Tilbage i 2007, da Constellation-programmet til at vende tilbage til Månen stadig var optegnelsesprogrammet for NASA, begyndte en gruppe fra Lockheed Martin at undersøge, hvordan de muligvis kunne bruge månekapslen Orion til at sende mennesker på en mission til en asteroide. Oprindeligt var denne plan - kaldet Plymouth Rock - bare en undersøgelse for at se, hvordan en asteroide-mission med Orion muligvis kunne tjene som et supplement til grundlinjen i Constellations månens missionplaner.
Nu er det blevet meget mere.
Takket være John O’Connor fra NASATech.net er vi i stand til at vise dig nogle visninger af Orion MPCV inde i Lockheed Martins faciliteter i Boulder, Colorado. Hvis du klikker på billederne, føres du til NASATech-webstedet og ekstremt store versioner af billederne, som du kan panorere rundt og se utrolige detaljer om MPCV og bygningen.
Efter at have annulleret Constellation i februar 2010, beskrev præsident Obama to måneder senere, at han sendte astronauter til en nærliggende asteroide i 2025 og tog til Mars i midten af 2030'erne.
I maj 2011 bekræftede NASA, at midtpunktet i disse missioner vil være Orion - nu kaldet Orion MultiPurpose Crew Vehicle. Det repurposed månekøretøj Orion skulle nu til en asteroide, ligesom Josh Hopkins og hans team fra Lockheed Martin forestillede sig i deres Plymouth Rock-undersøgelse.
Hopkins er den vigtigste efterforsker for Advanced Human Exploration Missions, et team af ingeniører, der udvikler planer og koncepter for en række fremtidige menneskelige efterforskningsopgaver.
”Normalt når du tager et rumfartøj eller et stykke hardware, der er designet til et job, og du prøver at finde ud af, hvordan du bruger det til et andet job, opdager du, at der er alle disse detaljer, der ikke fungerer helt rigtigt, ”Hopkins fortalte Space Magazine. ”Men vi blev glædeligt overrasket over, at når vi tog denne måneversion af Orion og anvendte den på en asteroide-mission, er det et virkelig fleksibelt og kapabelt køretøj, og mange af kravene til månemissionen passer temmelig godt med asteroide-missionen.”
Plymouth Rock-designet opfordrede til at bruge to specielt modificerede Orion-rumfartøjer tilsluttet næse til næse for at give nok boligareal, fremdrift og livsstøtte til to astronauter på vej mod en asteroide. Men NASA har sagt, at MPCV primært vil blive brugt til lancering og indrejse, mens et større beboelsesmodul vil blive anbragt til MPCV for at gøre det muligt for et besætning på 4 at rejse til dybe rum.
Shuttle-astronauten Tom Jones var imponeret over Plymouth Rock-konceptet, men ved, at et større følgesvendskøretøj er nødvendigt for en tur til en asteroide. ”Plymouth Rock er den minimalistiske tilgang til at udføre en asteroide-mission,” sagde han. "Det er en måde at løse redundansproblemet på kort sigt."
Men selv at udvikle et habitat i rummet kan være et spørgsmål om at pakke om ting, vi allerede har. ”Hab-modulet kunne afledes direkte fra det, vi har gjort for rumstation, eller det kan være en kommerciel gummibåd som fra Bigelow, så det kan blive afprøvet af en kommerciel station eller hotel i de næste 10 år, så det ville blive demonstreret teknologi, ”sagde Jones.
”Grundlæggende er udvekslingen mellem et større habitatmodul i rummet mod den dobbelte Orion-tilgang, at ved at have et separat habitat har du mere boligareal, mere lagerplads, og der er potentialet for, at det ville være bedre at udføre rumvandringer,” sagde Hopkins. ”Men så er du nødt til at investere omkostningerne til at udvikle dette system.”
Hopkins tilføjede, at når han og hans team oprindeligt undfangede Plymouth Rock-missionen, forsøgte de at finde ud af, hvordan man foretager en asteroide-mission for så lidt som muligt. Det var billigere at bruge to Orions end at udvikle et modul specifikt til en asteroide-mission.
"For Plymouth Rock havde vi forklaret behovet for dybest set at øge mængden af mad, vand, ilt og opbevaring i rumfartøjet, og noget af det opnås ved, at vi har to rumfartøjer," sagde Hopkins.
På nuværende tidspunkt har NASA endnu ikke ændret mange af kravene til MPCV fra det, de tidligere var for månekøretøjet, og som missionsdesignet udvikler sig, så kan MPCV muligvis også. Men indtil videre ser månens design ud til at fungere, og Hopkins sagde, at der allerede er flere designfunktioner i Orion, der gør det meget dygtigt som et køretøj med dybt rum.
Til måneopgaver var Orion designet til dybest set 21 dage med et besætning om bord, der skulle fra Jorden til Månen og tilbage og har en grovtidsperiode på en seks måneders "loiter periode", mens besætningen var nede på månens overflade. Dette scenarie ville fungere til en asteroide-mission, da en besætningsflyvning til en asteroide sandsynligvis ville handle om en seks-måneders tur / retur, afhængigt af destinationen.
”Så i ting som pålidelighed, lækkehastighed i atmosfæren i kabinen og beskyttelse mod stråling og mikrometeoritter er Orion allerede designet til 6-7 måneders missioner til hardware,” forklarede Hopkins. ”Det er bare ikke designet til at have mennesker i så lang tid.”
Orion har solpaneler snarere end brændselsceller som Apollo, der muliggør længere missioner. Et andet stort salgsargument er, at MPCV er designet til at være 10 gange sikrere under opstigning og indrejse end dens forgænger, rumfærgen.
"Reentry-hastighederne er bare lidt hurtigere for en asteroide-mission end en månemission," sagde Hopkins, "men nuværende det termiske beskyttelsessystem, vi har, skal være i stand til at håndtere det."
Inde i MPCV er 9 kubikmeter beboelig volumen. ”Det er ikke den samlede trykstyrke for strukturen, men det rum, der er tilbage efter computere, sæder, forsyninger er alt taget højde for,” sagde Hopkins. ”Det er cirka dobbelt så stort som en moderne passagerervogn, som en Toyota Sienna.”
En stor udfordring er at finde ud af, hvordan man bruger enhver krik og krone til at pakke en masse forsyninger i en lille mængde plads, da Orion kunne tjene som et lagerrum af slags. ”Vi tror, det er muligt,” sagde Hopkins. "Vi har foretaget indledende beregninger, som vi kan pakke en rimelig mængde på, men det ville være en temmelig tæt pasform, og vi er også nødt til at tænke på de sekundære ting, der skal inkluderes, så det er det arbejde, der pågår."
Logistisk set kunne Orion MPCV endda støtte ved at gøre en EVA fra lugen på kapslen.
”Vi har en luge, der er stor nok til, at en astronaut i en rumdragt kan komme ud,” sagde Hopkins, ”og de interne systemer i rumfartøjet er designet til at tolerere, at kabinen er trykluft. Vi stoler ikke på luftcirkulation for at transportere varmen væk fra elektronikken - de har deres egne kolde plader til at tage varmen væk. Knapene er designet til at blive manipuleret med rumfartshandsker på, ikke kun med bare hænder. Mange af disse funktioner fungerede bare for at være ret anvendelige til asteroide-missionen, fordi den var designet til et lignende sæt missionskrav. ”
Hopkins kender de krav og kapaciteter, Orion samt habitatet i rummet sandsynligvis vil ændre sig over tid, afhængigt af destinationen og tidslinjen. ”Hvis planen er at gå til måner fra mars eller fjerne asteroider relativt snart, siger i slutningen af 2020 eller begyndelsen af 2030'erne, kan du muligvis gå videre og opbygge en relativt stor, i stand til at leve i rummet, fordi du helt sikkert har brug for det til dem mere fjerne missioner. Men hvis ideen var at gå til de nemmeste asteroider for at komme til og gøre det relativt snart, ville du muligvis holde dig til et mindre enklere habitatmodul, eller måske endda tvilling Orion-tilgangen. ”
Når MPCV vender tilbage fra en mission til en asteroide, vil den sandsynligvis lande i Stillehavet. NASA har begyndt nogle på NASAs Langley Research Center for at certificere køretøjet til vandlandinger. Ingeniører har droppet en MPCV-mockup på 22.000 pund i bassinet. Testemnet ligner størrelse og form som MPCV, men er mere stift, så det kan modstå flere dråber. Hver test har en anden faldhastighed for at repræsentere MPCV's mulige indgangsbetingelser under vandlandinger.
Så mens disse test sker, og mens Hopkins og hans team fra Lockheed Martin arbejder på og tester Orion MPCV, forsøger NASA stadig at beslutte et tunge løftesystem, der er i stand til at bringe mennesker ud over jordens lave bane, og de har ikke navngivet enhver til at lede designet af en menneskelig mission til en asteroide. NASA-webstedet har ikke engang officielle oplysninger om en menneskelig asteroide-mission; det nævner kun ”ud over lav Jordbane” som det næste stop for mennesker.
”Vi taler om noget, der vil ske i 2025, så vi har ikke engang besluttet os for et rumfartøj endnu,” sagde Michael Braukus fra NASAs direktorat for efterforskningssystemer Mission via et telefonopkald. ”Vi planlægger, at asteroide-missionen finder sted; det er bare det, at vi ikke har udpeget en person til at være ansvarlig for selve asteroide-missionen. Vi har Orion MPCV under konstruktion, og vi venter på beslutningen om et rumskydningssystem, som vil være den raket, der fører den til det dybe rum, og vi skrider frem ad vejen, men har endnu ikke nået et punkt endnu hvor vi faktisk har tildelt nogen at begynde at udvikle missionen. ”
Så det ser ud til at være NASAs nuværende største forhindring for en menneskelig asteroide-mission: Beslutning om Space Launch System.
Forrige artikel i denne serie: Human Mission to a Asteroid: Why Should NASA Go?
Du kan følge seniorredaktør i Space Magazine Nancy Atkinson på Twitter: @Nancy_A. Følg Space Magazine for de seneste nyheder om rum og astronomi på Twitter @universetoday og på Facebook.
