“Constelatia K-1 a Dragonului”: cum evolueaza navele spatiale NASA?

Vechiul Space Shuttle 

In cele trei decenii de existenta, aeronavele "Space Shuttle" ale NASA au facilitat cercetari inovatoare care au facut posibile construirea Statiei Spatiale Internationale, lansarea satelitilor de comunicatie moderni sau explorarea spatiului cosmic, si - in plus - au potentat dezvoltarea a numeroase tehnologii, realizand mari progrese in intreprinderea zborurilor spatiale de rutina, ce au pus bazele turismului spatial, o realitate tot mai actuala. Totusi, cele doua accidente din istoria programului au supus "Space Shuttle"-urile indoielii, iar inginerii NASA au concluzionat ca deoarece acest tip de nava a fost proiectata, in multe privinte, pe baza unor tehnologii invechite si pentru ca reprezinta deja un sistem depasit, inlocuirea sa este obligatorie si prioritara.

FACTS: navetele de tip Space Shuttle

• 18 februarie 1977 - primul zbor de test Space Shuttle

• 12 aprilie 1981 - primul zbor orbital, naveta Columbia

• 11 noiembrie 1982 - primul zbor operational al navetei Columbia, cu un echipaj format din 4 astronauti

• 1983-1985 - primele zboruri Challenger, Discovery si Atlantis

• 28 ianuarie 1986 - dezastrul navetei Challenger: la 73 de secunde de la lansare, naveta explodeaza, mor toti cei 7 membri ai echipajului

• 4 mai 1989 - prima sonda spatiala lansata de o naveta Space Shuttle - Atlantis

• 24 aprilie 1990 - Discovery lanseaza celebrul telescop spatial Hubble

• 7 mai 1992 - se lanseaza cea de-a 5-a naveta de tip Space Shuttle, Endeavour

• 19 noiembrie 1996 - cea mai lunga misiune spatiala a unei navete Space Shuttle, Columbia - 17 zile si 15 ore

• 11 octombrie 2000 - Discovery celebreaza cea de-a 100-a lansare a navetei

• 1 februarie 2003 - tragedia Columbia: naveta se dezintegreaza la reintrarea in atmosfera Tererei, mor toti cei 7 membri ai echipajului

• 28 august 2009 - Discovery transporta modulul de cercetari Leonardo la Statia Spatiala Internationala

• 14 mai 2010 ? Ultima misiune Atlantis

• 29 iulie 2010 ? Ultima misiune Endeavour

• 16 septembrie 2010 - Ultima misiune Discovery si ultima misiune a programului Space Shuttle

• sfarsitul lui 2010 - NASA scoate la vanzare cele 3 navete

Consiliul administrativ al NASA ia in calcul trei alternative pentru inlocuirea actualului sistem aeronaval . Intre acestea, cea mai viabila optiune se numeste Constellation, un program spatial deja demarat de guvernul american, ce va consta dintr-o serie de 5 vehicule - doua rachete, Ares I si Ares V, capsula Orion, aparatul de aselenizare Altair si un modul de propulsie cosmica. Toate aceste vehicule prototip au primit unda verde de la administratia Obama si vor fi operationale cel mai probabil in 2014..

Constellation - proiectul modular 

In cadrul proiectului Constellation, NASA planuieste sa-si foloseasca vehiculele spatiale pentru a trimite astronauti pe Luna si pe Marte. Racheta Ares I, aflata in proces de proiectare, va avea singura functie de lansare a echipajelor pe orbita, in timp ce Ares V, va prelua de aici functia de motor, propulsand echipajul dincolo de Terra si dispunand de o mai mare capacitate de transport. Capsula Orion va fi construita pe post de compartiment pentru astronauti si va fi formata din doua parti principale: un modul pentru echipaj, similar cu modulul de comanda Apollo, dar capabil sa adaposteasca patru pana la sase membri, si un modul cilindric de serviciu, continand principalele sisteme propulsoare si proviziile consumabile. Modulul pentru astronauti va fi reutilizabil pret de 10 zboruri.

Agentia spatiala americana planuieste dezvoltarea unor capsule Orion diferite, dedicate misiunilor specifice:

• Block I Orion va avea principala indeletnicire de a transporta astronautii inspre si dinspre SSI, de a reaproviziona statia spatiala si de executare a altor misiuni spatiale ce vizeaza orbita Pamantului.

• Variantele Block II si III vor fi proiectate pentru explorarea mai indepartata a cosmosului.

• Altair, modulul de selenizare din cadrul programului Constellation, va fi principalul vehicul de transport pentru astronautii ce vor pasi din nou pe Luna. Altair va fi de cinci ori mai mare decat aselenizatorul Apollo, ocupand un volum de aproximativ 31.8 metri cubi, cu o inaltime de 9.7 metri si o latime de 14.8 metri. Asemenea predecesorului sau, Modulul Lunar Apollo, Altair este format din doua parti: o componenta superiora, care va gazdui echipajul format din patru persoane, si una inferioara, care va reprezenta trenul de aterizare, majoritatea consumabilelor - oxigen si apa - si echipament stiintific. Altair nu va fi reutilizabil, ramanand abandonat dupa prima intrebuintare.

• Modulul de propulsie cosmica este un sistem principal de combustie care va permite trimiterea dispozitivelor Ares V si Orion la distante superioare orbitei joase a Pamantului, catre Luna. Nava Orion va fi lansata cu Ares I, se va intalni pe orbita cu Ares V si va andoca la aceasta, apoi, combinata cu modulul de propulsie cosmica si cu Altair, va fi configurata sa calatoreasca spre Luna.

Dragon - in serviciul SSI 

Constellation este un proiect relativ indepartat, iar NASA a anuntat ca renunta inca din 2010 la "Space Shuttles". Cu ce le va inlocui? Cel mai apt candidat se anunta aeronava Dragon, o capsula dezvoltata de Space Exploration Technologies sau SpaceX, sub programul NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS). Capsula va fi lansata de racheta Falcon 9, ambele aproape in intregime reutilizabile. Initializata intern de SpaceX in 2005, aeronava Dragon este alcatuita dintr-o capsula presurizata si dintr-o incinta nepresurizata folosita pentru transportarea, dinspre Pamant catre orbita sa inferioara, a echipamentelor sau a membrilor echipajului.

Dragon este compusa din 3 elemente principale:

• Nosecone, care protejeaza vasul si adaptorul de andocare din timpul decolarii;

• Aeronava, care adaposteste echipajul si/sau echipamentul presurizat, alaturi de sectiunea de serviciu ce contine vehicule, sisteme RCS, parasute si alte elemente de infrastructura si suport;

• Portbagajul, responsabil de adapostirea echipamentelor nepresurizate si de sustinerea panourilor solare si a radiatoarelor termale ale lui Dragon.

In decembrie 2008, NASA anunta alegerea vehiculului de lansare Falcon 9 si a aeronavei Dragon ale agentiei SpaceX pentru reaprovizionarea Statiei Spatiale Internationale, atunci cand "Space Shuttle" va fi retrasa. Contractul semnat de cele doua parti, in valaoare de 1.6 miliarde de dolari, asigura efectuarea unui minimum de 12 zboruri, cu optiunea suplimentarii numarului de misiuni in limita a 3.1 miliarde dolari. Desi este proiectata sa se adreseze cerintelor de transport a echipamentelor si a echipajelor la bordul SSi, ca o aeronava autonoma, Dragon este si o platforma excelenta pentru demonstrarea spatiala a tehnologiilor si pentru testarea instrumentelor stiintifice. Deocamdata, pana cand aeronavele de tip Space Shuttle nu vor fi retrase definitiv, SpaceX are scopuri exclusiv comerciale.

Kistler K-1 - simplu si eficient 

Cealalta favorita la ocuparea pozitiei de aeronava insarcinata cu indeplinirea misiunilor NASA, nava Rocketplane Kistler K-1, este un vehicul aerospatial complet reutilizabil, alcatuit din doua module. Este proiectat in asa fel incat sa acopere o plaja larga de misiuni, precum transportul de incarcatura inspre orbita inferioara a Pamantului si inspre zonele puternic incarcate energetic ale orbitei, sa execute misiuni de microgravitatie si realimentare comerciala sau chiar de reparare si reinitializare a diferitelor servicii SSI.

K-1 include folosirea unor tehnologii de ultima ora, adaptate de la alte programe si aplicatii aerospatiale de succes. In plus, simplitatea sa presupune necesitatea unei procesari limitate intre zboruri; intrebuintand kerosen, aeronava necesita proceduri mult mai simple de stocare si gestionare la sol, comparativ cu navetele alimentate de hidrogen lichid. In plus, Sistemul de Manevrare Orbitala al lui K-1 foloseste combustibili curati, precum etanolul si oxigenul lichid. Principiul simplu de functionare al navetei permite ca piesele si unitatile defecte ale lui K-1 sa fie extrase si inlocuite cu unitati din inventar si nu reparate, in cazul unor probleme de lansare. Acest lucru reduce impactul asupra programului stabilit in vederea decolarii si elimina necesitatea unei infrastructuri complexe la locul de lansare.

Atat Dragon cat si K-1 sunt partial construite de NASA, in cadrul Serviciului de Transport Comercial pe Orbita (COTS), dar masiv sustinute financiar de capital privat. Exceptand SpaceX si Kistler, destule alte companii vor sa aplice la faza a doua a contractului COTS, intre ele numarandu-se nume ca PlanetSpace, SpaceDev, Transformational Space si altele.

Progres sau... ? 

Revenind la Shuttle, trebuie mentionat ca venerabila naveta spatiala a fost construita pentru a fi capabila sa indeplineasca de una singura o multime de sarcini si misiuni. Intre ele se numara construirea si ingrjirea SSI, lansarea si mentenanta telescoapelor spatiale, lansarea si colectarea de experimente orbitale si transportul de mari incarcaturi militare: totul fara cheltuieli prea mari si cu o frecventa ridicata. A indeplinit in mare toate acest misiuni, cu exceptia aspectului economic.

La 33 de ani de la primul zbor al navetei, eveniment petrecut pe 18 februarie 1977, accesul in spatiu ramane o activitate usturator de costisitoare si relativ inflexibila. Spre exemplu, pretul lansarii unei incarcaturi la bordul Space Shuttle costa in continuare 20.000 dolari/kilogramul, suma nediminuata in 10 ani. Ca atare, dincolo de uzura morala a acestor nave, un scop esential al inlocuirii lor este si reducerea costurilor; aparent la indemana, dar de vazut daca se va intampla intr-adevar. Nu trebuie neglijat faptul ca Space Shuttles puteau transporta atat echipamente cat si membri de echipaj, astronautii fiind capabili sa deruleze experimente in timpul misiunilor si sa se intoarca in siguranta la sol. Aceste nave se adresau unor scopuri multiple, fiind unice in acest sens. Nicio alta aeronava din prezent nu poate transporta pe orbita atat personal, cat si provizii, coordonand simultan experimente la microgravitatie sau reparand si efectuand operatiuni de mentenanta. Alte vehicule de zbor cosmic sunt optimizate sa execute o singura sarcina, ceea ce le scade pretul, insa tocmai versatilitatea Space Shuttle facea atat de scumpe aeronavele fostei generatii.

Fosta generatie nu reprezinta o intruchipare a perfectiunii tehnologiei aerospatiale, dar nu este nici pe departe esecul sugerat de detractorii sai. Singura, dar marea problema a "Shuttle"-lor este aceea ca ca ele au insemnat o realizare ale carei costuri ridicau dificultati mai mari chiar decat identificarea mijloacelor necesare sporirii cantitatilor de echipamente lansate pe orbita. Prin urmare, daca o racheta mai mica poate duce jumatate din acea masa pe orbita la o treime din costuri, atunci mai multa stiinta se poate face pentru un dolar.

Or, in conditiile recesiunii financiare si a lipsei unei infruntari ideologice mondiale, precum aceea a Razboiului Rece, care a alimentat, in ciuda cheltuielilor uriase, "cucerirea" spatiului, se pare ca spectaculozitatea viitoarelor misiuni spatiale va cadea pe locul II; elementul care va conta cel mai mult fiind eficienta. Inclusiv (sau mai ales) cea financiara. Desi ne-am dori foarte mult acest lucru, deocamdata, americanii nu au de ce sa se intoarca pe Luna (cu toate ca, probabil, sunt capabili sa faca asta) sau de ce sa se duca pe Marte. Nu cu o tehnologie care inghite anual sute de milioane de dolari, nu in lipsa unui scop care sa justifice o asemenea cheltuiala (tocmai de aceea, in ultimii 5 ani, NASA a cautat frenetic apa pe Marte si pe Luna). Ca si filosofie de proiectare, pe termen lung, Space Shuttle-urile se indreptau in directia USS Enterprise, o adevarata arca cosmica a stiintei si explorarii spatiale. Pana sa ajungem acolo, insa, mai avem mult timp, iar astazi viziunea si proiectele de dezvoltare NASA si ESA au ajuns intrucatva cu picioarele pe Pamant.

CITESTE SI:

• Astronavele secolului XXI
  
• Adio, Terra
  
• NASA se pregateste sa testeze o noua racheta