5 технологий, необходимых для полётов в дальний космос

Когда космический корабль, созданный для людей, отправляется в глубокий космос, он нуждается во многих вещах, которые обеспечат безопасность экипажа. Как дальность полётов, так и их продолжительность требуют, чтобы космический корабль имел системы, которые могут надёжно работать далеко от дома и способны сохранить жизнь космонавтам в чрезвычайной ситуации. Системы также должны быть достаточно лёгкими, чтобы ракета могла без проблем взлететь.

Миссии возле Луны начнутся, когда космический аппарат NASA Orion покинет Землю на самой мощной (на данный момент) в мире ракете, разработанной NASA - Space Launch System. После запуска из Космического центра Кеннеди во Флориде корабль выйдет на орбиту, превышающую ту, на которой находится Международная космическая станция. Для достижения этой цели, Orion имеет на борту встроенные системы, которые позволят экипажу и космическому кораблю исследовать далёкие пространства Солнечной системы.

Системы жизнеобеспечения

Поскольку люди отправляются дальше от Земли, в рамках более длительных миссий системы жизнеобеспечения должны быть надёжными, сочетая в себе минимальную массу и объём. Orion будет оснащён передовыми системами контроля окружающей среды и жизнеобеспечения, разработанными для миссий в дальний космос. Высокотехнологичная система уже протестирована на борту космической станции и сможет удалять углекислый газ (CO2) и влагу из воздуха внутри корабля. Удаление CO2 и влаги важно для обеспечения безопасного дыхания членов экипажа.

Водяной конденсат на оборудовании корабля может повредить чувствительную аппаратуру или спровоцировать коррозию. Система также экономит свободное пространство внутри космического корабля. Без такой технологии Orion должен был иметь на борту различные ёмкости и приборы, которые занимали бы около 10 процентов пригодного для экипажа пространства. На корабле также будет новый компактный туалет, который меньше, чем на международной космической станции. Разработка компактных систем необходима не только для того, чтобы максимизировать свободное пространство для экипажа, но и для размещения расходных материалов, таких как пища и вода, необходимых в ходе продолжительных миссий.

Надёжность систем имеет критически важное значение, когда у экипажа не будет возможности получать грузы или запасные детали с Земли, как это делается на МКС. Даже небольшие системы должны надёжно функционировать в космосе - от рабочего туалета до автоматизированной системы пожаротушения или тренажёра, который помогает астронавтам поддерживать хорошую физическую форму, чтобы противостоять проблемам при нулевой силе тяжести, которая может вызвать атрофию мышц и костей.

Огромное расстояние от дома также требует, чтобы у экипажа были скафандры, способные обеспечить жизнедеятельность астронавтов в течение шести дней в случае разгерметизации корабля для возвращения домой.

Силовая установка

Чем дальше в космос уходит космический корабль, тем больше он нуждается в мощной двигательной установке, которая способна поддерживать курс корабля и обеспечить возвращение экипажа домой.

Orion имеет сервисный модуль, который служит в качестве электростанции для космического аппарата, обеспечивая работу систем, которые позволят кораблю облететь Луну и вернуться. Сервисный модуль оснащён 33 двигателями различных размеров. Основной двигатель обеспечит маневрирование в космосе во время миссии, включая переход на лунную орбиту, а также достаточно мощную тягу, чтобы покинуть орбиту Луны. Другие 32 двигателя используются для управления и контроля корабля на орбите. Частично благодаря своей двигательной установке и её широким возможностям, а также резервному двигателю, корабль способен вернуть экипаж домой в случае различных чрезвычайных ситуаций.

Теплозащитные экраны

Переход на лунную орбиту - непростая задача, но это всего лишь половина пути. Чем дальше космический корабль отправляется в космос, тем больше тепла он будет генерировать при возвращении на Землю. Безопасное возвращение назад требует технологий, которые должны помочь космическому аппарату выдержать скорость в 30 раз быстрее, чем скорость звука, и температуру в два раза выше, чем расплавленная лава (или половину температуры Солнца).

Когда Orion будет возвращаться от Луны, он будет двигаться со скоростью почти 40233 км/ч, что позволит преодолеть расстояние от Лос-Анджелеса до Нью-Йорка за шесть минут. Его усовершенствованный теплозащитный экран, выполненный из материала AVCOAT, предназначен именно для такой нагрузки. Данный теплозащитный экран является самым крупным в своем роде, когда-либо созданным, и поможет космическому аппарату выдержать температуру около 2700 градусов по Цельсию.

В ходе полёта корабль также будет подвержен температурам примерно от минус 100 до плюс 300 градусов по Цельсию. Высокоэффективная система тепловой защиты, в сочетании с тепловым контуром, должна защитить корабль от прямых солнечных лучей, в то время как его экипаж будет наслаждаться безопасной и стабильной внутренней температурой.

Защита от радиации

Когда космический корабль путешествует за пределами магнитного поля Земли, он подвергается сильному воздействию радиации, заряженных частиц и солнечных бурь, которые могут вызвать сбои в работе компьютера и авионики. Люди, подвергшиеся сильному воздействию радиации, могут испытывать как острые, так и хронические проблемы со здоровьем, начиная от краткосрочной лучевой болезни и заканчивая развитием рака в долгосрочной перспективе. Orion был разработан с самого начала со встроенными системами для обеспечения бесперебойной работы космического аппарата во время возможных радиационных событий.

Например, Orion оснащен четырьмя идентичными компьютерами, каждый из которых может работать самостоятельно, а также ещё одним резервным компьютером. Всё это необходимо, чтобы гарантировать отправку сообщений и команд в случае сбоя систем. Инженеры протестировали оборудование на работоспособность в экстремальных условиях.

Для предотвращения радиационного воздействия во время вспышек на Солнце, NASA разработало временное убежище внутри корабля для членов экипажа. На космическом аппарате также будут использоваться различные датчики излучения, которые помогут ученым лучше понять радиационную среду вдали от Земли. В рамках одного из исследований, которое называется AstroRad, испытания пройдет экспериментальный жилет, который может помочь защитить жизненно важные органы и уменьшить воздействие радиации.

Постоянная связь и навигация

Космический корабль, далеко улетающий от дома, выходит за пределы Глобальной системы позиционирования (GPS ). Чтобы иметь связь с центром управления полетами в Хьюстоне, коммуникационные и навигационные системы корабля будут переключаться с системы ретрансляции данных NASA (TDRS), используемой Международной космической станцией, и поддерживать связь через систему дальней космической связи Deep Space Network.

Orion также оснащен резервными системами связи и навигации, которые должны помочь космическому кораблю оставаться в контакте с землёй и ориентироваться, в случае если первичные системы отказали. Резервная навигационная система, относительно новая технология, называемая оптической навигацией, использует камеру для съемки Земли, Луны и звёзд и автономно триангулирует положение корабля с фотографий. Резервная система связи не использует основную систему или антенны для высокоскоростной передачи данных.