Kosmonautika (úvodní strana)
Kosmonautika@kosmo.cz
  Nepřihlášen (přihlásit)
  Hledat:   
Aktuality Základy Rakety Kosmodromy Tělesa Sondy Pilotované lety V Česku Zájmy Diskuse Odkazy

Obsah > Pilotované lety > Orion Crew Vehicle
tisk 


Orion u Měsíce (kresba)
Kosmická loď Orion
[ Základní popis | Detaily konstrukce | Typické využití lodi Orion | Orion v NASA ]
Znak programu OrionOrion je nově vyvíjená kosmická loď USA určená k dopravě kosmonautů k ISS a k Měsíci. Výhledově by měla být použitelná i pro pilotované lety k Marsu a dalším vzdálenějším cílům (např. k některému z asteroidů). První pilotovaný let lodi Orion k ISS by se měl uskutečnit do roku 2014.

V roce 2005 byla v NASA v rámci studie ESAS (o návratu američanů na Měsíc) navržena i nová kosmická loď pro lety do vzdálenějších oblastí kosmu. Koncepčně vychází z tvaru kabiny Apollo, ale je o něco větší a výkonnější. Má být schopna dopravit až 6 kosmonautů ke stanici ISS a až 4 kosmonauty k Měsíci a zpět (u Měsíce loď zůstává na oběžné dráze a kosmonauti přistávají na povrchu měsíce ve speciálním modulu [LSAM], který není přímou součástí transportní lodi). Loď byla pracovně nazývána Crew Exploration Vehicle (CEV) a v roce 2006 byla oficiálně pojmenována Orion (podle známého souhvězdí). Nosičem lodi má být raketa Ares 1 (dříve označovaná jako Crew Launch Vehicle - CLV).

Start kosmické lodi Orion raketou Ares 1Za hlavního dodavatele lodi Orion byla 31.8.2006 vybrána firma Lockheed Martin (která v soutěži NASA zvítězila nad konkurenčním konsorciem Northrop Grumman/Boeing). Základní kontrakt na vývoj lodi má hodnotu 3,9 mld. USD a předpokládá stavbu dvou exemplářů, jednoho nákladního (pro lety k ISS) a jednoho pilotovaného (do září 2013).

V následujícím textu je popsána stávající představa firmy Lockheed Martin o řešení lodi Orion (tak, jak byla prezentována na tiskové konferenci NASA 31.8.2006).

Loď Orion se tvarem podobá lodi Apollo z 60. let 20. století, ale těží z využití nových technologií (v oblasti počítačů, elektroniky, zabezpečení životních podmínek, pohonu a tepelné ochrany).

Moduly kosmické lodi OrionPři startu se Orion skládá ze čtyř hlavních částí. Na špičce je věžička záchranného systému LAS (Launch Abort System), následuje kónická kabina pro posádku CM (Crew Module) spojená s válcovým servisním modulem SM (Service Module) obsahujícím hlavní pohonný systém lodi. Spojení s nosnou raketou zajišťuje přechodový adaptér SA (Spacecraft Adapter). Na oběžné dráze (a dál) už operuje jen CM a SM.

Toto uspořádání lodi a tvar kabiny je zatím nejbezpečnějším a nejspolehlivějším řešením pro start i návrat lidí z oběžné dráhy, zvláště při vyšších rychlostech, jako například při letu od Měsíce. Umístění na špičce nosné rakety znemožňuje poškození lodi případnými odpadávajícími úlomky tepelné izolace nádrží a záchranný systém LAS je schopen zajistit bezpečné přistání kosmonautů i při havárii nosné rakety v kterékoliv fázi startu. Kónická návratová kabina bez křídel odstraňuje případné problémy s poškozením nosných ploch a přitom při využití současných technologií dovoluje i poměrně přesné přistání.

Detaily konstrukce jednotlivých částí lodi Orion

Záchranný systém LAS (Launch Abort System)

Orion Launch Abort SystemLAS má tvar dlouhé trubky, připojené ke špičce kabiny CM. V kritické situaci (např. při havárii nosné rakety) je schopen prudce odnést kabinu s kosmonauty do bezpečné výšky a vzdálenosti od rakety tak, aby kabina pak mohla bezpečně přistát na svých padácích. Hlavní motor systému LAS vyvine tah cca 2,25 MN (230 tun) po dobu 2 sekundy. Čtyři hlavní trysky motoru jsou skloněny o 30° mimo kabinu CM tak, aby spaliny kabinu nepoškodily. Celý systém LAS obsahuje ještě vlastní řídicí motorky pro směrování odletu od nosné rakety a také oddělovací motor k bezpečnému vzdálení systému LAS po odhození od kabiny CM. Systém LAS má celkovou hmotnost 6176 kg, z toho je 3696 kg suchá hmotnost konstrukce a 2480 kg pohonných látek. Při normálním průběhu vzletu se nepoužitý systém LAS odhazuje krátce po dohoření prvního stupně a zážehu druhého stupně nosné rakety Ares 1.

Kabina pro posádku CM (Crew Module)

Orion Crew ModuleKabina CM má tvar kužele s useknutou špičkou. U základny má průměr 5 m a celková délka je cca 3,3 m. Stěny jsou skloněny v úhlu 32,5°. V přední části kabiny je umístěn stykovací uzel slučitelný s uzly na adaptérech PMA stanice ISS. V zadní části je umístěn ablativní tepelný štít konstruovaný jako výměnná skořápka, která se vymění po každém letu. V konstrukci kabiny jsou z 20 % použity kompozitní materiály. V plášti jsou celkem 4 obdélníková okna. Orientační motorky jsou navrženy jako kyslíkometanové a poskytují celkovou zásobu rychlosti (delta V) cca 50 m/s. Přistávací systém obsahuje 3 hlavní padáky. Celkový tlakovaný objem kabiny je cca 19,5 m3 z toho čistý obytný prostor je cca 10 m3. Suchá hmotnost kabiny CM je 7891 kg, pohonné látky mají hmotnost 175 kg a zásoby kyslíku, dusíku a vody pro posádku činí až 128 kg. Celková kalkulovaná startovací hmotnost kabiny je 8485 kg. Přistávací hmotnost CM je 7336 kg. Náklad z Měsíce může mít hmotnost až 100 kg.

Servisní modul SM (Service Module)

Orion Service ModuleServisní modul má tvar válce o průměru 5 m a délce cca 3,5 m (plus tryska motoru dlouhá cca 2,5 m). Modul SM obsahuje hlavní pohonný systém lodi Orion, který je odvozen z manévrovacích motorů OMS raketoplánu, a paracuje s hypergolickými pohonnými látkami (MMH/N2O4). Celkové delta V, které je SM schopen zajistit lodi Orion, je 1855 m/s, což stačí pro spojení s EDS/LSAM na oběžné dráze kolem Země, pro samostatné manévry na oběžné dráze kolem Měsíce a pro závěrečný odlet k Zemi (TEI). Podíl kompozitních materiálů na konstrukci servisního modulu je 31 %. Hlavní napájení v kosmu zajišťují dva kruhové panely fotovoltaických článků o celkové ploše 36 m2 a výkonu 9,15 kW. Servisní modul mimo jiné dále obsahuje radiátory termoregulačního systému (plocha 31 m2, chladicí výkon 6,3 kW), manévrovací motorky RCS, antény komunikačního systému, poziční světla a doplňkové nádrže na kyslík.

Přechodový adaptér SA (Spacecraft Adapter)

Orion Spacecraft AdapterKónický adaptér mezi nosnou raketou Ares 1 a lodí Orion má na straně lodi průměr 5 m, na straně rakety průměr 5,5 m a délku cca 3,3 m. Hmotnost adaptéru činí 581 kg.

Celá loď (včetně záchranného systému) je dlouhá cca 20 metrů, má maximální průměr 5 metrů a startovací hmotnost cca 25 tun.

Je pravděpodobné, že některé detaily konstrukce lodi Orion se v průběhu vývoje změní. Na této stránce se pokusím případné změny sledovat a zahrnout je do popisu aktuálního stavu.


Kosmická loď Orion u ISSTypické využití lodi Orion pro lety ke stanici ISS:
- transport až 6 kosmonautů pro výměnu posádky stanice (nahoru i dolů)
- životnost po připojení k ISS až 210 dnů
- záchranná loď pro celou posádku stanice (6 osob)
- doprava nákladu pro zásobování stanice

Typický plánovaný průběh pilotovaného letu na Měsíc a využití lodi Orion pro tuto misi:
- nejprve odstartuje těžká raketa Ares 5 a na nízkou oběžnou dráhu Země dopraví lunární modul LSAM a urychlovací stupeň EDS
- po několika dnech je loď Orion se 4 kosmonauty vynesena raketou Ares 1 na stejnou oběžnou dráhu jako EDS/LSAM
- Orion přiletí k EDS/LSAM a připojí se k lunárnímu modulu LSAM
- stupeň EDS zajistí odlet celé sestavy směrem k Měsíci a pak je stupeň EDS odhozen (dále už není potřebný)
- motory lunárního modulu LSAM navedou modul i s připojenou lodí Orion na oběžnou dráhu kolem Měsíce
- všichni kosmonauti přejdou do LSAM, odpojí se od lodi Orion a v lunárním modulu LSAM přistanou na Měsíci
Kosmická loď Orion s lunárním modulem LSAM u Měsíce- loď Orion zůstává na oběžné dráze kolem Měsíce v nepilotovaném režimu
- pobyt kosmonautů na Měsíci může trvat až 7 dní
- startovací část modulu LSAM vzlétne z Měsíce a na jeho oběžné dráze se spojí s lodí Orion
- kosmonauti přejdou do kabiny lodi Orion a zbytek modulu LSAM je odhozen (dále už není potřebný)
- motor servisního modulu lodi Orion zajistí odlet z oběžné dráhy Měsíce směrem k Zemi
- krátce před příletem k Zemi je servisní modul SM odhozen (dále už není potřebný)
- zbývající samotná kabina CM lodi Orion bez jakéhokoliv brzdění přímo z dráhy od Měsíce vstoupí do atmosféry Země
- tepelný štít kabiny CM ochrání kosmonauty před vysokými teplotami při aerodynamickém brzdění
- po snížení rychlosti proběhne závěrečné přistání kabiny na padácích (primárně na souši na západě USA, ale může být i do vody)

Po ukončení provozu kosmických raketoplánů (plánovaném na rok 2010) má být loď Orion hlavním transportním prostředkem NASA pro pilotované lety. V tomto smyslu se někdy o lodi Orion hovoří jako o "následníku raketoplánů", ale parametry i možnosti obou typů lodí jsou značně rozdílné a vlastně neporovnatelné. Řada možností raketoplánu nebude pro lodi Orion dosažitelná (doprava těžkých a rozměrných nákladů i s kosmonauty k ISS, zajištění montáže velkých dílů stanice, doprava težkých a rozměrných nákladů z oběžné dráhy zpět na Zemi, jemné a přesné přistání na dráze blízko místa startu). Naopak raketoplán systému STS není vhodný pro lety do vzdálenějšího kosmu a principiálně je méně bezpečný než loď Orion.

Aleš Holub

Aktualizováno: 04.09.2006

[ Obsah | Pilotované lety | Orion v NASA ]

Pokud není uvedeno jinak, jsou použité fotografie z NASA (viz. Using NASA Imagery) a dalších volně přístupných zdrojů.


(originál je na http://mek.kosmo.cz/pil_lety/usa/orion/index.htm)

Stránka byla vygenerována za 0.060119 vteřiny.