Statek kosmiczny Orion już na orbicie okołoksiężycowej. Polski wkład w misję Artemis I

16 listopada 2022 nowa rakieta Amerykańskiej Agencji Kosmicznej NASA wyniosła statek kosmiczny Orion w kierunku Księżyca. Systemy Oriona cały czas działają sprawnie i po kilkudniowym locie wczoraj 21 listopada 2022 statek osiągnął wstępną orbitę wokółksiężycową. Program Artemis to międzynarodowy projekt, w którym swój udział ma Europejska Agencja Kosmiczna ESA i również polskie podmioty.

O starcie nowej superciężkiej rakiecie Space Launch System (SLS) z kosmodromu w Cape Canaveral na Florydzie, która wyniosła do trajektorii księżycowej statek kosmiczny Orion, pisaliśmy tutaj. Szerzej o Programie Artemis i przygotowaniach do startu w ramach misji Artemis I pisaliśmy tutaj.

Statek kosmiczny Orion

Statek Orion to załogowy statek kosmiczny przeznaczony do misji poza bliskie otoczenie Ziemi. Jest to pierwszy taki statek zbudowany od czasów programu Apollo. Składa się z dwóch części: modułu załogowego i modułu serwisowego.

Za napędzanie statku Orion, dostarczenie zasilania, zasobów (wody i powietrza), komunikację i inne zadania lotu kosmicznego odpowiedzialny jest Europejski Moduł Serwisowy (EMS). EMS powstał w ramach współpracy europejskiej agencji ESA i amerykańskiej NASA. Moduł wyposażony jest w jeden duży silnik, za pomocą którego wykonywane są główne manewry orbitalne. Poza nim posiada jeszcze 32 mniejszych silniczków do drobniejszych manewrów i zmiany orientacji całego statku. Zasilanie dostarcza zestaw czterech skrzydeł paneli słonecznych.

Poniższa animacja pokazuje nam czynności Europejskiego Modułu Serwisowego podczas poszczególnych etapów lotu:

Moduł załogowy statku Orion

Jedyną hermetyzowaną częścią statku Orion jest moduł załogowy. To tam znajdować będzie się załoga podczas kolejnych misji programu Artemis. Kapsuła Oriona może pomieścić do 4 astronautów na maksymalnie 21-dniowy lot.

W kapsule astronauci mogą kontrolować lot. Jest ona wyposażona w zaawansowany system podtrzymywania życia, przystosowany do dalekich misji kosmicznych. Moduł załogowy Oriona jest jedynym elementem wracającym na Ziemię z misji. W ostatniej fazie lotu zestaw 11 spadochronów ma zadanie ostatecznie wyhamować kapsułę i umożliwić miękkie wodowanie w oceanie.

Telemetrię Oriona możemy śledzić na stronie NASA, gdzie znajdziemy także aktualizację jego trajektorii.

Załoga statku kosmicznego Orion

Pomimo tego, że Artemis 1 jest misją bezzałogową, to w statku Orion podróżują trzy manekiny i maskotka – Baranek Shaun, który ma nawet swój blog. Umieszczanie realistycznych manekinów jest nierozłącznym elementem przy certyfikacji każdego nowego statku kosmicznego. Ich celem jest pomiar wibracji, wstrząsów, przeciążeń i warunków panujących wewnątrz skafandra przeciwdekompresyjnego, jak i samej kapsuły.

Działanie wybranych urządzeń służących ochronie i podtrzymywaniu życia uczestników kolejnych misji zostanie zweryfikowane z użyciem zbudowanego przez NASA Moonikina – księżycowego manekina o imieniu Campos, umieszczonego w fotelu dowódcy. „Dowódca” misji Campos został nazwany na cześć inżyniera Arturo Camposa, który w znaczący sposób przyczynił się do sukcesu programu Apollo, czyli pierwszego lądowania człowieka na Księżycu.

Po bokach „manekina-dowódcy” znajdują się dwa europejskie fantomy (korpusy bez kończyn): Helga i Zohar. Zostały one naszpikowane detektorami promieniowania eksperymentu MARE niemieckiej agencji kosmicznej DLR.

Polski wkład w księżycową misję Artemis I

W eksperymencie o nazwie MARE, koordynowanym przez Niemieckie Centrum Badań Kosmicznych DLR, bierze udział szereg instytucji naukowych z całego świata, w tym również Polacy – zespół naukowców z Zakładu Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie. Zespół z IFJ PAN dostarczył zestaw opracowanych przez siebie dawkomierzy i innowacyjnych detektorów promieniowania jonizującego. Po powrocie kapsuły Orion na Ziemię dawkomierze te będą również analizowane w laboratoriach IFJ PAN.

Uzyskane wyniki pomiarów, połączone z wynikami pozostałych zespołów badawczych, pozwolą na określenie dawek i charakteru promieniowania, na jakie narażeni będą astronauci w czasie lotu na Księżyc. Eksperyment MARE to pierwsze tego typu pomiary prowadzone poza niską orbitą Ziemi. Eksperyment ten dostarczy nam podstawowych danych do oszacowania ryzyka napromieniowania w przyszłych lotach załogowych na Księżyc i Mars.

Polskie detektory podczerwieni

W statku kosmicznym Orion śledzone będzie też środowisko w module załogowym. Mimo że pierwsza misja nie leci z pełnym systemem podtrzymywania życia, to i tak ważne jest, by obserwować, jak w locie kosmicznym pracują rozmaite systemy i jak wpływają na atmosferę w kapsule.

Do tego celu używane są również detektory podczerwieni, które dla Laserowego Systemu Monitoringu Powietrza LAMS wyprodukowała polska firma VIGO Photonics. LAMS umożliwia pomiar stężenia dwutlenku węgla, pary wodnej oraz tlenu wewnątrz kabiny załogowej, oraz skafandrów kosmicznych.

Spółka VIGO Photonics jest globalnym producentem zaawansowanych fotonicznych detektorów średniej podczerwieni, modułów detekcyjnych oraz materiałów półprzewodnikowych. Jest to kolejny rozdział w historii wsparcia VIGO Photonics dla badań kosmicznych, która rozpoczęła się od dostarczenia detektorów podczerwieni dla misji NASA Mars Science Laboratory oraz europejskiej misji EXOMARS.