На этом аппарате в 2020-х годах НАСА собирается отправить к Марсу первых астронавтов. Orion — первый космический корабль, который покинет пределы низкой околоземной орбиты за последние 40 лет.
Старт произведен 5 декабря 2014 года на мысе Канаверал во Флориде. В НАСА придают большое значение этому событию и называют его историческим. На орбиту многоразовый аппарат выведет ракета-носитель тяжелого класса Delta IV, созданная компанией ULA (United Launch Alliance) исключительно из компонентов, разработанных и произведенных в США. В отличие от Atlas V, на ней нет российских двигателей РД-180.
Первоначально старт корабля был намечен на 07:05 4 декабря 2014 года по времени Восточного побережья США (15:05 московского времени), однако не раз переносился в течение стартового окна, закрывающегося в 09:44 (17:44 по московскому времени). Среди причин переноса НАСА называло судно, проплывавшее рядом со стартовой площадкой, высокую скорость ветра (в два раза превышающую максимально допустимую для запуска), превышение температуры в двигателях центральной ступени ракеты-носителя (потом оказалось, что с агрегатами все в порядке) и проблемы с топливным клапаном.
Корабль удалится от Земли на расстояние 5,8 тысячи километров и пересечет радиационный пояс (пояс Ван Аллена в англоязычной терминологии) Земли. Последний раз космический корабль совершал подобное путешествие в заключительной миссии программы Apollo в 1972 году.
Сам корабль спроектировал и построил американский аэрокосмический (и оборонный) гигант Lockheed Martin. Организация первого тестового полета обошлась США в 370 миллионов долларов. Orion состоит из двух модулей: командного и сервисного. Если первый модуль корабля целиком спроектирован американской стороной, то разработка второго проходила при участии ЕКА (Европейского космического агентства).
Orion и ракета-носитель Delta IV на космодроме во Флориде
Фото: NASA
Европейцы предоставили американской стороне космический грузовик ATV (Automated Transfer Vehicle), подвергшийся существенной модернизации: на него были установлены новые двигатели, система орбитального маневрирования, солнечные батареи повышенной эффективности.
Ранее ATV доставлял на Международную космическую станцию (МКС) грузы. Всего с марта 2008 года по июль 2014 года корабли этой серии совершили пять полетов к МКС. В настоящее время основными грузовиками для орбитальной станции являются российские «Прогрессы», а также частные американские аппараты Dragon компании SpaceX и Cygnus компании Orbital Sciences Corporation. Последнему в октябре 2014 года не удалось отправиться в космос из-за взрыва ракеты-носителя Antares.
По дизайну Orion напоминает аппараты Mercury и Apollo, используемые США до 1970-х годов. Однако новый корабль крупнее и мощнее своих предшественников. Общая масса Orion превышает 20 тонн, высота грузового модуля конусообразной формы — более трех метров, диаметр основания — около пяти метров. Orion способен брать на борт до шести астронавтов, объем его жилого пространства сравним с небольшой комнатой — примерно девять кубических метров.
Сравнение кораблей Apollo и Orion
Изображение: NASA
Основная цель полета — тестирование систем корабля в экстремальных условиях. Примерно через 20 минут после старта ракеты-носителя Delta IV беспилотный корабль Orion выйдет на низкую околоземную орбиту и совершит один оборот вокруг Земли. Примерно через полтора часа аппарат окажется уже на высокой орбите — примерно 5,8 тысячи километров до Земли, что более чем в 14 раз выше, чем орбита МКС. Еще через два часа Orion начнет возвращение на Землю.
Во время околоземного полета корабль попадет в пределы радиационного пояса Земли. Эта область магнитосферы планеты удерживает высокоэнергетические космические частицы (главным образом протоны и электроны), не давая им попасть на Землю. Такая радиация опасна для человека. Американские корабли в рамках лунной программы Apollo несколько раз пересекали пояс Ван Аллена.
Излучение не повредило астронавтам, поскольку космические аппараты достаточно быстро пролетали через пояс и продолжали свой путь в пространстве с относительно невысоким уровнем радиации. Кроме того, конструкция стенок модуля корабля, внутри которого находились астронавты, предусматривала специальную защиту от космических лучей.
00:00:00 — расположение капсулы Orion на ракете-носителе Delta IV перед ее стартом
Изображение: NASA
00:06:15 — отделение обтекателя сервисного модуля
Изображение: NASA
01:57:11 — путешествие на низкой орбите
Изображение: NASA
03:23:41 — отделение капсулы с «экипажем»
Изображение: NASA
03:57:00 — переориентация капсулы
Изображение: NASA
04:13:41 — начало вхождения капсулы в атмосферу Земли
Изображение: NASA
04:20:22 — торможение в атмосфере Земли при помощи 11 парашютов
Изображение: NASA
04:24:46 — приводнение в Тихом океане
Изображение: NASA
Orion несет на борту датчики, измеряющие параметры радиации: заряд, энергию и направление движения частиц. Кроме того, датчики способны регистрировать и высокоэнергетические нейтральные частицы, такие как, например, нейтроны и фотоны. Показания этих устройств специалисты НАСА сравнят с телеметрией корабля и таким образом смогут проследить изменение радиации на всем пути следования аппарата.
В плотные слои атмосферы Orion, как ожидается, войдет со скоростью 32 тысячи километров в час. Капсула при этом разогреется до 2,2 тысячи градусов Цельсия. Для защиты от температурных перегрузок инженеры оснастили аппарат «тепловым экраном», который изготовлен из специального материала и закрывает собой капсулу. При движении в атмосфере Земли экран примет на себя основную тепловую нагрузку. Тестирование тепловой защиты — одна из задач первого полета Orion.
Изменение расстояния до Земли при полете корабля Orion и его траектория
Изображение: NASA
После 4,5 часов космического путешествия Orion должен приводниться в Тихом океане. В этом ему помогут 11 парашютов, которые примерно в тысячу раз уменьшат скорость корабля. Проверка системы торможения — также важная часть программы полета.
Примерно через час после приводнения специалисты НАСА и американские военные приступят к транспортировке капсулы Orion на десантный корабль. Согласно планам НАСА, в Космический центр Кеннеди на мысе Канаверал аппарат должен прибыть до 25 декабря 2014 года.
Следующие испытания запланированы на 2017 год. Предполагается, что на орбиту корабль выведет уже другой носитель — SLS (Space Launch System), разрабатываемый компанией Boeing. Эта сверхтяжелая ракета предназначена для марсианской программы: в 2030-х годах НАСА собирается c помощью Orion отправить своих астронавтов уже к Марсу.