Orion Multi-Purpose Crew Vehicle

Orion Multi-Purpose Crew Vehicle (Orion MPCV) – załogowy statek kosmiczny amerykańskiej agencji NASA przeznaczony do wykonywania długotrwałych misji do celów położonych poza niską orbitą okołoziemską, jak planetoidy, Księżyc i Mars. Przewidziany jest także jako rezerwowy system do transportu załóg i ładunku na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Statek zapewni możliwość awaryjnego przerwania misji podczas każdej fazy startu i lotu oraz umożliwi bezpieczny powrót załogi na Ziemię z przestrzeni międzyplanetarnej.

Orion Multi-Purpose Crew Vehicle

Inne nazwy	Orion, Orion MPCV
Producent	Lockheed Martin
Operator	NASA
Państwo pochodzenia	Stany Zjednoczone
Zastosowanie	Załogowe loty kosmiczne poza niską orbitą okołoziemską
Produkcja
Stan obecny	aktywny
Liczba wszystkich lotów	2
Pierwszy lot	5 grudnia 2014
Dane techniczne
Masa	26 520 kg
Objętość	9 m3

Orion połączony z modułem księżycowym (projekt w wersji z 2006)

Projekt statku Orion z 2013 roku

Obecnie eksploatowane załogowe statki kosmiczne

Głównym wykonawcą statku Orion jest koncern Lockheed Martin Corp. Na mocy porozumienia z NASA, Europejska Agencja Kosmiczna miała dostarczyć w 2018 roku moduł serwisowy dla statku. Wykonawcą tego modułu jest Airbus Defence and Space.

Pierwsza misja orbitalna bezzałogowej wersji statku Orion odbyła się 5 grudnia 2014. Natomiast 16 listopada 2022 odbył się start rakiety Artemis I wraz z trzema manekinami na pokładzie statku Orion, który wyruszył na misję dookoła księżyca. 26 listopada NASA opublikowała zdjęcia powierzchni księżyca z odległości 130 km.

Pierwsza misja z załogą na pokładzie ma się odbyć najwcześniej we wrześniu 2025 roku.

Historia

W orędziu z 14 stycznia 2004 prezydent George W. Bush ogłosił nowy program amerykańskich lotów kosmicznych nazywany Wizją Eksploracji Kosmosu (ang. The Vision of Space Exploration, VSE). Stawiał on na kilka celów:

1. zakończenie lotów wahadłowców do 2010
2. zakończenie budowy Międzynarodowej Stacji Kosmicznej
3. zbudowanie następcy wahadłowca, statku kosmicznego CEV
4. badanie Księżyca pojazdami bezzałogowymi od 2008
5. powrót ludzi na Księżyc i założenie tam stałej bazy do roku 2020.

Nowy projekt oznacza koniec prac nad Orbitalnym Samolotem Kosmicznym. Wraz z nową kapsułą opracowane zostaną także dwie nowe rakiety nośne – oparta na wahadłowcowych rakietach wspomagających na paliwo stałe: mniejsza do wynoszenia kapsuły z załogą CLV (ang. Crew Launch Vehicle, nieoficjalnie nazywana The Stick – Kijek), oraz oparta na silnikach głównych wahadłowca i jego zbiorniku paliwa ciężka rakieta nośna (CaLV – ang. Cargo Launch Vehicle). Od lipca 2006 CLV oficjalnie nosi nazwę Ares I, zaś CaLV – Ares V.

Sam pojazd oparty jest w założeniach na kapsule Apollo – składać się będzie z modułu załogowego, o 50% większego od niemal identycznego kształtem modułu dowodzenia Apollo, oraz modułu serwisowego. W misjach księżycowych w skład pojazdu wchodzić będzie także lądownik księżycowy Altair oraz dodatkowy moduł napędowy EDS (ang. Earth Departure Stage). Pierwotnie zakładano, iż kapsuła CEV będzie miała średnicę 5,5 metra. Mogłoby w niej lecieć do 6 astronautów. Później zmniejszono rozmiar kapsuły do 5 metrów.

Powstanie także bezzałogowa wersja statku Orion do przewożenia ładunku na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Dodatkowo NASA ustanowiła program COTS, którego głównym celem jest zbudowanie statku transportowego i program Commercial Crew Program do zbudowania statku załogowego do ISS. Do podziału 500 milionów dolarów zgłosiło się 97 firm. Pierwszy etap kontraktu na zbudowanie bezzałogowego pojazdu logistycznego wygrały Kistler Aerospace oraz SpaceX.

Pierwszy, bezzałogowy orbitalny lot nowego pojazdu, oznaczony kryptonimem Orion 3, planowany był na wrzesień 2013. Poprzedzić go miała seria testów startowego systemu ratunkowego, których rozpoczęcie zaplanowano na maj 2009. Po dwóch lotach bezzałogowych (Orion 3 i Orion 4), na wrzesień 2014 planowano pierwszy lot załogowy desygnowany Orion 5. Dwóch astronautów miało pozostać na orbicie około dwóch tygodni, a program lotu przewidywał między innymi EVA oraz być może dokowanie z ISS.

Pierwszym celem nowego pojazdu będą loty załogowe na Międzynarodową Stację Kosmiczną. CEV ma pozostawać przycumowany do ISS na przez pół roku. Później (gdy gotowa już będzie architektura CaLV / LSAM / EDS) kolejnym celem lotów stanie się Księżyc. Po kilku lotach testowych (ang. sortie missions) planowane jest założenie bazy na południowym biegunie Księżyca. W dalszej przyszłości niewykluczone są loty do Marsa i jego księżyców, punktów libracyjnych i planetoid.

Główne elementy statku

• system ratunkowy (Launch Abort System, LAS)
• pojazd ratunkowy – moduł załogowy + system ratunkowy – (Launch Abort Vehicle, LAV)
• moduł załogowy (Crew Module, CM)
• moduł serwisowy (Service Module, SM)
• łącznik (Spacecraft Adapter)

Dane techniczne

System ratunkowy LAS

• Silnik ratunkowy
  • Liczba dysz: 4
  • Odchylenie dysz: 30°
  • Impuls właściwy (na poziomie morza): 250 s
  • Ciąg (w osi statku): 229 703 kG
  • Czas pracy: 2,0 s
  • Ciąg/ciężar: 15:1
• Silnik kontroli położenia
  • Liczba dysz: 8
  • Odchylenie dysz: 90°
  • Impuls właściwy (w próżni) 227 s
  • Ciąg (w osi statku): 1150 kG
  • Czas pracy: 2,0 s
• Silnik odrzucający
  • Liczba dysz: 4
  • Odchylenie dysz: 35°
  • Impuls właściwy (w próżni): 221 s
  • Ciąg (w osi statku): 4385 kG
  • Czas pracy: 1,5 s
• LAS
  • Masa (bez paliwa):3695 kg
  • Paliwo: 2480 kg

System ratunkowy

• Ciąg/ciężar: 15 przez 2,0 s
• Wysokość osiągana podczas awaryjnego odłączenia od rakiety na stanowisku startowym: > 1200 m
• Odległość w poziomie podczas awaryjnego odłączenia od rakiety na stanowisku startowym: > 1000 m
• Średnia odległość LAV od stanowiska startowego po 3 s: > 450 m
• Odległość LAV od stanowiska startowego po 3 s, jeśli separacja następuje w punkcie maksymalnego ciśnienia dynamicznego: > 180 m
• Maksymalna masa startowa LAS: 5,9 tony

Łącznik

• Średnica górna: 5 m
• Średnica dolna: 5,5 m
• Wysokość: 3,3 m

Kapsuła

• Średnica: 5 m (16,5 stopy)
• Wysokość: 3,3 m (130 cali)
• Kąt rozwarcia stożka kapsuły: 115°
• Objętość hermetyzowana: 19,6 m³ (691 stóp³)
• Objętość kabiny załogi: 10,2 m³ (361 stóp³)
• Paliwo: GO2/GCH4
• Masa własna: 7891 kg (17 397 funtów)
• Masa paliwa: 174,6 kg (385,1 funtów)

Moduł serwisowy

• Średnica: 5 m
• Wysokość: 4,78 m
• Masa (bez paliwa) 12 337 kg
• Masa paliwa: 7907 kg
• Ciąg silnika głównego: 3402 kg (7500 funtów)
• Powierzchnia ogniw słonecznych: 36 m² (388 stóp²)
• Moc ogniw słonecznych: 9,15 kW
• Powierzchnia radiatorów: 31 m² (334 stóp²)
• Rozpraszana moc termiczna: 6,3 kW

Misje MPCV

Symbol	Nazwa misji	Data startu	Rakieta nośna	Czas trwania	Liczba astronautów	Uwagi
EFT-1	Exploration Flight Test 1	5 XII 2014, 12:05	Delta IV Heavy	4 godz. 23 min.	–	Bezzałogowy lot suborbitalny
	Ascent Abort-2	2 VII 2019, 11:00	Ascent Abort-2	4 min. 13 s
EM-1, Artemis I	Artemis 1	16 listopada 2022	Space Launch System Block I	25 dni 11 h	– (3 manekiny: Helga, Zohar i Campos)	Bezzałogowy lot wokół Księżyca
Artemis II	Artemis 2	wrzesień 2025	Space Launch System Block IB	ok. 10 dni	4 os.	Pierwszy lot załogowy kapsuły Orion. Jego celem jest wysłanie astronautów na orbitę Księżyca
Artemis III	Artemis 3	wrzesień 2026	Space Launch System Block IB	ok. 30 dni	4 os.	Drugi załogowy lot. Jego celem jest lądowanie astronautów na Księżycu.
Artemis IV	Artemis 4	2028	Space Launch System Block IB	ok. 30 dni	4 os.
Artemis V	Artemis 5		Space Launch System Block IB	ok. 30 dni
Artemis VI	Artemis 6		Space Launch System Block IB	ok. 30 dni
Artemis VII	Artemis 7		Space Launch System Block IB	ok. 30 dni

Budowa elementów programu

31 sierpnia 2006 NASA ogłosiło rozstrzygnięcie konkursu na budowę statku Orion. Kontrakt został przyznany koncernowi Lockheed Martin Corp. Konkurowało z nim konsorcjum Boeing z Northrop Grumman. Pierwotnie do kontraktu kandydowało też konsorcjum t/Space, na które składa się kilka „drobnych” astronautycznych firm, mających jednakże spore sukcesy, przykładowo Scaled Composites i ich statek suborbitalny SpaceShipOne.

Prace projektowe, konstrukcyjne i testy nowego pojazdu mają zakończyć się do 7 września 2013. Szacowana wartość tego kontraktu wynosi 3,9 miliarda USD. Wartość dalszych zamówień związanych z budową statków Orion do 2019 roku może szacunkowo osiągnąć do 3,5 miliarda USD.

Pod koniec 2005 podpisano kontrakt z firmą ATK na budowę pierwszego stopnia rakiety CLV. Firma ATK specjalizuje się w budowie wspomagających rakiet na paliwo stałe (SRB) używanych w programie wahadłowców. ATK planuje dokonać testy pierwszego stopnia w locie do roku 2008.

Po anulowaniu programu Constellation w 2011 Orion jest jedyną konstrukcją przewidzianą w tym programie, która jest do dziś w fazie budowy i testów. 5 grudnia 2014 roku odbył swój pierwszy lot na rakiecie Delta IV Heavy. Lot ten został nazwany przez NASA Exploration Flight Test 1 (EFT-1).

Nazewnictwo

Nazwa Orion została oficjalnie potwierdzona przez NASA jako wybrana na określenie nowego statku w dniu 22 sierpnia 2006.

Statek Orion, jak i cała architektura potrzebna do powrotu na Księżyc (rakiety, lądownik, baza księżycowa) były częściami Project Constellation (Projekt Konstelacja). Poszczególne elementy nosiły nazwę:

1. Crew Exploration Vehicle – Orion
2. Lądownik Księżycowy (Lunar Surface Access Module; LSAM) – Altair
3. Rakiety nośne CLV i SDLV – Ares I oraz Ares V

Linki zewnętrzne

• Orion CEV na stronach Lockheed Martin Corporation (ang.)
• Orion CEV na stronach NASA (ang.)
• Folder informacyjny wydany przez NASA (PDF) (ang.)