Organização | NASA |
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Construtor | Lockheed Martin |
Tipo de embarcação | Nave espacial tripulada |
Lançador |
Delta IV Heavy (teste) Sistema de lançamento espacial(futuro) |
Primeiro voo | 5 de dezembro de 2014 |
Número de voos | 1 |
Status | em desenvolvimento |
Altura | ~ 7 m |
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Diâmetro | 5,02 m |
Massa total | 21,25 t |
Ergols | 7,9 t |
Fonte de energia | Painéis solares |
Atmosfera | Oxigênio / nitrogênio |
Pousar | no mar |
Destino | além da órbita baixa |
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Equipe técnica | 4 |
Volume pressurizado | 19,56 m 3 |
Espaço de convivência | 8,95 m 3 |
Delta-V | 1340 m / s |
Autonomia | 21 dias |
Energia elétrica | 11 kW |
Tipo de hachura | NASA Docking System |
Encontro | não automático |
Orion é uma espaçonave da NASA para transportar uma tripulação de astronautas além da órbita baixa da Terra . Foi inicialmente desenvolvido no âmbito do programa Constellation (2006), cujo objetivo é levar os homens à Lua até 2020 e substituir o vaivém espacial para o socorro das tripulações da Estação Espacial Internacional . Dentrofevereiro de 2010, o programa Constellation foi abandonado e após considerar o cancelamento do desenvolvimento da espaçonave, a NASA decide continuar seu desenvolvimento para futuras missões de sobrevoar a Lua e asteróides e, possivelmente, o transporte da tripulação da Estação Espacial Internacional . Deve ser colocado em órbita pelo lançador pesado SLS , cujo desenvolvimento foi decidido após o abandono do programa Constellation .
A espaçonave Orion foi projetada para transportar quatro pessoas em uma missão de três semanas além da órbita terrestre baixa e até sete pessoas em órbita baixa. Ele usa a arquitetura da espaçonave Apollo com um módulo de controle em forma de cone contendo a cabine em que fica a tripulação e um módulo de serviço no qual está reunido tudo o que não é necessário para o retorno à Terra. Este último módulo é lançado antes da reentrada atmosférica . A montagem tem massa de 21 toneladas incluindo mais de 12 toneladas para o módulo de serviço. Ao contrário de seus antecessores, ele usa painéis solares para o fornecimento de energia. Tem um espaço habitacional mais do que o dobro em comparação com a espaçonave Apollo e um sistema de acoplamento semelhante ao do ônibus espacial americano . A espaçonave Orion foi projetada para pousar na água ao retornar à Terra e é reutilizável.
O primeiro teste orbital do módulo de comando ocorreu em 5 de dezembro de 2014 e o de um veículo completo está programado para 2021. O primeiro voo com tripulação está programado para 2022-2023.
Em 2004, a pedido do Presidente dos Estados Unidos George W. Bush, que desejava que os Estados Unidos retomassem o sucesso do programa Apollo , a NASA lançou o programa Constellation, cujo objetivo era permitir que as tripulações realizassem longas estadias. a Lua em 2020. Este programa também deve garantir a substituição do ônibus espacial americano , cuja retirada está programada após o acidente do ônibus espacial Columbia . O programa será financiado por meio de economias feitas com a interrupção dos ônibus espaciais e a retirada da estação espacial internacional.
As características das várias espaçonaves do programa Constellation são tornadas públicas em 19 de setembro de 2005. A principal espaçonave tripulada é conhecida como Veículo de Exploração Tripulado (CEV) antes de ser batizada de Orion em24 de agosto de 2006. Este nome é o de um dos ônibus espaciais do filme de 2001, A Space Odyssey (1968), bem como um estudo de uma espaçonave movida a energia nuclear . O anúncio da NASA31 de agosto de 2006que o veículo será construído pela Lockheed Martin . A sonda está a ser lançado por um novo veículo de lançamento, o Ares I .
Os primeiros testes estão então programados para 2008 com um vôo não tripulado para 2011, um vôo tripulado para março de 2015e um primeiro retorno dos astronautas à Lua para 2019 , mas essas datas foram adiadas devido aos poucos recursos financeiros alocados ao programa.
Após sua posse, o presidente dos Estados Unidos, Barack Obama, pede à Comissão Agostinho , criada para esse fim em7 de maio de 2009e composto por especialistas em astronáutica da indústria de pesquisa e da NASA , para examinar as consequências da retirada do ônibus espacial americano no programa da estação espacial internacional e para realizar uma revisão do programa Constellation face a questões orçamentárias e de planejamento. O comitê relata sobre9 de outubro de 2009. Em relação ao programa Constellation, suas principais conclusões são que a NASA precisa de um suplemento de orçamento anual de três bilhões de dólares para poder atingir os objetivos definidos para o programa Constellation. Ela observou que o lançador Ares I , que permitiria o lançamento da espaçonave Orion, encontrou problemas técnicos que deveriam ser resolvidos, mas seu desenvolvimento tardio diminuiu muito seu interesse. O comitê está preocupado com o custo de produção da espaçonave Orion, que também está sujeito a fortes restrições (peso, custo de desenvolvimento). O presidente Barack Obama anuncia o1 st fevereiro 2010que vai propor o cancelamento do programa Constellation, apresentando três motivos: excesso de orçamento, atraso nos prazos e ausência de inovações integradas ao projeto. O11 de outubro de 2010, O presidente Obama aprova a " Lei de Autorização da NASA de 2010 ", que confirma o fim do programa Constellation.
Após o abandono do programa Constellation, a interrupção do desenvolvimento da espaçonave está sendo considerada. A NASA convoca fornecedores privados para transportar tripulações para a Estação Espacial Internacional e não há planos firmes para missões além da órbita terrestre. No entanto, a NASA anuncia o24 de maio de 2011à medida que o desenvolvimento da espaçonave Orion continua. A agência espacial dos EUA planeja usá-lo para lançar missões orbitais à Lua ou asteróides próximos à Terra até 2020 . Também deve servir como uma solução de backup se os fornecedores privados não cumprirem seus objetivos de servir a estação espacial. A embarcação é chamada de Veículo Multifuncional da Tripulação (MPCV) "Orion".
O desenvolvimento do módulo de serviço foi adiado para permitir a pulverização dos custos. A NASA e a Agência Espacial Europeia negociam desde 2011 usando uma versão avançada do módulo de serviço do ATV Europa. Esta proposta da ESA permite-lhe pagar em espécie a sua participação na Estação Espacial Internacional, que já não é abrangida pela entrega da nave ATV . Na verdade, o último navio de carga ATV entregue pela ESA em 2014 pagará apenas pela estadia até 2017. Esta decisão da ESA foi validada emnovembro de 2012pelo Conselho de Ministros Europeus reunido em Nápoles para se pronunciar sobre a actividade da Agência Espacial Europeia nos próximos anos. A solução escolhida foi validada pelo governo dos Estados Unidos e anunciada oficialmente emjaneiro de 2013. Este módulo está sendo construído por 450 milhões de euros sob a supervisão da Airbus em Bremen.
Um modelo destinado a testes de solo (Maio de 2011)
O modelo EFT-1, após sua última soldagem, que voou em 2014 (Junho de 2012)
Um modelo destinado a testes de solo é colocado em uma câmara acústica do fabricante Lockheed Martin.
Um modelo destinado a testes de solo em uma oficina no Centro Espacial Kennedy.
Projetado como parte do programa Constellation , o navio usa uma arquitetura chamada "em linha". A espaçonave é colocada no topo de um lançador clássico, como a espaçonave do programa Apollo, no qual Orion se baseia fortemente. A fórmula do planador adotada para o ônibus espacial americano não foi mantida. O Orion pode transportar quatro astronautas para voos de 21 dias e sete astronautas para uma órbita baixa, onde pode permanecer no espaço por seis meses conectado à estação espacial. As células a combustível que alimentavam a geração dos navios anteriores estão sendo abandonadas em favor dos painéis solares . A espaçonave tem uma escotilha do tipo APAS , o NASA Docking System , semelhante ao usado pelo ônibus espacial dos EUA para atracar na Estação Espacial Internacional . A atmosfera da cabine é composta por uma mistura de nitrogênio e oxigênio em proporções moduláveis. Essa escolha, idêntica à praticada nas embarcações russas, diverge da solução adotada nas várias espaçonaves americanas das décadas de 1960 e 1970 que, para economizar massa, utilizavam uma atmosfera de oxigênio puro (escolha que se baseia em foi considerada perigosa após o desastre da Apollo 1 ). As especificações do módulo de serviço só são conhecidas através das especificações estabelecidas para o programa Constellation, cujas missões já não são relevantes. Na época, previa-se que as reservas de propulsão e propelente do módulo de serviço permitiriam que ele realizasse mudanças de velocidade total de 1,4 a 1,5 km / s .
Orion tem 5,02 metros de diâmetro e a parte habitada 3,3 metros de comprimento . O conjunto Orion tem uma massa de 21,3 toneladas, incluindo 8,9 toneladas para o módulo de controle, 3,4 toneladas para o módulo de serviço e 7,9 toneladas para o combustível. O navio pode ser reutilizado dez vezes. Inicialmente, seu retorno foi planejado em terra firme, amortecido por airbags , e não no oceano, ao contrário de todas as outras cápsulas americanas (de Mercúrio à Apollo ). Porém, após 117 testes de pouso com airbags, o retorno ao mar é preferido por causa do aumento da segurança (especialmente se um paraquedas estiver com defeito como durante o retorno da Apollo 15 ) e um pouso menos brutal.
O Orion é composto por três módulos: o módulo de comando em que fica a tripulação, o módulo de serviço que agrupa os equipamentos não essenciais para o retorno à Terra (propulsão, consumíveis, energia) e a torre de resgate que permite ao navio retornar ao solo com segurança em caso de falha do lançador.
Características | Orion | Apollo | Soyuz |
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Comprimento | ~ 7 m | 11,03 m | 7,48 m |
Diâmetro máximo | 5,02 m | 3,9 m | 2,72 m |
Período | 18,8 m | 3,9 m | 10,06 m |
Massa total ( propelentes ) | 21,25 t (7,9 t ) | 30,33 t (18,5 t ) | 7,25 t (0,9 t ) |
Volume pressurizado / habitável | 19,56 m 3 / 8,95 m 3 | / 6,17 m 3 | / 9 m 3 |
Delta-V | 1340 m / s | 2.800 m / s | 390 m / s |
Fonte de energia | Painéis solares | Células de combustível | Painéis solares |
Produção de energia | 11 kW | 0 kW | 0,6 kW |
Duração da missão | 21 d | 14 d | 14 d |
Tamanho da tripulação | 4 | 3 | 3 |
Área de pouso | Mar | Mar | terra |
O módulo de comando ou módulo de tripulação ( Tripulação ), cujo trecho é cônico, transporta a tripulação, carga e instrumentos científicos. Este módulo pode ser acoplado à Estação Espacial Internacional . Esta é a única parte da nave que retorna à Terra após cada missão. O volume pressurizado é de 19,56 m 3 e o volume vivo é de 8,95 m 3 .
EstruturaOs componentes estruturais do módulo de controle e do casco de pressão são feitos de uma liga de alumínio-lítio (in) de cor verde oliva usada anteriormente para produzir a versão leve do tanque externo do ônibus espacial usado a partir de 1998. O casco pressurizado compreende vários componentes - dianteiro antepara, antepara traseira, túnel de comunicação, cilindro modular - que são montados usando a técnica de soldagem por fricção . O cilindro e a antepara de popa servem de suporte para uma treliça que confere rigidez à montagem e atua como suporte para os pontos de fixação dos assentos da tripulação, dos sistemas instalados no casco pressurizado e dos armários. O casco pressurizado possui quatro vigias: duas horizontais e duas inclinadas que permitem a observação da parte frontal da embarcação para operações de atracação. Muitos equipamentos não precisam estar dentro do casco pressurizado: aviônicos, tanques de propelente, baterias, sistemas de controle ambiental. Eles são instalados principalmente ao redor do túnel de comunicação localizado na frente do navio. O casco pressurizado e os equipamentos externos são cobertos por painéis de colmeia de titânio que fornecem isolamento térmico inicial e são responsáveis pelo bloqueio de micrometeoritos.
Escudo térmicoO escudo térmico ablativo foi projetado pela Boeing em colaboração com o Ames Research Center . Com diâmetro de cinco metros, é composto por um favo de mel preenchido com resina (mesmo método do módulo Apollo). Deve resistir à reentrada atmosférica a uma velocidade de 27.000 km / h para missões à Estação Espacial Internacional e 40.000 km / h para missões orbitais lunares. Isso requer cinco vezes mais calor para ser dissipado. DentroSetembro de 2006, o contrato de US $ 14 milhões é ganho pela Boeing.
Sistema de pousoA espaçonave Orion foi projetada para pousar na água. Durante sua reentrada atmosférica, a embarcação é freada. Quando sua velocidade cai para 480 m / s a uma altitude de cerca de 4,5 a 6 km , dois pára - quedas piloto com um diâmetro de 7 metros são lançados. Após cerca de um minuto, eles reduziram a velocidade vertical do navio para 160 km / he virtualmente cancelaram sua velocidade horizontal, permitindo que os paraquedas principais se abrissem. Os paraquedas piloto são liberados e os três paraquedas principais são acionados. Cada pára-quedas com massa de 135 kg tem diâmetro de 35,4 metros. A velocidade vertical cai para 30 km / he o navio pousa na água. Imediatamente após o contato com o mar, cinco balões são inflados para garantir que o módulo da tripulação seja pousado na água na direção correta. A tripulação e o navio são então recolhidos por helicópteros e pela tripulação de um LPD da Marinha dos EUA ( US Navy ).
O módulo de serviço reúne todos os equipamentos que não são essenciais para o retorno à Terra. Ele contém a propulsão principal e os tanques de propelente associados, bem como os consumíveis (água, oxigênio, nitrogênio) usados pela tripulação. Os painéis solares que produzem a energia elétrica da embarcação, bem como os radiadores que garantem a evacuação do excesso de calor, também estão alojados no módulo de serviço. Um sistema ambiental controla a temperatura dos componentes do veículo e da carga. Ele é despejado antes de retornar à Terra. O módulo de serviço também está equipado com um porão para o transporte de cargas não pressurizadas ou instrumentos científicos. A versão do módulo de serviço utilizado para o primeiro voo é desenvolvida pela ESA como forma de pagamento pela estadia de astronautas europeus a bordo da Estação Espacial Internacional entre 2017 e 2020. Na verdade, o último ATV cargueiro entregue pela ' ESA em 2014 apenas pagar pela estadia até 2017. No final de 2014, a NASA encomendou uma única cópia deste módulo chamado Módulo de Serviço Europeu (en) para o voo Artemis 1 e encomendou outros dois para eles : voos Artemis 2 e Artemis 3 .
EstruturaO módulo de serviço ESM (en) tem um comprimento de 2,72 metros ( bico excluído) e um diâmetro de 4,5 metros. Sua massa seca é de cerca de 3,8 toneladas e pode transportar 9,2 toneladas de propelentes. É composto por vários subconjuntos: um cilindro superior, uma plataforma de sustentação dos tanques propelentes principais, um cilindro principal, uma plataforma inferior, um estágio que agrupa o equipamento e um envelope que protege todos os micrometeoritos.
PropulsãoA propulsão consiste em três sistemas distintos: um motor de foguete principal derivado do motor OMS do ônibus espacial dos EUA , 8 propulsores auxiliares e 24 pequenos motores usados para controle de atitude . A propulsão é controlada por um sistema desenvolvido para o ATV . Todos esses motores usam a mesma mistura de propelentes armazenáveis: monometilhidrazina e MON -3 (oxidante). Cada tipo de propelente é armazenado em dois tanques que são conectados em série e possuem sistemas de pressurização independentes. O sistema de pressurização usa hélio armazenado a 340 bar em um tanque esférico. Todos os motores são movidos por propelentes pressurizados. O motor principal é do tipo AJ10-190 (en) que fornece um impulso de 27,7 kN com um impulso específico de 316 segundos. Possui 1,91 m de comprimento e bocal com diâmetro de 1,09 m. Os propulsores do tipo R-4D-11 (in) fornecem cada um um impulso de 490 Newtons e são usados para manobras precisas e como um sistema de backup em caso de falha do propelente principal. Esses motores usados nos navios Apollo têm massa seca de 3,63 kg e impulso específico de 312 segundos. Os 24 motores usados para controle de atitude são agrupados em quatro grupos de 4 e quatro grupos de 2 motores. Eles fornecem um empuxo individual de 220 N e podem ser usados para pulsos muito curtos e / ou em operação contínua.
EnergiaA energia elétrica é fornecida por painéis solares X que mostram a arquitetura usada no ATV do navio de carga da ESA . Cada ramo do X é composto de três painéis solares usando células solares de arsenieto de gálio de junção tripla que transformam 30% da energia solar em eletricidade, uma melhoria de 17% em relação aos painéis ATV . O ESM, portanto, fornece 11 kW em órbita baixa da Terra. Quando implantados, os painéis solares aumentam a envergadura do navio para 18,8 metros. As quatro asas têm dois graus de liberdade : elas podem girar em torno de seu eixo para maximizar a energia produzida e inclinar em relação ao eixo longitudinal do navio de -60 ° a + 55 ° para reduzir as forças exercidas quando o navio usa sua propulsão para acelerar ou desacelerar.
ConsumíveisO módulo de serviço inclui os reservatórios consumíveis. Seis caixas d'água com capacidade total de 280 kg abastecem o sistema de controle térmico e a tripulação com água potável. O sistema de armazenamento e energia é equipado com resistores de aquecimento e sensores para evitar o congelamento. Quatro tanques com capacidade de 33 kg mantêm o oxigênio e o nitrogênio usados para renovar a atmosfera no módulo de controle sob uma pressão de 275 bar .
A Torre de Resgate (LAS ou Launch Abort System ) é o sistema que serve para salvar a nave, caso o lançador sofra uma falha grave que possa colocar em perigo a tripulação. Equipado com seu próprio sistema de propulsão e fixado acima da embarcação, permite que o módulo da tripulação (CM ou Módulo da Tripulação ) seja movido para longe do lançador, enquanto o faz ganhar altitude suficiente para que os pára-quedas possam ser disparados e frear o navio antes do pouso. Inclui a carenagem e a torre de resgate (LAT ou Torre de Abortamento de Lançamento ). A tampa é uma estrutura composta que cobre e protege a cápsula contra o calor, a pressão do ar e o ambiente acústico. O sistema de backup inclui três motores de propelente sólido. O motor principal, com empuxo de 181 toneladas, é responsável pela retirada do módulo de controle do lançador. O motor de controle de atitude usa um gerador de gás propelente sólido com oito bicos montados em toda a sua periferia para orientar o conjunto. Ele pode exercer um impulso de 3,2 toneladas em cada uma das oito direções. O motor de ejeção é usado para separar a torre de resgate do navio. Se a torre de resgate foi ativada, essa separação ocorre após o motor principal ter concluído sua tarefa para permitir que os paraquedas sejam disparados. Se o vôo prosseguir normalmente, a ejeção da torre de resgate é realizada após seis minutos de vôo com a embarcação a 91 km de altitude.
A espaçonave Orion foi projetada para realizar missões além da órbita da Terra. Também pode fornecer transporte de tripulação para a Estação Espacial Internacional , caso as empresas responsáveis pelo transporte da tripulação no futuro não cumpram seus compromissos.
A nave foi integrada em 5 missões do programa Constellation :
Missão | Datado | Distintivo | Descrição | Localização | Veículo | Status |
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MLAS (en) | 8 de julho de 2009 |
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Missão de testar o Max Launch Abort System (em) um sistema alternativo de resgate, com um modelo da nave. | Wallops Flight Facility | MLAS | Sucesso |
Ares IX | 28 de outubro de 2009 |
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Teste de vôo do foguete Ares I com um modelo da espaçonave Orion. | Kennedy LC-39B | Ares IX | Sucesso |
PA-1 (en) ( Abortar Pad-1 ) | 6 de maio de 2010 |
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Missão de teste, com o objetivo de demonstrar as capacidades da torre de escape ( Launch Abort System - LAS ) para impulsionar a tripulação a uma distância segura, sendo o desencaixe entre a torre de escape e o módulo de controle Artemis ( Command Module - CM) e a seguir a abertura dos paraquedas. Este teste permitiu recolher dados sobre os constrangimentos estruturais sofridos pelo LAS e pelo módulo de controlo. | White Sands LC-32E | Orion | Sucesso |
EFT-1 | 5 de dezembro de 2014 |
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Teste de voo da cápsula Orion com uma maquete do módulo de serviço. Primeiro vôo de nave espacial.
Depois de completar duas órbitas ao redor da Terra, a espaçonave entra novamente a uma velocidade igual a 84% daquela alcançada durante uma missão à Lua. O objetivo era testar o comportamento do escudo térmico e também o desdobramento dos paraquedas. O lançamento ocorre em5 de dezembro de 2014. |
Cabo Canaveral SLC-37 | Delta IV Pesado | Sucesso |
AA-2 (en) ( Abortar Ascent-2 ) | 2 de julho de 2019 |
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Missão Teste, que visa demonstrar o funcionamento do sistema de escape de lançamento durante uma fase de subida, o que implica um desencaixe e empuxo suficiente para afastar um booster ( booster ) em operação. Para isso, a torre de resgate e uma maquete sem pára-quedas do módulo de comando Artemis foram montados em um propulsor da Northrop Grumman . | Cabo Canaveral SLC-46 | Orion Abort Test Booster | Sucesso |
Missão | Correção | Datado | Equipe técnica | Veículo |
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Artemis I |
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Novembro de 2021 | N / D | SLS Bloco 1 |
Artemis II | N / D | Agosto de 2023 | N / D | SLS Bloco 1 |
Artemis III | N / D | Outubro de 2024 | N / D | SLS Bloco 1 |
Vários voos tripulados estão planejados para montar a plataforma orbital lunar Gateway . São feitas propostas para estender o programa Artemis até a missão Artemis 7 até 2028.
De acordo com os planos originais, o Orion seria lançado pelo lançador Ares I para missões em órbita baixa (servindo a Estação Espacial Internacional ), bem como para missões à lua. O pesado lançador Ares V , capaz de colocar 125 toneladas em órbita de lado, teria sido o responsável por colocar em órbita o módulo Altair , responsável por pousar na superfície lunar e que desempenha papel semelhante ao do módulo lunar (LM ) do programa Apollo. Como no cenário das missões Apollo, a tripulação teria colocado a montagem formada por Orion e Altair em órbita lunar, em seguida, usaria o módulo Altair para descer no solo lunar e depois voltar. No entanto, ao contrário das missões Apollo, toda a tripulação teria descido em solo lunar. A NASA detém na época este conceito comprovado e, portanto, mais barato teoricamente possível para limitar os riscos de atraso: a NASA deve de fato ter um meio de transporte para substituir o ônibus espacial cuja remoção está em vigor desde 2011. Desde 2011, a NASA tem confiado Navios russos Soyuz para enviar seus astronautas ao espaço. Esta tarefa será atribuída ao futuro CST-100 Starliner da Boeing e Crew Dragon of SpaceX .
Impressão artística da versão Orion 2008 e da ISS .
Impressão artística da versão Orion 2008 e do módulo lunar .