Misi Artemis II, yang memulakan kepulangannya ke Bumi, menghadapi bahagian paling halus dalam perjalanannya: kemasukan semula kapal angkasa Orion ke atmosfera Bumi dan percikan air berikutnya di Lautan Pasifik. Selepas lebih sembilan hari mengelilingi Bulan dan penerbangan bersejarah di sisi jauhnya, kapsul itu sedang bersedia untuk pulang ke rumah yang akan menumpukan sebahagian besar risiko hanya dalam seperempat jam.
Dalam tempoh yang singkat itu, Orion akan berubah daripada bergerak kepada hampir 40.000 kilometer sejam untuk kekal hampir pegun di permukaan laut, menahan suhu yang mampu mencairkan logam dan daya graviti yang akan menggandakan berat angkasawan. Setiap darjah sudut masuk, setiap saat penyalaan enjin, dan setiap penggunaan payung terjun adalah sebahagian daripada koreografi yang sangat tepat yang bergantung pada nyawa anak kapal.
Perjalanan pulang berpandukan graviti dan ketepatan milimeter
Selepas lintasan bulan, kapsul Orion telah meneruskan laluan pulang yang dikira dengan telitidi mana graviti Bulan dan Bumi bertindak hampir seperti tarikan kosmik. Selama beberapa hari, letupan kecil enjin tambahan telah melaraskan trajektori supaya kapal angkasa sampai ke titik masuk yang tepat ke atmosfera.
Pada jam-jam terakhir sebelum kemasukan semula, manuver pembetulan trajektori (RTCB) dilakukan untuk memperhalusi sudut di mana kapsul akan menembusi lapisan atas udaraMargin ralat adalah minimum: sudut yang terlalu lembut boleh menyebabkan kapal angkasa melantun dari atmosfera dan hilang di angkasa lepas; sudut yang terlalu curam akan menghantar daya-G dan beban haba melonjak ke tahap yang berpotensi membawa maut.
Tidak lama sebelum bersentuhan dengan atmosfera, pemisahan kritikal berlaku: Modul perkhidmatan Eropah boleh ditanggalkanmembawa bersamanya enjin besar, panel solar dan beberapa sistem sokongan hayat yang telah mengiringi kru sepanjang perjalanan. Sejak saat itu, satu-satunya perisai angkasawan terhadap kebakaran terma ialah kapsul kru itu sendiri dan perisai haba ablatifnya.
Pada ketika itu, dua belas pendorong kawalan tindak balas kecil mengorientasikan kenderaan dengan ketepatan yang sangat tinggi supaya perisai haba memberi impak pertama di atmosferapada sudut tepat yang ditentukan oleh jurutera. Penyimpangan yang paling sedikit boleh bermakna perbezaan antara penurunan terkawal dan titik tanpa pulangan.
Perlanggaran kejam dengan atmosfera: plasma, haba melampau dan pemadaman radio
Kemuncaknya tiba apabila Orion melintasi apa yang dipanggil antara muka inputpada ketinggian kira-kira 120-122 kilometer. Pada ketinggian itu, masih tiada udara tumpat, tetapi kelajuannya sangat tinggi — lebih daripada 30 kali ganda kelajuan bunyi — sehingga gas yang terkumpul di hadapan perisai haba dimampatkan dengan kuat.
Dalam keadaan ini, udara tidak mempunyai masa untuk bergerak ke tepi dan berubah menjadi plasma yang dipanaskan lampaudengan suhu melebihi 2.700°C, malah menghampiri 3.000°C dalam beberapa profil salur masuk. Haba datang bukan sahaja daripada geseran tetapi daripada mampatan gas yang kejam terhadap "dinding" kapsul.
Cengkerang plasma yang menyelubungi kapal itu menyebabkan yang terkenal pemadaman komunikasiSelama kira-kira enam minit, isyarat radio disekat, dan kawalan misi di Bumi kehilangan hubungan langsung dengan kru. Dalam praktiknya, Houston hanya boleh bergantung pada sistem automatik kapal angkasa dan ramalan yang dibuat sebelum kemasukan semula.
Di dalam kapsul, angkasawan menyaksikan cahaya jingga dan kemerahan gas terion yang menjilat tingkap, ketika gegaran pertama menggegarkan struktur tersebut. Selepas beberapa hari dalam keadaan tanpa berat, mereka telinga dalam dan sistem keseimbangannya Mereka tiba-tiba tertakluk kepada pecutan yang kuat, gabungan yang menggalakkan rasa loya dan kekeliruan.
Apabila kapal angkasa turun ke lapisan atmosfera yang lebih padat, nyahpecutan menjadi ekstrem. Jurutera telah mereka bentuk trajektori yang menyebarkan daya brek selama beberapa minit, supaya Daya-G maksimum adalah antara 4 dan 7 GWalaupun begitu, sensasi bagi kru adalah seperti mempunyai beban yang sangat besar menghimpit dada mereka, dengan jantung mereka bergelut untuk mengepam darah ke otak mereka.
Peranan penting perisai haba selepas masalah Artemis I
Dalam persekitaran yang jahat ini, kelangsungan hidup Orion bergantung padanya perisai haba ablatif, dihasilkan dengan bahan Avcoat. Operasinya terdiri daripada membakar dan mengelupas secara berlapis-lapis, membawa sebahagian haba bersamanya dan memastikan bahagian dalam kapsul dalam julat yang selamat.
Walau bagaimanapun, komponen ini tiba di Artemis II di bawah pengawasan khas. Semasa misi Artemis I tanpa pemandu pada tahun 2022, sebuah hakisan yang lebih besar daripada yang dijangkakan Di beberapa bahagian perisai, walaupun ia memenuhi fungsinya dan kapsul kembali utuh, kelakuan bahan tersebut melebihi had reka bentuk, menimbulkan kebimbangan di kalangan jurutera dan pengulas luaran.
Daripada menggantikan sistem sepenuhnya, NASA telah memilih untuk laraskan profil kemasukan semulaKali ini, sudut masuk agak curam, bertujuan untuk mengurangkan masa pendedahan kepada haba yang melampau. Keputusan ini, yang disokong oleh analisis bebas tetapi bukan tanpa perdebatan, menjadikan pulangan ini sebagai ujian penting untuk keberkesanan perisai dalam misi masa hadapan.
Turut dibincangkan ialah penggunaan apa yang dipanggil "masuk semula dengan lantunan" atau langkau masukTeknik ini membolehkan kapsul memasuki semula atmosfera, memperlahankan kelajuan, dan mendaki semula sebentar sebelum penurunan terakhirnya. Proses ini mengagihkan beban haba dengan lebih sekata dan memberikan kawalan yang lebih besar ke atas kawasan percikan air, penting untuk mendarat di titik yang sangat spesifik di Lautan Pasifik.
Kunci kepada manuver ini terletak pada gabungan ketepatan, kelajuan, sudut penerbangan dan kawalan gulungan kapal angkasa yang sangat tinggi. Terlalu banyak lantunan boleh menyebabkan kapsul terlepas dari atmosfera tanpa kawalan; sebaliknya, terlalu agresif akan menolak daya-G dan tekanan struktur melebihi apa yang boleh diterima untuk misi berawak.
10-15 minit paling sengit untuk tubuh manusia
Kemasukan semula Orion bukan sahaja merupakan cabaran kejuruteraan; ia juga mewakili hukuman fisiologi Ia adalah had untuk kru. Selepas kira-kira sepuluh hari dalam mikrograviti, badan itu telah menyesuaikan diri dengan persekitaran tanpa berat, dan tiba-tiba ia mesti menghadapi pecutan beberapa kali lebih besar daripada yang ada di Bumi.
Dalam beberapa minit pertama selepas masuk semula ke atmosfera, daya-G mula meningkat. Angkasawan diikat dalam posisi meniarap, menghadap ke atas, untuk mengagihkan beban dengan lebih baik ke seluruh badan dan menghalang tekanan daripada menumpukan usaha pada belakang atau leher. Walaupun begitu, sensasinya adalah seperti beban besar yang menekan dada, sehingga sukar untuk bernafas.
Darah, yang terbiasa dengan taburan seragam dalam mikrograviti, tiba-tiba ditolak ke arah bahagian bawah badan. Untuk mengelakkan otak daripada kehabisan oksigen dan mengalami beban-G (G-LOC), angkasawan Mereka sentiasa menegangkan otot perut dan kaki merekadan gunakan pakaian mampatan yang membantu mengekalkan aliran darah di bahagian atas badan.
Pada masa yang sama, sistem saraf menghadapi disorientasi yang ketara. Selepas berhari-hari dalam persekitaran tanpa naik atau turun, otak sekali lagi menerima isyarat graviti dan pecutan yang jelas. Peralihan mendadak ini sering membawa kepada mabuk angkasa dalam fasa kembalinya, dengan simptom loya, peluh sejuk dan vertigo.
Urutan ini berterusan dengan nyahpecutan secara beransur-ansur hasil daripada atmosfera itu sendiri, yang bertindak sebagai brek udara gergasi. Bagi kru, setiap getaran, setiap perubahan bunyi, dan setiap kejutan diterjemahkan kepada perjalanan roller coaster di mana mereka mempunyai sedikit ruang untuk bergerak selain daripada mengikuti prosedur dan mempercayai sistem.
Koreografi payung terjun dan impaknya dengan Pasifik
Sebaik sahaja fasa haba terbesar dan daya-G tamat, kapsul memasuki bahagian terakhir penurunanPada ketinggian beberapa kilometer, penutup atas yang melindungi petak hadapan Orion tertanggal, mendedahkan sistem sebelas payung terjun yang direka untuk beroperasi secara berurutan.
Pertama, payung terjun juruterbang akan bergerak, menstabilkan kapsul dan mengurangkan kelajuannya daripada nilai hipersonik kepada beberapa ratus kilometer sejam. Kemudian payung terjun utama yang besaryang akhirnya memperlahankan kejatuhan kepada kelajuan sekitar 30 km/j pada saat percikan air jatuh.
Setiap bukaan umpama "cambuk" tajam untuk struktur dan badan angkasawan, yang merasakan leher dan belakang mereka mengalami beberapa sentakan tiba-tiba. Pada ketika ini, keletihan fizikal yang terkumpul adalah ketara: mereka telah mengalami puncak sehingga 4-7 Gs, persekitaran haba yang melampau, dan pemadaman komunikasi di mana mereka hanya boleh mengikuti protokol dan menunggu untuk berhubung semula dengan Bumi.
Langkah terakhir ialah pertemuan dengan lautan. Walaupun pada pandangan pertama kapsul itu kelihatan mendarat dengan lembut di atas ombak, hentaman pada kelajuan kira-kira 30 km/j dirasai dari dalam sebagai kemalangan jalan raya kecilterutamanya selepas badan berusaha untuk menahan kemasukan semula. Mengangkat kepala, menggerakkan tangan dan kaki, atau sekadar membuka tali pinggang keledar anda boleh menjadi satu dugaan yang agak besar dalam beberapa minit pertama itu.
Pemulihan lautan dan kaitannya untuk misi masa hadapan
Di kawasan percikan air, di luar pantai California dan beribu-ribu kilometer dari Sepanyol, a operasi pemulihan yang diselaraskan oleh NASA dan Tentera Laut A.S.Kapal-kapal seperti USS John P. Murtha, helikopter MH-60, dan pasukan penyelam khusus bertanggungjawab untuk mencari, mengamankan dan menstabilkan kapsul tersebut.
Kapal itu boleh terapung dalam beberapa kedudukan—menegak, terbalik, atau mengiring—dan untuk ini ia mempunyai beg udara pengapungan mengembang sendiri untuk meletakkannya dengan betul untuk pemindahan. Bahagian proses ini juga dijalankan mengikut protokol yang sangat ketat, baik untuk keselamatan kru dan pasukan penyelamat itu sendiri.
Sebaik sahaja disahkan bahawa tiada risiko daripada serpihan perkakasan atau bahan berbahaya di persekitaran terdekat, pasukan penyelamat akan membuka pintu palka. Angkasawan biasanya berada di dalam untuk tempoh masa yang munasabah bagi melengkapkan pemeriksaan perubatan awal dan menilai keadaan mereka selepas kemasukan semula. Kemudian, mereka akan diterbangkan dengan helikopter. sehingga ke dek kapal, di mana mereka akan menemui unit perubatan yang direka khusus untuk misi angkasa lepas.
Dalam beberapa jam berikutnya, tumpuan beralih daripada survival teknikal kepada pemulihan fizikal. Badan perlu menyesuaikan diri dengan graviti Bumi dan tugas-tugas yang semudah berjalan di atas tanah yang kukuh. Tempoh penyesuaian ini adalah penting, bukan sahaja untuk kesihatan kru tetapi juga untuk mengumpul data yang akan digunakan untuk... menambah baik protokol untuk misi masa hadapan.
Dengan kemasukan semula kapal angkasa Orion ke atmosfera, Artemis II bukan sahaja menamatkan perjalanan sepuluh hari mengelilingi Bulan, tetapi juga menguji, dalam beberapa minit, ketahanan perisai haba, kebolehpercayaan manuver kemasukan semula, dan keupayaan manusia untuk menahan persekitaran graviti, haba, dan plasma yang ekstrem. Kejayaan kepulangan yang halus ini akan menjadi penting bagi Eropah dan rakan kongsi antarabangsanya untuk terus memajukan program bulan dan berani, pada tahun-tahun akan datang, untuk menjalankan misi yang lebih bercita-cita tinggi ke permukaan satelit kita.
