Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia tăng cường chuẩn bị cuối cùng cho việc phóng chuyến bay có người lái đầu tiên hướng tới vệ tinh tự nhiên của Trái đất trong hơn 50 năm. Dự án đánh dấu một cột mốc cơ bản trong việc nối lại chuyến du hành liên hành tinh có người lái, thiết lập nền tảng hoạt động cho những chuyến đột phá vào không gian sâu trong tương lai. Việc cất cánh của tàu vũ trụ Orion dự kiến sẽ diễn ra từ Trung tâm Vũ trụ Kennedy, đánh dấu sự khởi đầu của một hành trình kéo dài khoảng mười ngày.
Mục tiêu chính của giai đoạn này không liên quan đến việc hạ cánh trên bề mặt mặt trăng mà là thực hiện quỹ đạo bay quanh thiên thể. Bốn phi hành gia được chọn sẽ kiểm tra toàn diện hệ thống hỗ trợ sự sống, định vị và liên lạc của viên nang trong môi trường vi trọng lực thực sự. Việc xác nhận kỹ thuật này đảm bảo khả năng tồn tại của các giai đoạn tiếp theo của chương trình không gian.
Trong cuộc hành trình, phi hành đoàn sẽ đạt khoảng cách khoảng bốn trăm nghìn km từ hành tinh của chúng ta. Khoảng cách vượt qua bất kỳ mốc nào được con người ghi lại kể từ khi kết thúc chương trình Apollo vào những năm 70. Dữ liệu được thu thập trong quá trình thực hiện sẽ cung cấp các thông số chính xác để cải thiện các công nghệ quan trọng.
Chi tiết hoạt động và xác nhận hệ thống
Quỹ đạo được chọn cho tàu vũ trụ Orion sử dụng khái niệm quay trở lại tự do, một cơ chế tận dụng lực hấp dẫn của Mặt Trăng để đẩy con tàu quay trở lại Trái đất. Phương pháp này loại bỏ nhu cầu kích hoạt động cơ chính cho hành trình quay về, hoạt động như một tính năng an toàn thụ động. Nếu có trục trặc trong hệ thống đẩy chính, bản thân vật lý quỹ đạo sẽ đảm bảo cho phi hành đoàn quay trở lại.
Các chuyến bay thử nghiệm bao gồm thao tác thủ công với tàu vũ trụ và đánh giá công thái học bên trong của phi hành đoàn. Việc liên lạc liên tục với trung tâm điều khiển ở Houston sẽ được theo dõi để xác định sự chậm trễ hoặc lỗi có thể xảy ra trong quá trình truyền dữ liệu không gian sâu. Tiện nghi về nhiệt và hiệu quả xử lý chất thải cũng nằm trong danh sách kiểm tra bắt buộc.
Việc tiếp xúc với bức xạ vũ trụ bên ngoài quỹ đạo Trái đất thấp là một trong những trọng tâm nghiên cứu chính ở giai đoạn này. Các cảm biến được lắp đặt bên trong và bên ngoài viên nang sẽ đo mức độ của các hạt năng lượng mặt trời và các tia vũ trụ của thiên hà. Thông tin sẽ quyết định việc thiết kế các bộ quần áo vũ trụ và nơi trú ẩn trên bề mặt trong tương lai.
Thành phần phi hành đoàn và vai trò được giao
Nhóm được chọn để du hành vũ trụ phản ánh mối quan hệ đối tác quốc tế chiến lược giữa các cơ quan chính phủ Bắc Mỹ và Canada. Reid Wiseman đảm nhận vai trò chỉ huy, chịu trách nhiệm cuối cùng về sự an toàn của đội và việc thực hiện các hoạt động diễn tập trên quỹ đạo. Victor Glover đóng vai trò là phi công, phụ trách vận hành bộ điều khiển bay của viên nang Orion trong các giai đoạn quan trọng của việc tách tên lửa và điều chỉnh quỹ đạo. Sự hiện diện của các chuyên gia có nhiều kinh nghiệm trong các nhiệm vụ trước đây tại trạm quỹ đạo đảm bảo trình độ kỹ thuật cao để đối phó với các sự kiện không lường trước được.
Các vị trí chuyên gia về sứ mệnh do Christina Koch và Jeremy Hansen đảm nhiệm, những người sẽ tiến hành các thí nghiệm khoa học và giám sát hiệu suất của thiết bị trên tàu. Koch giữ kỷ lục về chuyến bay vào vũ trụ liên tục dài nhất của một người phụ nữ, mang đến những kiến thức thực tế về tác động của tình trạng vi trọng lực kéo dài lên cơ thể con người. Hansen đại diện cho cơ quan Canada và đánh dấu lần đầu tiên một công dân nước mình tham gia vào chuyến du hành ngoài quỹ đạo Trái đất thấp. Việc phân chia nhiệm vụ được cấu trúc để tối đa hóa việc thu thập dữ liệu trong mỗi giờ bay.
Kỹ thuật xe phóng hạng nặng
Việc vận chuyển viên nang Orion lên vũ trụ phụ thuộc hoàn toàn vào Hệ thống phóng vào không gian, hiện được phân loại là phương tiện phóng mạnh nhất đang hoạt động. Thiết bị cốt lõi của chương trình không gian được thiết kế đặc biệt để mang tải trọng lớn ra ngoài quỹ đạo Trái đất. Cấu trúc của tên lửa kết hợp động cơ đẩy nhiên liệu rắn với động cơ nhiên liệu lỏng hiệu suất cao.
Giai đoạn chính của xe sử dụng bốn động cơ RS-25, cùng loại được sử dụng trong thời kỳ tàu con thoi, nhưng được hiện đại hóa để cung cấp lực đẩy lớn hơn. Sự đốt cháy kết hợp của các chất đẩy này tạo ra lực cần thiết để vượt qua lực hấp dẫn ban đầu và đi qua các lớp dày đặc nhất của khí quyển. Hệ thống định vị tự động của tên lửa điều chỉnh độ nghiêng trong chưa đầy một giây.
Quá trình lắp ráp xe cuối cùng diễn ra tại Tòa nhà lắp ráp xe, một cấu trúc khổng lồ được thiết kế để chứa các bộ phận xếp chồng theo chiều dọc. Các kỹ sư thực hiện các thử nghiệm điều áp và mô phỏng nhiên liệu đông lạnh để xác nhận tính toàn vẹn của bình chứa hydro và oxy lỏng. Rò rỉ từng milimet có thể ảnh hưởng đến toàn bộ hoạt động phóng.
Hiệu suất hoàn hảo của tên lửa trong chuyến bay thử nghiệm không người lái trước đó đã xác nhận các mô hình toán học được sử dụng trong quá trình phát triển nó. Độ rung âm thanh và tải trọng khí động học được ghi lại nằm trong giới hạn an toàn do các nhà thiết kế thiết lập. Việc chuyển đổi sang chuyến bay có người lái đòi hỏi các giao thức chứng nhận nghiêm ngặt hơn nữa.
Đào tạo chuyên sâu và mô phỏng khẩn cấp
Quá trình chuẩn bị của nhóm bao gồm hàng nghìn giờ trong các thiết bị mô phỏng có độ chính xác cao nhằm tái tạo bảng điều khiển của viên nang Orion. Người hướng dẫn chèn các trục trặc ngẫu nhiên vào hệ thống trong quá trình diễn tập, buộc các phi hành gia phải chẩn đoán và khắc phục sự cố kịp thời. Quá trình đào tạo bao gồm từ việc giảm áp suất đột ngột trong cabin cho đến hỏng máy tính trong chuyến bay.
Điều hòa vật lý bao gồm thử nghiệm trong máy ly tâm để mô phỏng lực hấp dẫn cực độ trải qua trong quá trình tái nhập vào bầu khí quyển Trái đất. Nhóm nghiên cứu cũng thực hành các quy trình khai thác thủy sản, chuẩn bị cho thời điểm viên nang rơi xuống Thái Bình Dương. Các đội cứu hộ của Hải quân tích cực tham gia các buổi diễn tập này để đảm bảo đồng bộ tại thời điểm cứu hộ.
Các bước của chương trình thăm dò sâu
Lập kế hoạch chiến lược để thiết lập sự hiện diện bền vững của con người ngoài Trái đất tuân theo lịch trình của các nhiệm vụ ngày càng phức tạp hơn. Cấu trúc chương trình được chia thành các giai đoạn riêng biệt để kiểm tra các khả năng vận hành khác nhau trước khi chuyển sang mục tiêu tiếp theo. Chuyến bay đầu tiên không người lái nhằm chứng nhận tính toàn vẹn về cấu trúc của tấm chắn nhiệt của viên nang trong quá trình quay lại tốc độ cao. Giai đoạn hiện tại tập trung vào việc xác nhận các hệ thống hỗ trợ sự sống cho phi hành đoàn trên tàu. Các giai đoạn tiếp theo dự tính các hoạt động thăm dò không gian thậm chí còn đầy tham vọng hơn.
* Cuộc đổ bộ có người lái ở khu vực cực nam Mặt Trăng, một khu vực được khoa học quan tâm cao do sự hiện diện của băng nước trong các miệng hố bị che khuất vĩnh viễn.
* Tổ hợp trên quỹ đạo của trạm Gateway, một tiền đồn sẽ đóng vai trò là bến cảng cho tàu vũ trụ và mô-đun nhà ở tạm thời.
* Sự phát triển của các phương tiện di chuyển trên bề mặt không chịu áp lực để mở rộng bán kính thăm dò địa chất của các phi hành gia.
* Việc triển khai các hệ thống khai thác và sử dụng tài nguyên tại chỗ, cho phép sản xuất oxy và nhiên liệu đẩy tại địa phương.
Phát triển công nghệ và dây chuyền sản xuất
Việc sản xuất các bộ phận hàng không vũ trụ huy động một mạng lưới rộng lớn các nhà cung cấp phân bổ trên một số trung tâm công nghiệp. Sự phát triển của vật liệu composite mới, nhẹ hơn, chịu nhiệt thúc đẩy nghiên cứu về kỹ thuật luyện kim và hóa học. Các công ty tư nhân trong lĩnh vực hàng không vũ trụ đóng vai trò là đối tác cung cấp các mô-đun dịch vụ và hệ thống hạ cánh.
Những cải tiến được tạo ra để hỗ trợ sự sống trong không gian sâu tìm thấy những ứng dụng trực tiếp trong công nghệ trên mặt đất. Hệ thống lọc nước tiên tiến và cảm biến giám sát y tế từ xa được phát triển cho viên nang Orion đã ảnh hưởng đến thiết bị bệnh viện. Nhu cầu về các tấm pin mặt trời hiệu suất cực cao thúc đẩy sự phát triển của ma trận năng lượng tái tạo.
Giao thức bảo mật và giám sát liên tục
Kiểm soát nhiệm vụ hoạt động suốt ngày đêm, phân tích dữ liệu đo từ xa được truyền bởi tàu vũ trụ trong thời gian thực. Hệ thống hủy bỏ phóng, được đặt ở đầu tên lửa, vẫn được trang bị trong suốt giai đoạn bay lên, sẵn sàng đẩy viên đạn ra khỏi phương tiện phóng trong trường hợp xảy ra sự cố bất thường thảm khốc. Sự dư thừa của các thiết bị quan trọng, chẳng hạn như máy tính bay và máy lọc không khí, đảm bảo rằng sự cố của một bộ phận biệt lập sẽ không ảnh hưởng đến sự sống còn của phi hành đoàn.
Kỳ vọng khoa học và tiến bộ hoạt động
Cộng đồng khoa học đang chờ kết quả đo bức xạ và kiểm tra y tế sau chuyến bay để hoàn thiện các mô hình sức khỏe nghề nghiệp trong không gian. Hiểu chính xác cách cơ thể con người phản ứng trong mười ngày bên ngoài sự bảo vệ của từ trường Trái đất sẽ đưa ra các quy tắc cho những chuyến hành trình liên hành tinh dài hơn. Thành công của nỗ lực kỹ thuật này khẳng định nỗ lực chung của hàng nghìn kỹ sư và kỹ thuật viên.
Việc lắp ráp cuối cùng của thiết bị tuân theo một tốc độ kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt. Sự liên kết của các cửa sổ phóng phụ thuộc vào cơ chế quỹ đạo chính xác giữa Trái đất và vệ tinh tự nhiên của nó. Việc thực hiện hoàn hảo chuyến đi vòng quanh này sẽ mở đường cho việc tiếp tục khám phá và tiến bộ khoa học trong nhiều thập kỷ tới.