Rymdfarkosten Orion rusar mot historisk förbiflygning av månen i Artemis II-uppdraget

Rymdfarkosten Orion genomför för närvarande en precis perilun-passage som en del av Artemis II-uppdraget och når ett avstånd från månens yta som kommer att ge besättningen oöverträffade vyer över månterrängen och kritiska navigeringsdata. Denna historiska förbiflygning fungerar som ett grundläggande test för NASA:s förmåga till färder i den djupa rymden och markerar första gången en bemannad farkost har besökt månens närhet sedan Apollo-eran. Genom att använda en bana på hög höjd visar uppdraget upp avancerade optiska navigeringssystem och lägger grunden för framtida landningsförsök.

NASA:s återkomst till den djupa rymden innebär ett betydande skifte inom mänsklig rymdfart, där man rör sig bortom låg jordbana (LEO) för att etablera en hållbar närvaro runt månen. Artemis II-uppdraget utformades för att validera prestandan hos Space Launch System (SLS) och rymdfarkosten Orion i en miljö med hög strålning. Forskare och ingenjörer vid institutioner som Johnson Space Center har betonat att denna flygning inte bara är ett "varv runt månen" utan en rigorös utvärdering av de tekniker som krävs för att hålla människor vid liv under den fleråriga resan till Mars. Uppdragets framgång hänger på att bevisa att de livsuppehållande systemen kan försörja fyra astronauter under hela resans varaktighet, samtidigt som den strukturella integriteten bibehålls mot mikrometeoroider och solstrålning.

Resan till månen inleddes med en felfri uppskjutning från Kennedy Space Center, där SLS-raketen framgångsrikt genomförde sin primära stigning och den kritiska Trans-Lunar Injection-manövern (TLI). Denna manöver sköt ut Orion Spacecraft från jordens omloppsbana och in på en kurs mot månens gravitationella influensområde. Under flygningens första dagar utförde besättningen en serie närhetsoperationer och systemkontroller för att säkerställa att European Service Module (ESM) levererade nödvändig kraft och framdrivning. Dessa tidiga milstolpar bekräftade att den mest kraftfulla raket som någonsin byggts tillförlitligt kan leverera en bemannad nyttolast till den djupa rymden, en förutsättning för alla efterföljande uppdrag inom Artemis-arkitekturen.

Hur garanterar frireturbanan besättningens säkerhet?

Frireturbanan för Artemis II använder månens gravitation för att naturligt slunga rymdfarkosten Orion tillbaka mot jorden efter förbiflygningen, vilket minimerar behovet av framdrivning och säkerställer en säker återkomst även om systemen skulle svikta. Denna passiva bana ökar besättningens säkerhet genom att minska beroendet av bränsle och motorer ombord för hemresan, vilket i praktiken fungerar som en himmelsk "u-sväng".

Genom att placera farkosten i denna specifika bana har NASA:s ingenjörer byggt in en felsäkring i uppdragets fysik. Om Orion Spacecraft skulle drabbas av ett totalt haveri i framdrivningssystemet efter sin initiala TLI-manöver, skulle lagarna för omloppsmekanik fortfarande diktera en återkomst till jordens atmosfär. Denna strategi användes som bekant under Apollo 13-uppdraget för att rädda besättningen efter att en syretank exploderat. För Artemis II tillåter denna bana kontrollrummet att övervaka farkostens prestanda med vetskapen att besättningen befinner sig på en förutbestämd väg hem, oavsett mindre mekaniska avvikelser. Detta "säkerheten först"-tillvägagångssätt är avgörande när man testar ny hårdvara för djuprymdsbruk för första gången med människor ombord.

Vad händer med besättningen under förbiflygningen av månens baksida?

Under förbiflygningen av månens baksida kommer besättningen att sakna direkt kommunikation med jorden eftersom månen blockerar radiosignalerna, och de förlitar sig då på Orions autonoma system för navigering och drift. De kommer att fortsätta övervaka farkostens status och utföra vetenskapliga uppgifter, samtidigt som förbiflygningen ger unika vyer över månens baksida som är omöjliga att fånga från jorden.

Perioden av radiotystnad, ofta kallad "loss of signal" (LOS), är en av de mest psykologiskt och tekniskt krävande faserna i Artemis II-uppdraget. När farkosten passerar bakom månranden fungerar månens massiva kropp som en fysisk sköld som bryter alla data- och röstlänkar med Mission Control i Houston. Under dessa kritiska minuter måste Orion Spacecraft fungera med total autonomi. Besättningen – bestående av befälhavare Reid Wiseman, pilot Victor Glover samt uppdragsspecialisterna Christina Koch och Jeremy Hansen – är tränad att hantera alla oförutsedda händelser utan stöd från marken. Denna period tillåter också besättningen att fokusera på högupplöst fotografering och insamling av sensordata från månens högland, vilket ger nya insikter i månens geologiska historia.

Varför detta är viktigt för Mars

Att testa livsuppehållande system och strålskydd för djup rymd under Artemis II-uppdraget är det ultimata stresstestet för framtida bemannade resor till den röda planeten. Till skillnad från uppdrag till den internationella rymdstationen (ISS), som drar nytta av skyddet från jordens magnetfält, utsätter Artemis II besättningen för den interplanetära rymdens hårda miljö. Den data som samlas in under denna flygning kommer att ligga till grund för utformningen av de transportfarkoster som ska till Mars, särskilt när det gäller hur man minskar effekterna av långvarig kosmisk strålning på mänsklig vävnad.

• Strålskydd: Orion är utrustad med avancerat skydd och ett område för "stormskydd" för att skydda besättningen från solpartikelhändelser (SPE).
• Mänsklig fysiologi: Forskare övervakar besättningens bentäthet och kardiovaskulära hälsa för att förutsäga hur människokroppen kommer att reagera på ett treårigt Mars-uppdrag.
• Redundans i livsuppehållande system: Uppdraget testar hållbarheten hos systemet för koldioxidavskiljning (CDRS) och vattenåtervinningssystem i en miljö med höga insatser.
• Autonom navigering: Testning av tekniker för "optisk navigering" där farkosten använder stjärnspårning och landmärken på månen för att hitta rätt utan GPS.

Framgång för Artemis II definieras av mer än bara en säker landning i havet; den mäts i den volym telemetridata som skickas tillbaka till NASA:s ingenjörer. Varje liter syre som förbrukas och varje watt ström som genereras av solpanelerna granskas noggrant för att förfina den "månarkitektur" som så småningom ska stödja landningen med Artemis III. Genom att identifiera eventuella mindre "buggar" i Orion-systemet nu, kan NASA säkerställa att nästa uppdrag, som syftar till att landsätta den första kvinnan och den första personen av annan etnicitet än vit på månens yta, blir så säkert som möjligt. Uppdraget fungerar i huvudsak som en högkvalitativ simulering av utmaningarna vid långväga rymdresor, där hjälp från jorden är miljontals kilometer – eller flera ljusminuter – bort.

När Artemis II-besättningen har fullbordat sin förbiflygning av månen påbörjar de en flerdagar lång resa tillbaka till jorden, som kulminerar i ett återinträde i atmosfären i hög hastighet. Farkosten kommer att träffa atmosfären i hastigheter över 40 000 kilometer i timmen, vilket testar världens största ablativa värmesköld. En framgångsrik landning i Stilla havet kommer att signalera att Orion- och SLS-systemen är godkända för bemannade färder och redo för de komplexa manövrar i omloppsbana som krävs för Gateway-stationen och framtida transportfarkoster till Mars. Uppdraget är en djärv påminnelse om att innan vi kan gå på en annan planet, måste vi först bemästra konsten att navigera i vår egen kosmiska bakgård.