Chuẩn bị Artemis 1

Kiểm tra bộ phận cốt lõi

Lần thử lửa tĩnh đầu tiên của bộ phận lõi được thực hiện vào ngày 16 tháng 1 năm 2021

Bộ phận cốt lõi cho Artemis 1, được xây dựng tại Cơ sở lắp ráp Michoud bởi Boeing, có tất cả bốn động cơ được gắn vào tháng 11 năm 2019[57] và được tuyên bố là hoàn thành một tháng sau đó.[58] Bộ phận cốt lõi rời cơ sở để trải qua loạt thử nghiệm Green Run tại Trung tâm Vũ trụ Stennis, bao gồm tám thử nghiệm với mức độ phức tạp ngày càng tăng:[59]

  1. Modal testing (thử nghiệm rung động)
  2. Avionics (hệ thống điện tử)
  3. Hệ thống Fail-safe
  4. Propulsion (không cần bắn động cơ)
  5. Hệ thống Vector đẩy (động cơ chuyển động và quay)
  6. Mô phỏng đếm ngược
  7. Wet dress rehearsal, với thuốc phóng
  8. Static fire của động cơ trong tám phút

Thử nghiệm đầu tiên được thực hiện vào tháng 1 năm 2020,[59][60] với các bài kiểm tra Green Run tiếp theo chạy trơn tru. Vào ngày 16 tháng 1 năm 2021, một năm sau, thử nghiệm thứ tám và cũng là thử nghiệm cuối cùng được thực hiện, nhưng động cơ tắt chỉ một phút sau ngọn lửa tĩnh,[61] không có dấu hiệu hư hỏng động cơ. Điều này là do sự bất thường ở hệ thống véc tơ đẩy của động cơ vi phạm giới hạn của bài kiểm tra. Tuy nhiên, các giới hạn là thận trọng – nếu một sự bất thường như vậy xảy ra khi phóng, tên lửa vẫn sẽ bay bình thường.[62] Thử nghiệm cuối cùng đã được thực hiện thành công một lần nữa vào ngày 18 tháng 3 năm 2021,[63] vì vậy bộ phận cốt lõi đã được đóng gói, rời Trung tâm Vũ trụ Stennis vào ngày 24 tháng 4 năm 2021.[64]

Lắp ráp tên lửa

SLS với viên nang Orion trong Tòa nhà lắp ráp xe, tháng 3 năm 2022

Bộ phận Sức đẩy tạo lạnh tạm thời là phần đầu tiên của SLS được chuyển đến Trung tâm Vũ trụ Kennedy vào tháng 7 năm 2017.[44] Ba năm sau, tất cả các phân đoạn tên lửa đẩy rắn của SLS được vận chuyển trên một chuyến tàu đến Trung tâm Vũ trụ Kennedy vào ngày 12 tháng 6 năm 2020,[65] và bộ chuyển đổi bộ phận của SLS được vận chuyển bằng sà lan một tháng sau đó vào ngày 29 tháng 7 năm 2020.[66] Quá trình lắp ráp SLS diễn ra tại Tòa nhà lắp ráp xe High Bay 3, bắt đầu bằng việc đặt hai phân đoạn tên lửa đẩy rắn phía dưới vào ngày 23 tháng 11 năm 2020.[67] Việc xếp chồng của hai tên lửa đẩy tạm thời dừng lại do quá trình thử nghiệm Green Run ở bộ phận cốt lõi bị trì hoãn trước khi được tiếp tục vào ngày 7 tháng 1 năm 2021,[68] và việc xếp chồng tên lửa đẩy được hoàn thành vào ngày 2 tháng 3 năm 2021.[69]

Bộ phận cốt lõi của SLS cho nhiệm vụ (CS-1) đã đến địa điểm phóng trên sà lan Pegasus vào ngày 27 tháng 4 năm 2021, sau khi được thử nghiệm lửa nóng Green Run thành công. Nó đã được chuyển đến vịnh thấp VAB để chuẩn bị tân trang và xếp chồng vào ngày 29 tháng 4 năm 2021.[70] Bộ phận sau đó được xếp chồng lên nhau với tên lửa đẩy của nó vào ngày 12 tháng 6 năm 2021. Bộ điều hợp bộ phận (LVSA) được xếp chồng lên Bộ phận lõi vào ngày 22 tháng 6 năm 2021. Bộ phận trên ICPS được xếp chồng vào ngày 6 tháng 7 năm 2021. Sau khi hoàn thành thử nghiệm rút dây rốn và tích hợp thử nghiệm phương thức, bộ chuyển đổi giai đoạn Orion với mười trọng tải thứ cấp được xếp chồng lên nhau ở bộ phận trên vào ngày 8 tháng 10 năm 2021.[71]

Tàu vũ trụ Artemis 1 Orion bắt đầu tiếp nhiên liệu và phục vụ trước khi phóng trong Cơ sở xử lý đa trọng tải vào ngày 16 tháng 1 năm 2021 sau khi bàn giao cho các hệ thống thăm dò trên mặt đất.[72][73] Vào ngày 20 tháng 10 năm 2021, tàu vũ trụ Orion, được đóng gói trong hệ thống hủy phóng, được lăn tới VAB và xếp chồng lên nhau trên đỉnh tên lửa SLS, hoàn thành việc xếp chồng lên xe Artemis 1 trong High Bay-3.[74] Trong thời gian thử nghiệm tích hợp rộng rãi và kiểm tra, một trong bốn bộ điều khiển động cơ RS-25 bị lỗi, yêu cầu thay thế và tiếp theo là sự chậm trễ của việc triển khai tên lửa đầu tiên.[75][76]

Trọng tải

Áo khoác AstroRad trên Trạm vũ trụ quốc tế

Tàu vũ trụ Orion sẽ mang theo ba hình nộm giống phi hành gia được trang bị cảm biến để cung cấp dữ liệu về những gì các thành viên phi hành đoàn có thể trải qua trong chuyến du hành lên Mặt trăng.[77] Hình nộm đầu tiên, được gọi là "Thuyền trưởng Moonikin Campos" (được đặt theo tên của Arturo Campos, một kỹ sư của NASA trong Chương trình Apollo),[78] sẽ chiếm chỗ ngồi của chỉ huy bên trong Orion và được trang bị hai cảm biến bức xạ trong bộ đồ Hệ thống sinh tồn của phi hành đoàn Orion mà các phi hành gia sẽ mặc vào khi phóng, nhập cảnh và các giai đoạn động khác trong nhiệm vụ của họ. Chỗ ngồi của anh cũng có các cảm biến để ghi lại dữ liệu về gia tốc và dữ liệu rung động trong quá trình làm nhiệm vụ.[79]

Cùng với Moonikin là hai thân ma: Helga và Zohar, những người sẽ tham gia Thí nghiệm Bức xạ Matroshka AstroRad (MARE), trong đó NASA, cùng với Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức và Cơ quan Vũ trụ Israel, sẽ đo mức độ phơi nhiễm bức xạ trong nhiệm vụ. Zohar sẽ được che chắn bằng áo chống bức xạ Astrorad được trang bị các cảm biến để xác định rủi ro của bức xạ. Helga sẽ không mặc vest. Các Phantom sẽ đo mức phơi nhiễm bức xạ của vị trí cơ thể, với cả liều kế thụ động và chủ động được phân bố tại các mô nhạy cảm và có nồng độ tế bào gốc cao.[80] Thử nghiệm sẽ cung cấp dữ liệu có giá trị về mức độ bức xạ trong các sứ mệnh lên Mặt trăng đồng thời kiểm tra tính hiệu quả của áo khoác.[81] Ngoài ba hình nộm, Orion còn sẽ mang theo Snoopy của NASA[82] và Shaun the Sheep của ESA.[83]

Bộ điều hợp bộ phận của tàu vũ trụ Orion với chín trong số mười CubeSats được cài đặt

Mười nhiệm vụ CubeSat chi phí thấp sẽ bay dưới dạng tải trọng thứ cấp, được gắn ở bộ chuyển đổi giai đoạn của Orion.[84] Tất cả chúng đều có cấu hình là sáu đơn vị,[85] và sẽ nằm trong Bộ điều hợp bộ phận trên đỉnh bộ phận thứ hai và trên phương tiện khởi động mà từ đó chúng sẽ được triển khai. Mười CubeSats cuối cùng đã được lắp đặt trên Bộ điều hợp bộ phận vào tháng 10 năm 2021. Hai được lựa chọn thông qua Công nghệ Không gian Tiếp theo của NASA dành cho các Đối tác Khám phá, ba thông qua Giám đốc Nhiệm vụ Hoạt động và Khám phá Con người, hai thông qua Giám đốc Sứ mệnh Khoa học và ba từ các bản đệ trình từ các đối tác quốc tế của NASA.[13] Những CubeSats này là:[84]

  • ArgoMoon, được thiết kế bởi Argotec và được điều phối bởi Cơ quan Vũ trụ Ý (ASI), được thiết kế để tạo hình ảnh Bộ phận đẩy lạnh tạm thời (ICPS) của Orion cho dữ liệu sứ mệnh và hồ sơ lịch sử. Nó sẽ trình diễn các công nghệ cần thiết để một tàu vũ trụ nhỏ có thể cơ động và hoạt động gần ICPS.[86]
  • BioSentinel là một sứ mệnh sinh học thiên văn sẽ sử dụng men để phát hiện, đo lường và so sánh tác động của bức xạ không gian sâu đối với các sinh vật sống trong khoảng thời gian dài ngoài quỹ đạo Trái Đất thấp.[87]
  • CubeSat for Solar Particles (CuSP), được thiết kế tại Viện Nghiên cứu Tây Nam, sẽ nghiên cứu các hạt động lực và từ trường phát ra từ Mặt Trời[88] và hoạt động như một bằng chứng về khái niệm cho tính khả thi của mạng lưới các trạm theo dõi thời tiết vũ trụ.
  • EQUULEUS, được thiết kế bởi JAXA của Nhật Bản và Đại học Tokyo, sẽ hình ảnh được plasmasphere Trái Đất để nghiên cứu môi trường bức xạ xung quanh Trái Đất đồng thời thể hiện các thao tác lực đẩy thấp để kiểm soát quỹ đạo trong không gian giữa Trái Đất và Mặt Trăng.[86]
  • Lunar IceCube, một con tàu quỹ đạo mặt trăng được thiết kế tại Đại học Bang Morehead, sẽ tìm kiếm thêm bằng chứng về băng nước trên mặt trăng từ quỹ đạo mặt trăng thấp.
  • Lunar Polar Hydrogen Mapper (LunaH-Map), một con tàu quỹ đạo mặt trăng được thiết kế tại Đại học Bang Arizona,[89] sẽ lập bản đồ hydro bên trong các miệng núi lửa gần cực nam Mặt Trăng, theo dõi độ sâu và sự phân bố của các hợp chất giàu hydro như nước. Nó sẽ sử dụng một máy dò neutron để đo năng lượng của các neutron tương tác với vật chất trên bề mặt Mặt Trăng. Nhiệm vụ của nó được lên kế hoạch kéo dài sáu mươi ngày và thực hiện 141 quỹ đạo của Mặt trăng.[90]
  • Trinh sát Tiểu hành tinh Gần Trái đất là bằng chứng về khái niệm của một con tàu vũ trụ buồm mặt trời CubeSat có thể điều khiển được có khả năng chạm trán với các tiểu hành tinh gần Trái Đất (NEA).[91] Các tàu vũ trụ sẽ đạt được các quan sát thông qua khoảng (≈10 km, 6,2 mi) bay bằng máy bay và sử dụng máy ảnh đơn sắc khoa học có độ phân giải cao để đo các đặc tính vật lý của một tiểu hành tinh gần Trái Đất[91] Một loạt các mục tiêu tiềm năng sẽ được xác định dựa trên ngày phóng, thời gian bay và vận tốc điểm hẹn.
  • OMOTENASHI, được thiết kế bởi JAXA, là một tàu thăm dò đổ bộ để nghiên cứu môi trường bức xạ mặt trăng.[86][92]
  • LunIR là một con tàu vũ trụ được thiết kế bởi Lockheed Martin để bay bởi Mặt trăng và thu thập quang phổ bề mặt và nhiệt hồng ngoại.
  • Team Miles sẽ trình diễn thông tin liên lạc đường dài khi đang ở quỹ đạo nhật tâm và thể hiện các kỹ thuật điều khiển quỹ đạo lực đẩy thấp bằng cách sử dụng bộ đẩy động cơ ion. Nó được thiết kế bởi Fluid and Reason, LLC, Tampa, Florida.

Ba vị trí còn lại trống, do các vệ tinh sau đã bỏ lỡ cửa sổ phóng Artemis 1:[93]

Bên cạnh các trọng tải chức năng này, Artemis 1 cũng sẽ mang theo các nhãn dán, bản vá, hạt giống và cờ kỷ niệm từ các nhà thầu và cơ quan vũ trụ trên toàn thế giới.[96]

Khởi động các buổi diễn tập

Lần đầu tiên triển khai SLS vào tháng 3 năm 2022; sau đó nó được cuộn lại để sửa chữa

Vào ngày 17 tháng 3 năm 2022, Artemis 1 lần đầu tiên lăn bánh ra khỏi High Bay 3 từ Tòa nhà lắp ráp để thực hiện một buổi diễn tập wet dress trước khi phóng. Trong lần thử WDR đầu tiên vào ngày 3 tháng 4, thử nghiệm đã được hoàn thiện sau sự cố điều áp của bệ phóng di động.[97] Nỗ lực thứ hai để hoàn thành thử nghiệm đã được kiểm tra vào ngày 4 tháng 4, sau các vấn đề với nguồn cung cấp nitơ thể khí không nhất quán, nhiệt độ oxy lỏng và van thông hơi đã bị đóng trước khi thử nghiệm.[98]

Trong quá trình chuẩn bị cho lần thử thứ ba, một van một chiều heli ở tầng trên của ICPS bị kẹt bởi một miếng cao su có nguồn gốc từ một trong các cánh tay của tên lửa, buộc các dây dẫn thử nghiệm phải trì hoãn nỗ lực tiếp nhiên liệu cho bộ phận này cho đến khi van có thể được thay thế trong VAB.[99][100] Nỗ lực thứ ba để hoàn thành thử nghiệm bị giới hạn trong việc chỉ tiếp nhiên liệu cho bộ phận cốt lõi của SLS. Bình oxy lỏng của tên lửa bắt đầu nạp thành công. Tuy nhiên, trong quá trình nạp hydro lỏng ở tầng lõi, một vết rò rỉ được phát hiện trên tấm rốn của cột buồm dịch vụ đuôi, buộc phải kết thúc sớm thử nghiệm khác.[101][102]

NASA đã quyết định đưa phương tiện trở lại VAB để sửa chữa sự cố rò rỉ hydro và van một chiều ICPS, đồng thời nâng cấp nguồn cung cấp nitơ trên bệ 39B sau sự cố mất điện kéo dài trong ba cuộc diễn tập wet dress trước đó. Artemis 1 đã được đưa trở lại VAB vào ngày 26 tháng 4.[103][104][105] Sau khi hoàn tất việc sửa chữa và nâng cấp, chiếc xe Artemis 1 đã lăn bánh lên tàu 39B lần thứ hai vào ngày 6 tháng 6 để hoàn thành bài kiểm tra.[106]

Trong lần diễn tập thử wet dress lần thứ tư vào ngày 20 tháng 6, tên lửa đã được nạp đầy thành công thuốc phóng ở cả hai bộ phận, nhưng do rò rỉ khí hydro ở phần đuôi cột buồm dịch vụ ngắt kết nối nhanh, bộ đếm ngược không thể đạt được kế hoạch T-9.3. đánh dấu giây và được dừng tự động ở giây T-29. Các nhà quản lý sứ mệnh của NASA đã sớm xác định rằng họ đã hoàn thành gần như tất cả các mục tiêu thử nghiệm theo kế hoạch và tuyên bố chiến dịch WDR đã hoàn thành.[107]

Vào ngày 2 tháng 7, ngăn xếp Artemis 1 đã được đưa trở lại VAB để tiến hành các bước chuẩn bị cuối cùng cho việc phóng và khắc phục sự cố rò rỉ hydro khi ngắt kết nối nhanh, trước khi phóng được nhắm mục tiêu trong hai cửa sổ phóng: 29 tháng 8 và 5 tháng 9.[108][109] SLS đã thông qua đánh giá sẵn sàng bay vào ngày 23 tháng 8, kiểm tra 5 ngày trước khi có cơ hội ra mắt đầu tiên.[110]

Nỗ lực khởi chạy

Việc tiếp nhiên liệu dự kiến sẽ bắt đầu ngay sau nửa đêm ngày 29 tháng 8 năm 2022, nhưng đã bị trì hoãn một giờ do cơn bão ngoài khơi, chỉ bắt đầu lúc 1 giờ 13 phút sáng. Trước vụ phóng dự kiến lúc 8:33 sáng, Động cơ 3 trong số 4 động cơ của tên lửa không có hiện tượng chảy khí hydro như mong đợi và các kỹ sư đã không thể giải quyết kịp thời.[111] Các khó khăn kỹ thuật khác liên quan đến sự chậm trễ liên lạc 11 phút giữa tàu vũ trụ và bộ điều khiển mặt đất, rò rỉ nhiên liệu và vết nứt trên bọt cách nhiệt của các khớp nối giữa bình chứa hydro lỏng và oxy lỏng.[111][112] NASA đã làm sạch vụ phóng sau khi bị trì hoãn ngoài kế hoạch và thời hạn phóng hai giờ đã hết hạn.[113] Một thông cáo báo chí nói rằng "thử nghiệm bleed để đưa động cơ RS-25 ở dưới cùng của bộ phận lõi đến phạm vi nhiệt độ thích hợp để cất cánh đã không thành công".[114]

Sau lần thử đầu tiên, lần phóng thứ hai được lên kế hoạch vào chiều ngày 3 tháng 9.[115] Lần phóng tiếp theo sẽ mở lúc 2:17 chiều EDT hoặc 18:17 UTC và kéo dài trong hai giờ.[116] Lần phóng được thực hiện vào lúc 11 giờ 17 phút do sự cố rò rỉ đường cung cấp nhiên liệu trong bộ phận bảo dưỡng nối với phần động cơ.[11][117] The cause of the leak is uncertain. Nguyên nhân của sự cố rò rỉ là không chắc chắn. Các nhà điều hành sứ mệnh đang điều tra xem liệu một áp suất quá cao từ dòng hydro lỏng của giao diện làm ngắt kết nối nhanh trong nỗ lực phóng có thể làm hỏng một con dấu, cho phép hydro thoát ra ngoài hay không.[118]

Các nhà khai thác vẫn chưa quyết định ngày cho lần phóng tiếp theo; cơ hội sớm nhất có thể là ngày 19 tháng 9[3][4][5] cho đến khi các nhà quản lý sứ mệnh tuyên bố rằng ngày 23 tháng 9 sẽ tối đa là ngày sớm nhất. Một vụ phóng vào tháng 9 sẽ yêu cầu Phạm vi phía Đông của Lực lượng Không gian Hoa Kỳ đồng ý gia hạn chứng nhận hệ thống kết thúc chuyến bay của tên lửa, hệ thống này sẽ phá hủy tên lửa nếu nó di chuyển lệch hướng và hướng tới khu vực đông dân cư.[118]

Tài liệu tham khảo

WikiPedia: Artemis 1 http://www.nasaspaceflight.com/2015/03/qm-1-shake-... http://www.space.com/27388-nasa-moon-mining-missio... http://theconversation.com/george-h-w-bushs-overlo... http://lunahmap.asu.edu/ http://mstl.atl.calpoly.edu/~bklofas/Presentations... http://spirit.as.utexas.edu/~fiso/telecon/Singer_4... http://sservi.nasa.gov/articles/lunar-flashlight/ http://www.nasa.gov/artemis-1 http://www.nasa.gov/content/artemis-i-overview http://www.nasa.gov/exploration/systems/mpcv/orion...