio to aparato šiluminio skydo „trūkumus“.“
Svarbu pažymėti, kad „Artemis I“ šiluminis skydas nesugedo: „Avcoat“ dangos liko pakankamai, o kapsulės viduje surinkti duomenys parodė, kad vidinė temperatūra išliko normali. Jei „Artemis I“ būtų buvę astronautai, jiems nieko nebūtų nutikę.
Kas nutiko „Artemis I“ šiluminiam skydui?
Buvo tikėtasi, kad „Artemis I“ „Orion“ kapsulė, skriejanti žemyn link Žemės ir pasiekusi apie 2800 Celsijaus laipsnių temperatūrą, šiek tiek apdegs.
Tačiau kai 2022 m. gruodžio 11 d. „Orion“ kapsulė be įgulos pagaliau nusileido į vandenį prie Meksikos krantų – užbaigdama karščiausią ir greičiausią grįžimą į atmosferą per visą istoriją – NASA iš karto pastebėjo, kad šiluminis skydas prarado didelius apsauginės medžiagos kiekius ir nukentėjo labiau nei buvo prognozuota.
„Kai „Artemis I“ kapsulė grįžo į Žemę, ji sėkmingai įveikė atmosferą, tačiau šiluminiam skydui padaryta žala ir poveikis buvo didesni nei buvo numatyta modeliuojant“, – sako E. Macaulay.
Taigi, nors skydas ir nesugedo, atsižvelgiant į šį „apdegimo nuostolį“, jis taip pat neišlaikė bandymo puikiai. 2024 m. gegužę NASA Generalinio inspektoriaus biuras paskelbė ataskaitą apie NASA pasirengimą „Artemis II“ misijai. Ataskaitoje nustatyta, kad šiluminis skydas susidėvėjo „kitaip nei tikėtasi“ daugiau nei 100 vietų. Tuo metu NASA buvo rekomenduota išsiaiškinti problemos priežastį prieš „Artemis II“ paleidimą.
Tačiau NASA jau buvo įsipareigojusi naudoti šį šiluminį skydą „Artemis II“ misijoje. 2023 m. liepos mėnesį NASA Kenedžio kosmoso centro technikai pritvirtino šiluminį skydą prie „Artemis II“ erdvėlaivio „Orion“ – gerokai prieš tai, kai NASA baigė tirti „Artemis I“ šiluminio skydo problemas. NASA buvo atidėjusi „Artemis II“ misiją, iš dalies siekdama išsiaiškinti šiluminio skydo problemą, tačiau kosmoso agentūra negalėjo sustabdyti darbų, susijusių su „Artemis II“.
2024 m. gruodį NASA atidėjo „Artemis II“ paleidimą iki 2026 m. ir galiausiai paskelbė, kad nustatė pagrindinę „Artemis I“ šiluminio skydo nuostolių priežastį: iš esmės „Avcoat“ medžiaga, kuri yra tokia svarbi šiluminio skydo sėkmei, negalėjo „kvėpuoti“.
„Inžinieriai nustatė, kad „Orion“ grįžtant iš nepilotuojamos misijos aplink Mėnulį, dujos, susidariusios šiluminio skydo abliacinės išorinės medžiagos viduje… negalėjo išeiti ir išsisklaidyti, kaip tikėtasi, – tuo metu savo pareiškime rašė NASA atstovas. – Dėl to susidarė slėgis ir atsirado įtrūkimų, dėl kurių keliose vietose atsiskyrė dalis apdegusios medžiagos.“
Grįžimo į atmosferą koregavimas
Paaiškėjo, kad dalis problemos buvo susijusi su beprecedentiniu misijos grįžimu į atmosferą.
Misijos „Artemis I“ metu NASA atliko vadinamąjį „šoktelėjantį“ grįžimą, kurio metu „Orion“ „atšoko“ nuo Žemės atmosferos. Kapsulė šoktelėjo kaip akmuo ant ežero paviršiaus: ji pasinėrė į viršutinę atmosferos dalį, tada vėl išskrido į viršų, o tik po to antrą kartą įskriejo į atmosferą. Pasak NASA, ši strategija padidino atstumą, kurį „Orion“ galėjo nuskristi nuo grįžimo į atmosferą iki nusileidimo į Ramųjį vandenyną. Idėja buvo, kad erdvėlaivis nusileistų arčiau JAV ir pagerintų nusileidimo tikslumą. „Šoktelėjantis“ įėjimas į atmosferą taip pat turėjo padaryti grįžimą į atmosferą sklandesnį astronautams.
Atliekant šiluminio skydo tyrimą, NASA Ameso tyrimų centre atkūrė „Artemis I“ įėjimo trajektorijos aplinką. Tyrėjai nustatė, kad tarp pasinėrimų „Avcoat“ viduje kaupėsi šiluminė energija. Dėl to „Avcoat“ viduje dujų kišenės susidarydavo greičiau, nei galėjo išsisklaidyti, taip sukeldamos slėgio šuolius, kurie sugadino dalį medžiagos.
Tačiau agentūra atliko bandymus aukštesnėje temperatūroje nei ta, kurią galiausiai patyrė „Orion“. Šiluminio skydo šiluminės savybės iš tikrųjų viršijo NASA lūkesčius, tačiau problemą sukėlė temperatūros kritimas.
„Dėl mažesnio kaitimo, pastebėto per tikrąjį „Artemis I“ grįžimą į atmosferą, anglies sluoksnio susidarymo procesas sulėtėjo, tačiau dujos anglies sluoksnyje vis tiek susidarydavo, – teigė NASA atstovas. – Dujų slėgis išaugo tiek, kad įtrūko „Avcoat“ danga ir atsiskyrė dalis anglies sluoksnio.“
NASA nustatė, kad tose vietose, kur „Avcoat“ buvo pralaidus, šiluminis skydas nesuskilo ir neprarado anglies sluoksnio – tos šiluminio skydo dalys galėjo praleisti dujas, todėl slėgis nesusikaupė.
Tai nėra gera žinia „Artemis II“ misijai, kurioje naudojamas dar mažiau pralaidus šiluminis skydas.
Kodėl NASA yra tokia įsitikinusi?
Po išsamių bandymų ir nepriklausomo vertinimo NASA padarė išvadą, kad išsiaiškino problemos priežastis ir kad pakeitus grįžimo į atmosferą strategiją būtų sumažinti bet kokie pavojai. „Artemis II“ grįžimo metu nebus tokių temperatūrų, kurias NASA laiko „Artemis I“ šiluminio skydo problemos priežastimi.
Dar daugiau užtikrinimo buvo suteikta 2026 m. sausį, kai J. Isaacmanas surengė susitikimą, kuriame dalyvavo NASA šiluminio skydo inžinieriai, nepriklausomos peržiūros komandos pirmininkas ir vyresnieji žmogaus skrydžių į kosmosą pareigūnai, siekdami susitikti su išorės ekspertais.
Šio susitikimo metu buvo išnagrinėta, kas atsitiktų, jei didelės šiluminio skydo dalys visiškai sugestų. Inžinieriai priėjo prie išvados, kad storas „Orion“ kompozicinis pagrindas, kurio sudėtyje yra titano karkasas, galėtų užtikrinti įgulos saugumą net ir tuo atveju, jei išoriniai „Avcoat“ blokai būtų visiškai nuplėšti.
Buvęs NASA astronautas ir NASA patariamosios tarybos narys Danny Olivasas buvo vienas iš ekspertų, dalyvavusių susitikime – ir liko patenkintas tuo, kaip NASA išsprendė šią problemą.
„NASA turėjo išspręsti labai sudėtingą problemą, bet džiaugiuosi galėdamas pasakyti, kad komanda puikiai susidorojo su šia užduotimi, – po susitikimo „LinkedIn“ įraše nurodė astronautas. – Atgaline data visada lengva vertinti, bet šie veiksmai sustiprino mano pagarbą NASA įsipareigojimui užtikrinti įgulos saugumą ir gerovę.“
Tačiau ne visi yra tokie įsitikinę NASA sprendimu. Buvęs NASA astronautas ir šiluminio skydo tyrimų inžinierius Charlesas Camarda, kuris viešai kritikavo kosmoso agentūrą, taip pat dalyvavo susitikime ir toliau pasisakė prieš misiją. Atsakyme „LinkedIn“ specialistas teigė, kad NASA nesilaikė deramo kruopštumo identifikuodama ir ištaisydama problemą.
Ch. Camarda šių metų pradžioje CNN sakė, kad jis mėnesius bandė priversti NASA vadovybę atsižvelgti į jo įspėjimus. Jis priklauso buvusių NASA darbuotojų grupei, kuri nemano, kad įgula turėjo skristi „Artemis II“ misijoje.
„Tai toks rimtas dalykas todėl, kad kai šiluminė apsauga pradeda byrėti – arba kai nuo jos atsiskiria dideli gabalai – net jei aparatas ir nesugriaunamas, tu jau esi tiesiog ant pradinės gedimo ribos“, – CNN sakė pažangių įėjimo į atmosferą sistemų ir šiluminės apsaugos medžiagų ekspertas Danas Rasky, dirbęs NASA daugiau nei 30 metų. – Tai tarsi stovėtum ant uolos krašto miglotą dieną.“
E. Macaulay save apibūdina kaip „nervingą keleivį“, kuris nesiryžtų statyti savo gyvybės ant „Artemis II“ šiluminio skydo. Tačiau jis pažymėjo, kad yra daug priežasčių pasitikėti šeštadienio grįžimu – įskaitant tai, kad žmonės būtų buvę saugūs ir „Artemis I“, ir kad „Artemis II“ misija iki šiol buvo sėkminga.
„Techniniu požiūriu tai buvo nepaprastas pasiekimas, – sako E. Macaulay. – Manau, kad tai suteikia pagrindo pasitikėti grįžimu į atmosferą, nes atrodo, jog yra visos priežastys tikėtis, kad trajektorija bus visiškai nominali, tiksliai tokia, kokia buvo suprojektuota. Ir, tikėkimės, tai užtikrins jiems kuo sklandesnį grįžimą į atmosferą. Manau, kad tikrai yra rimtų priežasčių tuo pasitikėti.“
Parengta pagal „Live Science“.