Het meest riskante deel van de Artemis II-maanmissie staat nog voor de deur

De Artemis II-astronauten hebben tijdens hun historische maanmissie talloze gevaren het hoofd moeten bieden, waaronder het met moeite doorstaan ​​van de lancering op 1 april, toen hun raket miljoenen liters brandstof verbrandde en gevaarlijke stralingsvelden trotseerde op weg naar de maan.

Maar misschien ligt de meest angstaanjagende mijlpaal in het verschiet: de terugkeer.

Tijdens deze fase van de vlucht komt het ruimtevaartuig van de astronauten brullend richting de aarde en duikt terug in de dikke binnenband van de atmosfeer van onze planeet, terwijl het nog steeds meer dan 30 keer de geluidssnelheid heeft. Het proces veroorzaakt een gewelddadige compressie van luchtmoleculen die de buitenkant van de capsule kunnen verwarmen tot meer dan 5.000 graden Fahrenheit (2.760 graden Celsius).

“Ik zal eerlijk zijn en zeggen dat ik al sinds 3 april 2023 aan deelname denk, toen we aan deze missie werden toegewezen”, zei Artemis II-astronaut Victor Glover over terugkeer tijdens een evenement met de media woensdag. “Op een van de eerste persconferenties werd ons gevraagd: waar kijken we naar uit? En ik zei: splashdown. En het is een beetje humoristisch, maar het is ook letterlijk: dat we terug moeten komen. Er zijn zoveel gegevens die je al hebt gezien, maar al het goede komt met ons terug. Er zijn zoveel meer foto’s, zoveel meer verhalen.”

Terugkeer wordt beschouwd als een van de meest – zo niet de meest – precaire stappen van elke vlucht naar de ruimte. En Artemis II zal er doorheen gaan met een bekend probleem dat missiecontrollers volgen.

Het probleem kwam aan het licht na de onbemande Artemis I-testvlucht rond de maan in 2022, waarna missieteams ontdekten dat het hitteschild van de capsule was teruggekeerd met ongeveer pokdalige plekken en barsten. Een hitteschild is een cruciaal stuk hardware dat is ontworpen om een ​​ruimtevaartuig en zijn astronauten te beschermen tegen extreme temperaturen terwijl ze terug naar de aarde afdalen.

Het Artemis I Orion-ruimtevaartuig keerde nog steeds veilig en heel terug naar huis, maar de schade riep vragen op over hoe goed ingenieurs het materiaal begrepen dat werd gebruikt om deze hardware, genaamd Avcoat, te maken, en hoe deze zich gedraagt ​​tijdens de gevaarlijke en dynamische laatste fase van de vlucht.

Als het hitteschild beschadigd raakt of op een bepaalde manier scheurt, kan dit tot catastrofale storingen leiden. En er is geen ontsnappingsmechanisme dat de astronauten tijdens dit punt van de reis zou kunnen redden. Als het hitteschild faalt, gaan de missie en de bemanning verloren.

Het Artemis II Orion-ruimtevaartuig heeft een hitteschild dat vrijwel identiek is aan het hitteschild dat op Artemis I vloog. En NASA-functionarissen hebben erkend dat dit het geval is. minder dan ideaal. Maar het agentschap beweert dat het de astronauten – NASA’s Reid Wiseman, Victor Glover en Christina Koch en de Canadese Space Agency-astronaut Jeremy Hansen – veilig thuis kan brengen, dankzij enkele wijzigingen in de terugkeerstrategie van de missie.

Missiemanagers zeggen dat ze er vertrouwen in hebben dat ze hun huiswerk hebben gedaan en de beperkingen van het hitteschild begrijpen en begrijpen hoe ze de bemanning kunnen beschermen, zei Amit Kshatriya, NASA’s associate administrateur, tijdens een persconferentie op donderdag. En “de bemanning gaat hun leven achter dat vertrouwen stellen”, zei hij.

Maar hij erkende dat de inzet hoog is.

“Het Orion-ruimtevaartuig zal met een snelheid van ongeveer 40.000 kilometer per uur de atmosfeer van de aarde binnendringen. Dat hitteschild… zal de volledige kracht van die terugkeer dragen”, zei hij. “Elk systeem dat we de afgelopen negen dagen hebben gedemonstreerd – levensondersteuning, navigatie, voortstuwing, communicatie – hangt allemaal af van de laatste minuten van de vlucht.”

De problemen op Artemis I waren de aanleiding voor meer dan een jaar van onderzoek, analyse en grondtests terwijl NASA probeerde het onverwachte gedrag van het hitteschild te begrijpen.

Cruciaal was echter dat tegen de tijd dat Artemis I terugkwam, het hitteschild al op de Artemis II-capsule was geïnstalleerd. Dat betekende dat het te laat was om de structuur of het ontwerp van het hitteschild voor deze astronautenvlucht te wijzigen.

Om dit probleem aan te pakken heeft NASA ervoor gekozen om de Artemis II-capsule en de astronauten op een ander traject te plaatsen dan Artemis die ik heb genomen voor zijn terugkeer naar huis.

Terwijl de testvlucht van 2022 gebruik maakte van een ‘skip’-reentry waarbij de capsule kort in de atmosfeer stortte voordat hij weer in hoogte steeg en een tweede duik maakte – zal deze reis meer een ‘loft’ proberen, aldus NASA Flight Director Rik Henfling.

Het gewijzigde pad is bedoeld om gunstiger verwarmingsomstandigheden te creëren, in de hoop dat het scheuren in het hitteschild zal beperken (maar niet elimineren).

Het onderzoeksproces heeft experts van NASA het vertrouwen gegeven dat, zelfs als het hitteschild niet optimaal presteert, de astronauten veilig thuis zullen komen.

Howard Hu, programmamanager van NASA’s Orion, herhaalde dat sentiment eind maart in een prelaunch-interview. Hij bevestigde ook dat de ruimtevaartorganisatie onmiddellijk na terugkeer de prestaties van het Artemis II hitteschild zal gaan evalueren.

Na de verwachte landing van Orion voor de kust van San Diego, terwijl de astronauten met een luchtbrug naar een bergingsschip worden vervoerd, zal een duiker de oceaan in duiken om het hitteschild van onderaf te fotograferen – waardoor missiemanagers een van de eerste bewijzen krijgen van hoe het heeft gepresteerd.

“Dit is een afwijkend hitteschild”, zegt dr. Danny Olivas, een voormalige NASA-astronaut die deel uitmaakte van een door de ruimtevaartorganisatie aangesteld onafhankelijk beoordelingsteam dat onderzocht het incident, vertelde CNN in januari. “Er bestaat geen twijfel over: dit is niet het hitteschild dat NASA zijn astronauten zou willen geven.”

Toch zei Olivas dat hij gelooft dat NASA “de armen om het probleem heen heeft” na een diepgaand onderzoek te hebben uitgevoerd.

De besluitvorming van NASA heeft kritiek uitgelokt.

Dr. Charlie Camarda – een hitteschildexpert, onderzoekswetenschapper en voormalig NASA-astronaut die ook lid was van de eerste Space Shuttle-bemanning die werd gelanceerd na de Columbia-ramp in 2003 – is een van de groep voormalige NASA-medewerkers die niet geloven dat de ruimtevaartorganisatie mensen aan boord van de Artemis II-maanexcursie had moeten zetten.

Hij werd in januari uitgenodigd voor een bijeenkomst op het hoofdkantoor van NASA om de kwestie te bespreken en gegevens uit de onderzoeken van het bureau te bekijken. Camarda zei dat hij wegliep omdat hij er niet van overtuigd was dat de dienst begreep hoe de scheuren in het hitteschild konden groeien of een storing tijdens de vlucht konden veroorzaken.

“Het feit dat we besloten hebben om de bemanning te laten vliegen op een voertuig waarvan bekend is dat het hitteschild defect is, is onverantwoord, en ik ben er zeker van dat geen enkele Apollo-onderzoeker een dergelijke beslissing zou hebben toegestaan”, vertelde Camarda aan CNN. “NASA heeft geweigerd te proberen een analytische oplossing te ontwikkelen die zou kunnen helpen bij het valideren van alle faalmechanismen van het ablatieve hitteschild.”

Tijdens een gesprek eind maart zei Camarda dat hij en verschillende andere gelijkgestemde ex-NASA-medewerkers brieven hadden gestuurd waarin ze hun zorgen uitten aan veiligheidsfunctionarissen. Tot de medeondertekenaars behoorden Dan Rasky, een expert op het gebied van geavanceerde toegangssystemen en thermische beschermingsmaterialen die al meer dan 30 jaar bij NASA werkte, en Edgar Zapata, een gepensioneerde ingenieur van het Kennedy Space Center die nog steeds lid is van de NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) External Council.

Een veiligheidsfunctionaris reageerde en zei dat de commissie – het Aerospace Safety Advisory Panel of ASAP genoemd – ‘uw zorgen in gedachten zou houden’.

NASA heeft herhaaldelijk benadrukt dat veiligheid haar topprioriteit is.

In een stelling Tegen CNN in januari zei NASA dat het bureau “alle aspecten in overweging heeft genomen” bij het nemen van zijn beslissingen over het Artemis II hitteschild, en merkte op dat er ook “onzekerheid is die gepaard gaat met de ontwikkeling en kwalificatie van de processen voor het veranderen van het productieproces.”

Zowel topfunctionarissen van Artemis II als de astronauten hebben gezegd dat ze er vertrouwen in hebben dat NASA het probleem begrijpt en dat de capsule veilig naar huis zal terugkeren.

“De onderzoekers ontdekten de hoofdoorzaak, die de sleutel was” tot het begrijpen en oplossen van het hitteschildprobleem, Wiseman vertelde verslaggevers afgelopen juli. “Als we vasthouden aan het nieuwe terugkeerpad dat NASA heeft gepland, kan dit hitteschild veilig vliegen.”

Olivas, de voormalige astronaut die bij het onderzoek betrokken was, merkte ook op dat er “geen enkele vlucht is die ooit vertrekt waar je geen aanhoudende twijfel hebt.”

‘Maar NASA begrijpt echt wat ze hebben’, zei Olivas. “Ze kennen het belang van het hitteschild voor de veiligheid van de bemanning, en ik geloof echt dat ze hun werk hebben gedaan.”

Debbie Korth, plaatsvervangend programmamanager van NASA bij Orion, herhaalde tijdens een persconferentie op woensdag dat de tests die het bureau deed na Artemis I haar vertrouwen gaven in het plan om de Artemis II-astronauten naar huis te brengen.

“We begrijpen hoe de rest van het voertuig zich gedraagt ​​en hebben een uitgebreid grondtestprogramma uitgevoerd om te begrijpen hoe dit hitteschild zich gedraagt”, aldus Korth.

Ze zei dat NASA van plan is om alleen voor deze missie het aangepaste terugkeerpad te vliegen. Op toekomstige vluchten, waaronder Artemis III, zal de Orion-capsule bijgewerkte hitteschildmaterialen bevatten, ontworpen om beter doorlaatbaar te zijn, zodat Hopelijk zal het kraakprobleem worden voorkomen.

NASA’s Artemis-programma stuurt voor het eerst in meer dan vijftig jaar mensen de ruimte in. Meld u aan voor Countdown-nieuwsbrief en ontvang updates van CNN Science over buitengewone expedities terwijl ze zich ontvouwen.