Новый космический корабль «Орион» (Orion) разрабатывается в США по заказу НАСА с 2007 года. По первоначальным планам американского космического агентства, его предполагалось использовать для запуска астронавтов к Луне в рамках амбициозной программы «Созвездие» (Constellation). Программа была закрыта в 2010 году, но разработка пилотируемого корабля продолжилась. Теперь его цель – доставлять астронавтов в окололунное пространство, где будут собираться перелетные комплексы марсианских экспедиций в 2030-2040-х годах.

Полет за пределы земной орбиты означает, что возвращающемуся кораблю придется входить в атмосферу нашей планеты со второй космической скоростью – она составляет 11,2 км в секунду. Высокая скорость накладывает особые требования на характеристики теплового щита, который защищает спускаемый аппарат от перегрева при трении о воздух.

Первые испытания «Ориона», известные как EFT-1 (Exploration Flight Test 1), прошли 5 декабря 2014 года. Ракета-носитель Deltv IV Heavy подняла апогей орбиты спускаемого аппарата корабля до 5900 км, в атмосферу Земли он вошел на втором витке со скоростью 8,9 км в секунду. Испытания были признаны успешными, хоть и с некоторыми оговорками.

Согласно первоначальному плану, который был предложен компанией Lockheed Martin в 2006 году, для теплоизоляции «Ориона» предполагалось использовать сегментированное покрытие из материала PICA, который был изобретен в 1990-х годах Исследовательским центром НАСА им. Эймса. Сейчас усовершенствованная версия этого покрытия используется, например, на грузовых космических кораблях «Дракон» (Dragon) компании SpaceX и будет использована на пилотируемых кораблях этой компании. Как отмечал основатель SpaceX Илон Маск, его корабли при необходимости будут способны возвращаться на Землю из дальнего космоса.

В конце 2007 года компанией Boeing, которая выступала в качестве субподрядчика Lockheed Martin, был изготовлен прототип теплозащитного щита из PICA. Однако в апреле 2009 года для экономии массы спускаемого аппарата и снижения его стоимости было принято решение заменить PICA на AVCOAT – абляционный материал, созданный еще для лунных кораблей «Аполлон». Лобовой экран нового щита был сделан моноблочным, а не сегментированным.

Во время EFT-1 корпус спускаемого аппарата «Ориона» был покрыт именно таким теплозащитным покрытием. В 2018 году корабль должен будет облететь Луну и вернуться на Землю со скоростью почти 11 км в секунду (полет будет проходить без выхода на орбиту Луны). Специалисты, однако, отмечают, что максимальная температура нагрева в атмосфере при увеличении скорости с 8,9 до 11 км/с растет экспоненциально. Это не должно стать проблемой для AVCOAT, но конструкция теплозащитного щита к 2018 году все-таки изменится по сравнению со щитом того корабля, который отправился в космос год назад.

Во-первых, теплозащитный экран станет полностью сегментированным, он будет состоять из 180 блоков. Это необходимо для упрощения производства и сборки экрана. Подложка экрана, состоящая из титанового скелета с покрытием из углепластика, также будет модернизирована с целью облегчения.

Во-вторых, сверху щит будет покрыт теплоизоляционным материалом. Продолжительность полета корабля в миссии EM-1 (Exploration Mission 1) в 2018 году составит три недели, а во время последующих миссий в 2020-х годах корабль будет находиться в окололунном пространстве в течение месяцев. Теплоизоляционное покрытие необходимо, чтобы снижать тепловые потери космического аппарата в тени и препятствовать перегреву на Солнце. По своему строению теплоизоляционный слой будет похож на теплозащитный экран с дополнительным серебряным покрытием сверху. Благодаря металлическому покрытию «Орион» станет еще больше похож на лунные корабли 1960-х годов. Разработчики отмечают, что дополнительная защита создаст еще один барьер для радиации, с которой придется столкнуться астронавтам в открытом космосе, а особенно – при пролете через радиационные пояса Земли.

Первое фото: прототип лобового теплозащитного экрана для корабля «Орион», изготовленный компанией Boeing в 2007 году из материала PICA. Второе и третье фото: лобовой щит корабля «Орион» из материала AVCOAT, применявшийся во время тестового полета 5.12.2014. Четвертое фото: сборка сегментированного щита для корабля, который облетит Луну во время миссии EM-1 в 2018 году.

Ссылка: www.nasa.gov

Обсудить