Teil Apollo, Teil Boeing 787

Das Apollo-Programm, das ein Dutzend Männer zum Mond schickte, endete 1972. Es ist so lange her, dass weniger als die Hälfte aller Amerikaner alt genug sind, um eine seiner Missionen live im Fernsehen zu sehen. Ein Teil der Technologie hinter Apollo wird jedoch für die für 2020 geplante Rückkehr der NASA zum Mond aus dem Ruhestand geholt.

Die Orion-Crew-Kapsel fährt auf der Ares-I-Rakete in die Erdumlaufbahn, ebenfalls in Entwicklung (Konzept des Künstlers). Mit freundlicher Genehmigung der NASA.

Einstein Grusel-Action aus der Ferne

Das neue System der Agentur für Reisen in die Erdumlaufbahn und später zum Mond und Mars, genannt Das Aufstellungsprogramm , dupliziert im Wesentlichen die von Wernher von Braun in den späten 1950er Jahren vorgeschlagenen und im Apollo-Programm verwendeten Mondmissionstechnologien. Zum Beispiel enthält es eine mehrstufige Rakete ähnlich dem Saturn V von Apollo, ein Besatzungsfahrzeug ähnlich dem Apollo-Befehlsmodul und einen Mondlander, der direkt auf dem Apollo-Lander basiert.



Letzten Monat wählte die NASA den Raumfahrtgiganten Lockheed Martin, um das Besatzungsfahrzeug namens Orion zu bauen. Das kegelförmige Besatzungsmodul und das zylindrische Servicemodul des Flugzeugs könnten gerade aus dem Smithsonian Air and Space Museum gekommen sein – außer dass sie etwas größer als die Apollo-Versionen sind und vier bis sechs Besatzungsmitglieder anstelle von drei tragen.

Laut Lockheed Martin-Beamten wird Orion das Apollo-Schiff jedoch wie ein Modell T aussehen lassen. Das Wiedereintrittssystem von Orion wird beispielsweise Erkenntnisse aus Lockheeds jüngsten Genesis- und Stardust-Missionen beinhalten, bei denen Materialien von Kometen abgerufen wurden. Darüber hinaus basieren die Avionik-Software und -Ausrüstung auf Systemen, die in den neuesten Passagierflugzeugen verwendet werden; und ein neues Abbruchsystem wird Astronauten im Falle einer Challenger-ähnlichen Startkatastrophe von den Hauptraketen wegbringen.

Patrick McKenzie ist Business Development Manager für das Orion-Projekt bei Lockheed Martin Space Systems in Denver, CO. Er sprach mit Technologieüberprüfung am 7. September über die alten und neuen Technologien, die in Orion einfließen.

Technologie-Review: Was haben Luft- und Raumfahrtingenieure von Apollo gelernt, das im Orion-Projekt angewendet werden kann? Und warum ähnelt Ihr Design zumindest oberflächlich dem Apollo-Kommando- und Servicemodul so sehr?

Patrick McKenzie: Eines der beständigsten Dinge, die Apollo richtig gemacht hat, war die aerodynamische Form der Kapsel – die zufällig auch das sichtbarste Element ist. Einer der Gründe, warum sich die NASA für die Form des Apollo entschieden hat, ist die bewährte Sicherheitsdatenbank, die damit einhergeht. Wenn man sich Alternativen wie Hubkörperkonstruktionen ansieht – Weltraumflugzeuge wie das Shuttle –, bieten sie Dinge wie eine zusätzliche Querreichweite [die Fähigkeit, zu verschiedenen Landeplätzen zu steuern], aber Sie sind nicht in der Lage, sie sicher zu fliegen, falls a Steuerung geht offline. Ein ballistisches Wiedereintrittssystem wie eine Kapsel kann die Besatzung im Fehlerfall sicher zurückbringen. Aber praktisch alles andere an dieser Kapsel ist neue Technologie – nicht unbedingt auf dem neuesten Stand, aber nach Apollo entwickelt.

halb Affe, halb Katze

TR: Was sind Ihrer Meinung nach die wichtigsten neuen Technologien?

nachmittags: Eine der wichtigsten Technologieanwendungen, die sich bei Orion deutlich unterscheiden wird, ist die automatisierte Rendezvous- und Docking-Funktion. Orion muss an der Internationalen Raumstation und an der Earth Departure Stage andocken [die Rakete, die Orion aus der Erdumlaufbahn zum Mond beschleunigen wird]. Das Shuttle wird manuell angedockt und Apollo war offensichtlich nicht automatisiert. Orion wird über eine manuelle Überbrückungsfunktion verfügen, aber die meiste Zeit sollte kein Besatzungsmitglied eingreifen müssen.

TR: Ich verstehe, dass Orion eine neue Art von Hitzeschild für den Wiedereintritt in die Erdatmosphäre haben wird.

nachmittags: Die Idee ist ähnlich wie bei Apollo, aber es wird ein neues Design und neue Materialien geben, die einen robusteren Schutz bieten. Das ist wichtig, denn mit Fahrzeugen, die vom Mond oder insbesondere vom Mars zurückkehren, werden die Wiedereintrittsgeschwindigkeiten viel höher sein [als bei Raumfahrzeugen in einer erdnahen Umlaufbahn]. Wir betrachten Hitzeschildmaterialien wie PICA (Phenol imprägnierter Kohlenstoffablationsmaterial) und SLA (ein korkbasiertes Ablationsmaterial), die Lockheed bei den Deep-Space-Probenrückführungsmissionen Genesis und Stardust bewiesen hat.

Eine andere Sache, die neu sein wird, ist das Überspringen des Wiedereintritts, das wir routinemäßig durchführen werden. Dort prallen Sie von der Atmosphäre ab und kommen wieder zurück, was Ihnen die Möglichkeit gibt, an Land zu landen, im Gegensatz zu den Apollo-Landungen im Ozean. Das bietet ein zusätzliches Maß an Sicherheit und erhöht die Wiederverwendbarkeit des Systems. Natürlich beschäftigen wir uns auch mit verbesserten Lande-Aufprall-Systemen. Sie stürzen immer noch mit Fallschirmen ab, wie es Apollo getan hat, dann lösen Sie Airbags aus oder feuern Retroraketen ab, ähnlich wie das russische Sojus-Fahrzeug, um das Fahrzeug für eine sichere Landung abzubremsen.

TR: Wie werden die Bedingungen im Crew-Modul sein?

nachmittags: Apollo konnte nur drei Personen tragen, und sie hatten sehr enge Lebensbedingungen. Das Orion-Crew-Modul wird das doppelte Volumen haben: 361 Kubikfuß pro Besatzungsmitglied. Vier Besatzungsmitglieder können zum Mond hin und her fliegen, und auf Flügen zur Internationalen Raumstation könnten wir bis zu sechs Besatzungsmitglieder unterbringen. Außerdem wird das Besatzungsmodul in einem vollständig autonomen Modus in der Umlaufbahn um den Mond bleiben können, sodass alle vier Besatzungsmitglieder für potenziell längere Aufenthalte zur Oberfläche abtauchen können.

Was ist geografisches Glück?

TR: Für Apollo entwarf die NASA ein Abbruchsystem, um das Kommandomodul im Falle eines Startnotfalls von der Saturn-V-Rakete wegzutransportieren. Ein solches Abbruchsystem hätte die Challenger-Astronauten vielleicht gerettet, aber leider hat das Space Shuttle keines. Was ist für Orion geplant?

nachmittags: Es ist die gleiche Idee wie bei Apollo. Einer der besonderen Vorteile der Kapselkonfiguration gegenüber dem Space Shuttle ist die Tatsache, dass wir nicht seitlich montiert sind. Beim Shuttle liegen sowohl die Feststoffraketen-Booster als auch der externe Treibstofftank direkt am Bauch des Fahrzeugs an, und es gibt keine Möglichkeit, die Besatzung von denen im Notfall zu trennen. Orion wird auf die gleiche Weise wie Apollo auf der Trägerrakete Ares I sitzen, sodass die fortschrittlichen Abbruchraketen auf dem Turm über dem Besatzungsmodul bei einem Problem mit der darunter liegenden Rakete vollständig in der Lage sind, von wegzubeschleunigen die Ares und bringen die Besatzung mit Fallschirmen zur Landung in eine sichere Situation.

TR: Die alten mechanischen Cockpitsysteme im Space Shuttle wurden kürzlich durch ein modernes Glascockpitdesign mit vollelektronischen Anzeigen und Bedienelementen ersetzt. Ich gehe davon aus, dass die Technologie auch in Orion einfließen wird?

nachmittags: Die Avioniksysteme an Bord werden dem von Apollo Lichtjahre voraus sein. Wir werden nicht nur das, was Sie das Glascockpit genannt haben, haben, sondern das andere Schlüsselelement ist die doppelte Fehlertoleranz. Das bedeutet, dass Sie mit den in Orion integrierten kritischen Systemen möglicherweise zwei Fehler im selben System haben und trotzdem sicher fliegen. Das System, an dem unser Teamkollege Honeywell arbeitet, basiert auf der Avionik-Architektur der Boeing 787, die ebenfalls zweifehlertolerant ist. Die Systeme überwachen sich ständig gegenseitig, und wenn ein System ein Problem hat, übernimmt automatisch ein anderes. Es fügt dem Fahrzeug etwas zusätzliches Gewicht und Komplexität hinzu, bietet jedoch bei diesen sehr gefährlichen Weltraummissionen einen viel größeren Sicherheitsspielraum.

TR: Das Space Shuttle soll 2010 ausgemustert werden, und die ersten bemannten Testflüge für das Constellation-Programm – oder zumindest die Ares-Rakete mit Orion an der Spitze – sind für 2014 geplant zu diesem Zeitplan?

nachmittags: Typischerweise ist die Entwicklung von Avionik-Software ein kritisches Pfadelement. Die RCS-Triebwerke, Derivate der RCS-Triebwerke des Shuttles, sind ein weiteres [Reaction Control System – die kleinen seitlich angebrachten Raketen, die zur Lagekontrolle und Steuerung verwendet werden. Die RCS-Triebwerke des Shuttles wurden selbst von Apollo abgeleitet. -eds. ] Es kommt also auf Software und Antrieb an. Wir sind uns dieser kritischen Probleme bewusst und arbeiten mit der NASA zusammen, um sie frühzeitig anzugehen. Wir möchten die Lücke nach dem Ausscheiden des Shuttles schließen und den Zeitplan auf Teststarts im Jahr 2012 oder noch früher verkürzen. Aber der Entwicklungsprozess der Trägerrakete Ares I muss mit Orion zusammenkommen.

Verursachen Telefone Depressionen?

TR: Von Präsident Kennedys Rede im Mai 1961, in der er das Ziel der Mondlandung ankündigte, bis zur tatsächlichen Landung von Apollo 11 im Juli 1969 vergingen etwas mehr als acht Jahre. Heute sagt die NASA, dass es mindestens 14 Jahre dauern wird, dasselbe zu tun. Wieso den?

nachmittags: Der Orion-Teil des Projekts wäre wahrscheinlich früher als 2020 in der Lage, Mondmissionen durchzuführen. Abgesehen davon müssen Sie auch einen Mondlander, eine Erdabgangsstufe und ein Hubfahrzeug entwickeln [die Ares I und Ares V]. Da das Budget der NASA heutzutage einen viel geringeren Prozentsatz des Budgets der Nation ausmacht als es in der Apollo-Ära war, müssen wir gehen, wie Sie bezahlen können, wie der NASA-Administrator [Michael] Griffin es ausdrückt. Die anfängliche Haushaltspriorität liegt in der Entwicklung von Ares I und Orion. Wir werden nicht in der Lage sein, den Mondlander, das EDS und alle Elemente von Ares V parallel zu entwickeln.

TR: Warum, glauben Sie, hat sich Lockheed Martins Vorschlag für den Orion-Vertrag gegenüber dem von Northrop Grumman durchgesetzt? Bietet Lockheed überlegene Technologie?

nachmittags: Ich bin sehr stolz auf das Team und das, was sie mit dem technischen Konzept erreicht haben, das wir der NASA übergeben haben. Aber die Anforderungen ändern sich noch und alle Bieter mussten sich auf halbem Weg von 5,5 Metern auf 5 Meter tatsächlich mit einer Durchmesseränderung [in der Orion-Kapsel] auseinandersetzen. Da die NASA uns so viele Dinge als Anforderungen lieferte, wurden die Voraussetzungen etwas geebnet.

Wenn es darauf ankommt, unterzeichnet die NASA eine Beziehung mit einem Industriepartner, die einige Jahrzehnte dauern wird. Sie wollten wissen, dass es eine glückliche Ehe werden würde, in der der Geist der Partnerschaft spürbar war. Während Phase I [als die NASA mehrere Bieter bezahlte, um Designs für Orion zu entwickeln], ergriffen wir die Initiative, um sicherzustellen, dass unser Projektbüro in Houston untergebracht war, was es ihnen leicht machte, an allen unseren Kontrollausschusssitzungen und anderen teilzunehmen wichtige Ereignisse über die typischen zweimonatlichen Rückblicke hinaus. Wir haben eine bedeutende Belegschaft im Michoud-Montagewerk in New Orleans [wo die externen Tanks des Shuttles zusammengebaut werden]; wir haben uns früh entschieden, die Endmontage und den Checkout im Kennedy Space Center durchzuführen; Wir werden Triebwerkstests im Stennis Space Center in Mississippi durchführen [dem primären Teststandort für Raketenantriebe der NASA]. Ich denke, die NASA hat das geschätzt.

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