Laskeutuminen mereen!

NASAn Orion-avaruusalus molskahti mereen Tyynellämerellä Baja Californian länsipuolella sunnuntaina kello 19.40 Suomen aikaa ennätysmatkan jälkeen. Artemis 1 matkusti yli 2,3 miljoonaa kilometriä Kuun ympäri ja palasi turvallisesti Maahan.

Laskeutumine oli Artemis I -operaation viimeinen virstanpylväs, joka alkoi NASAn Space Launch System (SLS) -raketin onnistuneella lähdöllä 16. marraskuuta NASAn Kennedyn avaruuskeskuksen Floridassa sijaitsevalta Launch Pad 39B:ltä. NASA testasi Orionia 25,5 vuorokauden aikana syvän avaruuden ankarassa ympäristössä ennen astronauttien lentämistä Artemis II :lla .

Artemis 1 -lento päättyi onnistuneeseen laskeutumiseen Tyyneen mereen 11.12.2022 kello 19.40 Suomen aikaa. Kuva NASA.

”Orion-avaruusaluksen laskeutuminen – joka tapahtui 50 vuotta Apollo 17:n Kuuhun laskeutumispäivään – on Artemis I:n huippusaavutus. Maailman tehokkaimman raketin laukaisusta poikkeukselliseen matkaan Kuun ympäri ja takaisin Maahan. Tämä alus on suuri edistysaskel Artemis-sukupolven kuuntutkimuksessa", sanoi NASAn johtaja Bill Nelson. ”Se ei olisi mahdollista ilman uskomatonta NASA-tiimiä. Vuosien ajan tuhannet henkilöt ovat osallistuneet tähän tehtävään, joka inspiroi maailmaa työskentelemään yhdessä koskemattomien kosmisten rantojen saavuttamiseksi. Tänään on valtava voitto NASAlle, Yhdysvalloille, kansainvälisille kumppaneillemme ja koko ihmiskunnalle”.

Orion teki tehtävän aikana kaksi Kuun ohitusta 132 km säteellä Kuun pinnasta. Orion matkusti lennon aikana kaukaisimmalla etäisyydellä lähes 446 000 km kotiplaneetaltamme, yli 1 000 kertaa kauempana kuin Kansainvälinen avaruusasema Maata, testataksemme järjestelmiä tarkoituksellisesti ennen miehistöä.

"Kun Orion on palannut turvallisesti Maahan, voimme alkaa nähdä horisontissa seuraavaa tehtäväämme, joka lennättää miehistön Kuuhun ensimmäistä kertaa osana seuraavaa tutkimusaikakautta", sanoi Jim Free, NASAn Explorationin apulaisvastaava. Systems Development Mission Directorate. "Tästä alkaa polkumme säännölliseen tehtävään ja jatkuvaan ihmisen läsnäoloon Kuussa tieteellisiä löytöjä varten ja valmistautuaksemme ihmisten tehtäviä Marsiin."

Ennen Maan ilmakehään tuloa miehistömoduuli erottui huoltomoduulistaan, joka on ESA:n (European Space Agency) toimittama osa Artemis-lennoille. Palattuaan Orion kesti lämpötiloja, jotka olivat noin puolet niin kuumia kuin Auringon pinta, noin 2 500 astetta.

Testilennolla Orion miehistökapseli viipyi avaruudessa pidempään kuin mikään astronauteille suunniteltu avaruusalus on tehnyt ilman telakointia avaruusasemalle. Kaukaisella Kuun kiertoradalla Orion ylitti ihmisten kuljettamiseen suunnitellun avaruusaluksen matkaennätyksen, joka tehtiin aiemmin Apollo 13:n aikana.

"Orion on palannut Kuusta ja on turvallisesti takaisin Maaplaneetalle", sanoi Mike Sarafin, Artemis I -operaation johtaja. "Olemme laskeutumisen myötä onnistuneet operoimaan Orionia syvän avaruuden ympäristössä, jossa se ylitti odotuksemme ja osoitti, että Orion kestää äärimmäiset olosuhteet palaamalla Maan ilmakehän läpi kuulennon nopeuksista."

Palautustiimit työskentelevät nyt turvatakseen Orionin kotimatkalle. NASA johtaa virastojen välistä laskeutumis- ja palautusryhmää USS Portlandissa, joka koostuu Yhdysvaltain puolustusministeriön henkilökunnasta ja omaisuudesta, mukaan lukien laivaston amfibioasiantuntijat, avaruusvoimien sääasiantuntijat ja ilmavoimien asiantuntijat sekä NASA Kennedyn insinöörit ja teknikot.

Lähipäivinä Orion palaa rantaan, jossa teknikot purkavat avaruusaluksen ja siirtävät sen kuorma-autolla takaisin Kennedyn avaruuskeskukseen. Kennedyssä tiimit avaavat luukun ja purkavat useita hyötykuormia, mukaan lukien komentaja Moonikin Campos , avaruusbiologiset kokeet , Snoopy ja virallinen lentosarja . Seuraavaksi kapseli ja sen lämpösuoja testataan ja analysoidaan useiden kuukausien ajan.

Artemis 1 -lento laskeutuu

Sunnuntaina 11.12.2022 Artemis 1 -lennon on tarkoitus laskeutua Tyyneen mereen lähelle Guadalupe-saarta kello 19.39 Suomen aikaa. NASA-LIVE (https://www.nasa.gov/nasalive) lähetys netissä alkaa kello 18.

Artemis 1 -lento, Kuu ja Maa. Kuva on otettu aurinkokennon kärkeen sijoitetulla kameralla Kuva NASA/ESA.

Juuri ennen paluuta miehistömoduuli ja huoltomoduuli eroavat toisistaan ​​ja vain miehistömoduuli palaa Maahan, kun taas huoltomoduuli palaa ilmakehässä Tyynenmeren yllä. Artemis I -rata on suunniteltu varmistamaan, että ilmakehään tulevat kappaleet eivät aiheuta vaaraa maalla tai laivaväylillä eikä tietystikään ihmisille niin saarilla kuin mantereellakaan.

Huoltomoduulista erottuaan miehistömoduuli valmistautuu suorittamaan hyppely tekniikkaa, jonka avulla avaruusalus molskahtaa tarkasti ja johdonmukaisesti valitulle laskeutumispaikalle. Orion sukeltaa Maan ilmakehän yläosaan ja käyttää sitä yhdessä kapselin noston kanssa hypätäkseen takaisin ilmakehästä ja palatakseen sitten laskuvarjojen varassa laskeutumisalueelle. Tämä tekniikka mahdollistaa turvallisen palaamisen tulevilla Artemis-lennoilla riippumatta siitä, milloin ja missä ne palaavat kuulennolta.

Artemis-1 lennon viimeiset vaiheet. Kuva ESA.

Aluksi Maan ilmakehä hidastaa avaruusaluksen nopeuden 150 m/s, ja sitten laskuvarjot hidastavat Orionin laskeutumisnopeuteen, kun se laskeutuu ilmakehän läpi. Tähän kuluu aikaa noin 10 minuuttia.

Laskuvarjot avataan noin kahdeksan kilometrin korkeudella kolmen pienen laskuvarjon vetäessä etummaisen suojakannet pois. Kun etummaisen tilan kansi irtoaa, kaksi jarruvarjoa hidastavat ja vakauttavat miehistömoduulia päälaskuvarjon käyttöönottoa varten. Hieman yli 3 km korkeudella ja 60 m/s nopeudessa avaruusaluksen kolme pilottilaskuvarjoa avaa päälaskuvarjot. Nämä noin 40 m halkaisijaltaan nailonista valmistetut laskuvarjot hidastavat Orionin miehistömoduulin molskahdusnopeuteen, joka on noin 10 m/s.

Artemis 1 -lento alkoi

The Space Launch System (SLS) yhtiön Orion kantoraketti ja sen hyötykuorman oleva Artemis-1 miehistöalus pääsi onnistuneesti matkaan ensimmäiselle koelennolleen Kuun ympäri. Lähtö tapahtui tänään (16.11.2022) kello 8.47 Suomen aikaa Nasan Kennedyn avaruuskeskuksesta Floridassa.

Artemis-1aluksen huoltomoduulina on ESAn toimittama European Service Module (ESM), joka ylläpitää Artemis-1 aluksen järjestelmiä mm. tuottamalla aurinkokennoillaan tarvittavan sähkön ja muut elossapitojärjestelmään liittyvät asiat kuten veden, hapen, typen ja lämmönsäädön. Lisäksi ESM on rakettimoottorit, joilla muutetaan rataa ja säädetään avaruusaluksen asentoa.

Artemis-1 miehistöaluksessa tällä ensimmäisellä lennolla ei ole elävää miehistöä. Sen sijaan mukana on kolme miehistöä mallintavaa nukkea, joiden avulla tutkitaan millaiselle kuormituksille miehistö joutuu lennon eri vaiheessa. Kaksi näistä tutkimusnukeista on miehen ja naisen elimistöä mallintavia.

Artemis 1 -lento viivästyi jälleen

Lauantai-iltana Suomen aikaa Artemis 1 -lennon oli määrä lähteä. Lähtö kuitenkin peruuntui polttoainevuodon vuoksi ja uutta lähtöpäivää NASA ei ole ilmoittanut. Laukaisuikkuna sulkeutuu ensi tiistaina mutta lähtö ei tapahdu siihen mennessä.

Artemis-lennon kiertäessä Kuun, niin meno- kuin paluumatkalla valaistusolosuhteiden täytyy olla juuri oikeanlaiset, jotta suunnitelmissa olevat havainnot voidaan toteuttaa. Tämä vaatimus asettaa laukaisuikkunan ajankohdan ja keston. Kuva NASA.

Polttoainevuodot ovat hyvin tavallisia lentoon valmistautumisvaiheessa, sillä nestemäinen happi ja vety ovat hyvin kylmiä ja voimakkaat lämpötilanvaihtelut kuormittavat etenkin erilaisia putkistojen liitoksia ja niiden tiivisteitä. Mistään isosta asiasta ei siis ole kysymys, mutta vuodot ovat harmillisia varsinkin, jos laukaisuikkuna on lyhyt.

Kuu ei tietystikään karkaa mihinkään, mutta laukaisuikkunan pituus määräytyy perille pääsyn aikaisen valaistussuunnan mukaan. Jotta Kuusta voitaisiin tehdä kunnollisia havaintoja, valaistuksen täytyy olla oikea havaintojen tekotapaan nähden. Kuu kiertää maapallon noin 29,5 vrk:ssa, jonka aikana noin puolet tietystä paikasta on pimeää. Tälle Artemis-lennolle lähdetään kasvavan kuun aikaan ja lentoaika on noin 4 vrk, jolloin perillä Kuu on valaistuksen aamupäivässä meille näkyvällä osalla. Vastaavasti lennon kokonaispituuden ollessa noin 42 vrk, paluun aikana Kuun lähiohitus tapahtuu aamupäivää tai lähempänä keskipäivää vastaavissa valaistusolosuhteissa.

Artemis 1: lähtö on lauantaina

Maanantaiksi suunniteltu Artemis 1 -lennon lähtö viivästyi yhden rakettimoottorin jäädytysongelman vuoksi. NASAn insinöörit uskovat selvittäneensä ongelman syyn ja aloittavat jäähdyttämisen hieman aikaisemmassa vaiheessa lähtölaskentaa.

Seuraava lähtöajankohta on lauantaina 3.9. kello 21.17 Suomen aikaa.

Jos kaikki menee suunnitelmien mukaisesti tällä lennolla, seuraava, Artemis 2, on miehitetty. Se tekee kuitenkin samanlaisen testilennon Kuun ympäri kuin nyt Artemis 1 tulee tekemään. Artemis 2 -lento olisi lähdössä vuonna 2024. Ensimmäinen Kuuhun laskeutuva miehitetty lento, Artemis 3, voi olla vuorossa vuonna 2025. Laskeutuminen tehtäneen lähelle Kuun etelänapaa.

Ensimmäisen laskeutuvan Artemislennon suunnitellut laskeutumispaikat Kuun etelänavan seudulla. NASA tekee valintansa laskeutumispaikasta myöhemmin. Kuva NASA.

Artemis 1 lento on alkamassa

NASA laukaisee ensimmäisen Artemis-lennon maanantaina 29. elokuuta noin kello 16.30 Suomen aikaa. Lento on miehittämätön ja se ensimmäinen testilento Kuun kiertävällä radalla. Lennon pituus on kaikkiaan noin 42 vuorokautta. Jos lento alkaa suunnitellusti, paluun pitäisi tapahtua lokakuun 10. päivänä Tyyneen valtamereen.

Artemis 1 -lento valmiina laukaisuun. Kuva NASA.

Kantorakettina on SLS ja laukaisu tapahtuu Kennedyn avaruuskeskuksen laukaisualustalta 39B, joka on laukaisualusta 39A viereinen. Apollo 11 lento alkoi laukaisualustalta 39A. SLS-kantoraketin ensimmäisessä vaiheessa on neljä RS-25 moottoria, jotka kiidättävät raketin 90 sekunnissa ilmakehän ulkopuolelle. Raketissa on myös kaksi kiinteää ajoainetta käyttävää kiihdytinrakettia, jotka ovat käytössä lähdöstä alkaen kahden minuutin ajan. Sen jälkeen ne poistetaan tehtävänsä tehneenä.

Ensimmäisen rakettivaiheen polttoaine tulee käytetyksi noin kahdeksassa minuutissa, jonka jälkeen se irrotetaan samoin kuin pelastustorni. Tämän jälkeen käynnistyy nestemäistä ajoainetta sisältävä kiihdytinvaihe (ICPS), jonka moottorit kiihdyttävät kuulennolle menevää Orion-hyötykuormaa (mm. miehistömoduulia) noin kahden tunnin ajan. ICPS irrotetaan ja se laukaisee kymmenen pientä satelliittia (CubeSats) radalle Kuuhun menevälle radalle. Orionin huoltomoduuli on eurooppalaisvalmisteinen ja se on ESA osuus lennoista. Orionissa on osittain suomalaisvalmisteinen säteilymittari, joka mittaa säteilyolosuhteita lennon aikana ja tulevilla lennoilla miehistön saamaa säteilyannosta.

Artemis 1 -lennon vaiheet ja rata. Kuva NASA.

Lento Kuuhun kestää muutaman vuorokauden ja saavuttaessaan sen, Orion ohittaa sen noin 100 km korkeudelta. Sen jälkeen alus kiertää Kuun hyvin pitkällä radalla, jonka etäisin piste on 64 000 km etäisyydellä Kuusta. Tässä vaiheessa syntyy uusi ennätys, sillä edellinen ennätys oli ”vain” 48 000 km ja sen teki Apollo 13 lento.  Paluuvaiheen aikana Orion ohittaa jälleen Kuun hyvin läheltä ja suuntaa kohti maapalloa. Orion alus saapuu muutaman vuorokauden kuluessa Maan ilmakehään ja laskeutuu laskuvarjojen varassa Tyynen valtamereen San Diegon rannikolla.

Havainnekuva Orion aluksen ja siihen kiinnitetyn eurooppalaisvalmisteisen huoltomoduulin lennosta lähellä Kuun pintaa. Kuva ESA/NASA.

Laskeutuvaa Orion-alusta on vastassa erikoisvalmisteinen laiva, jonka uumeniin avaruusalus hinataan. Vastaanottajat pyrkivät pelastamaan myös käytetyt laskuvarjot ja koteloiden kannet.

Artemis 1 -lento on miehittämätön. Lennon tarkoituksena on testata kaikki järjestelmät hyvin perusteellisesti, jotta tulevat miehitetyt lennot olisivat turvallisia toteuttaa. Huolimatta siitä, että lennon suuret linjat muistuttavat jossain määrin Apollo-lentojen kaavaa, kaikki laitteet on valmistettu nykyvaatimusten mukaisesti. Tällä kertaa ei ole minkäänlaista avaruuskilpaa siitä, kuka ehtii ensimmäisenä Kuuhun kuten 1960-luvulla, joten lentoihin voidaan valmistautua huolellisesti ja turvallisuutta ajatellen.

Laskeutuminen tapahtuu mereen, aivan samoin kuin Apollo-lennoilla. Kuva NASA.

Artemis 1 lennon avulla saatetaan matkaan CubeSats-satelliitit, jotka tekevät tieteellisiä havaintoja Kuusta ja sen ympäristön olosuhteista. Yksi satelliiteista käyttää aurinkopurjetta, jonka avulla se yrittää tavoittaa Maata lähestyvän asteroidin. Lisäksi pari satelliittia on ns. demostraatiolaitteita, joilla pyritään todentamaan työntövoimalaitteiden (propulsio) toimintaa. Lisäksi joitakin havaintolaitteita on Orion-aluksessa ja ne tietysti palaavat Maahan Orionkin mukana.

Kuvassa Orion-aluksen "kapteeni" lennon aikaisessa avaruuspuvussa. Kuva NASA.

Vaikka lento on miehittämätön, siinä on mukana kolme ”matkustajaa”. Lennon komentajan istuimeen on kiinnitetty ihmistä vastaava nukke laukaisuaikaisessa avaruuspuvussa. Sen lisäksi muilla istuimilla on kaksi torsoa, joista toinen on naisvartalon ja elimet sisältävä. Toinen torso vastaa miehen anatomiaa. Kaikki ”matkustajat” on täytetty erilaisilla passiivisilla ja aktiivisilla antureilla ja mittalaitteilla. Passiivisia antureita on yli 5 600 ja aktiivisia mittalaitteita 34. Miestorso on puettu suojaliiviin, kun naistorsolla ei liiviä ole. Suojaliivin tarkoituksena on selvittää sen kykyä suojata astronautteja säteilyltä lennon aikana.

Atermis 1 -lennon "miehistö". Kuva NASA.