Orion čakajú najkritickejšie minúty. Pred plameňmi a rýchlosťou vyššou, než má náboj, ho má ochrániť problematický štít
Návrat z Mesiaca patrí k najrizikovejším fázam každej vesmírnej misie. Posádka Artemis II sa pri ňom ocitne v podmienkach, ktoré kombinujú extrémne rýchlosti, teploty aj fyzikálne zaťaženie. Spolieha sa na technológie, ktoré už raz vyvolali otázniky.
Kapsula Orion vstúpi do atmosféry rýchlosťou viac ako 11 kilometrov za sekundu, teda približne 40-tisíc kilometrov za hodinu. Ako vysvetľuje Chris James, odborník na hypersoniku z University of Queensland, ktorý publikoval analýzu na portáli The Conversation, ide o rýchlosť viac než 40-násobne vyššiu než pri dopravnom lietadle a zhruba 10-násobne vyššiu než pri guľke vystrelenej zo zbrane.
Takáto rýchlosť znamená extrémnu kinetickú energiu. Orion má podľa Jamesa takmer 2000-krát viac energie na kilogram než bežné lietadlo, ktorú musí počas návratu „odovzdať“ atmosfére. Práve tento proces, postupné brzdenie trením, je kľúčom k prežitiu.
Na rozdiel od lietadiel, ktoré minimalizujú odpor, sú návratové kapsuly zámerne konštruované tak, aby odpor maximalizovali. Ich tvar je „tupý“, čo spôsobuje, že sa pred nimi vytvára silná rázová vlna. Tá funguje ako bariéra medzi extrémne horúcim vzduchom a samotným plášťom lode.
Aj tak však astronauti pocítia výrazné preťaženie. „Pilot Formuly 1 zažíva približne 5G, čo je hranica, ktorú človek dokáže zniesť bez straty vedomia,“ približuje James.
Pri návrate kapsuly Orion sa očakáva preťaženie približne na úrovni 3 až 4G, teda nižšie než pri extrémnych športoch, no stále citeľné a fyzicky náročné. Práve preto kapsula využíva aerodynamický vztlak, aby návrat predĺžila na niekoľko minút a udržala zaťaženie v medziach, ktoré ľudské telo zvládne.
Ohnivá stena a ticho
Najkritickejšia fáza prichádza pri samotnom prechode atmosférou. Orion sa bude pohybovať rýchlosťou viac ako 30-násobku rýchlosti zvuku, pričom pred kapsulou vznikne rázová vlna, ktorá ohreje vzduch na extrémne teploty, až na okolo 10 000°C.
Vzduch sa pritom mení na plazmu, teda elektricky nabitý plyn. Tento jav má dva zásadné dôsledky - jednak vytvára žeravý obal okolo kapsuly a jednak blokuje rádiové signály. Posádka tak bude počas najkritickejších minút úplne odrezaná od riadiaceho strediska.
Ide o moment, keď sa nedá nič „opraviť na diaľku“. Ak by nastal problém, astronauti sú odkázaní výlučne na systémy lode.
Kľúčovým prvkom prežitia je tepelný štít. Ten funguje ako viacvrstvová ochrana, ktorá nielen izoluje, ale aktívne „obetuje“ svoj materiál, aby odvádzala teplo.
„Ide o materiály, ktoré sa počas návratu kontrolovane rozkladajú a odvádzajú teplo preč,“ vysvetľuje James. Tento proces, známy ako ablácia, spočíva v tom, že sa z povrchu štítu uvoľňujú plyny, ktoré ochladzujú okolitý prúd vzduchu.
Orion používa materiál Avcoat - modernizovanú verziu technológie, ktorá chránila aj kapsuly misií Apollo. Tento materiál je kombináciou uhlíkových vlákien a špeciálnej živice. Pri návrate sa jeho povrch rozžeraví do červena a postupne sa „odparuje“, čím zabraňuje prenikaniu tepla dovnútra.
Aj keď vonkajšia teplota môže dosahovať desaťtisíce stupňov, samotný štít udrží povrch kapsuly na úrovni približne 3 000 °C a vnútorné prostredie zostáva pre posádku relatívne bezpečné.
Problém, ktorý nezmizol
Práve tepelný štít však patrí k najdiskutovanejším prvkom celej misie. Ako upozorňuje portál The Free Press (The FP), počas testovacej misie Artemis I sa na štíte objavili nečakané problémy. Materiál sa miestami odlupoval a vznikali trhliny.
NASA tieto javy pripísala nahromadeniu plynov vo vnútri materiálu počas fázy tzv. „skip re-entry“, keď kapsula krátko vystúpi z atmosféry a následne do nej znovu vstúpi.
Pre Artemis II preto úrad upravil trajektóriu. Návrat bude strmší, čo síce znamená vyššie teploty, ale kratší čas vystavenia extrémnym podmienkam.
Nie všetci odborníci sú však presvedčení. Medzi nimi napríklad bývalý astronaut a inžinier NASA Charlie Camarda. „Hráme v podstate ruskú ruletu. Len tentoraz nevieme, koľko nábojov je v zásobníku,“ varoval pre The FP. Podľa neho môže aj drobná chyba – napríklad mikroskopická prasklina – viesť k rýchlej deštrukcii kapsuly, podobne ako pri tragédii raketoplánu Columbia v roku 2003.
Aj šéf NASA Jared Isaacman priznal, že tepelný štít má „nedostatky“, no zároveň zdôraznil dôveru v prácu inžinierov. „Neexistuje žiadny plán B. Tepelný štít musí fungovať,“ uviedol.
Samotný návrat bude trvať len niekoľko minút, no ide o najkritickejšiu časť celej misie. Astronauti budú približne štvrťhodinu obklopení ohnivým obalom, bez spojenia so Zemou a bez možnosti zásahu.
„Ste uprostred ohnivej gule asi 15 minút,“ opísal situáciu pre The FP bývalý astronaut Camarda. Jediné, čo posádka uvidí cez okná, budú plamene.
V tejto fáze rozhoduje každý detail – uhol vstupu, integrita materiálu aj presnosť trajektórie. Príliš strmý vstup by znamenal extrémne preťaženie a teploty, príliš plytký by mohol spôsobiť „odraz“ od atmosféry späť do vesmíru.
Z ohňa do oceánu
Ak všetko prebehne podľa plánu, Orion postupne spomalí natoľko, aby mohol nasadiť padáky. Tie znížia rýchlosť na približne 27 km/h, čo umožní relatívne mäkké pristátie do Tichého oceánu pri pobreží Kalifornie.
Tým sa však misia nekončí. Na mieste už bude čakať americké námorníctvo.
Ako informuje magazín Forbes, kapsulu a posádku vyzdvihne výsadková loď USS John P. Murtha. Ide o moderné plavidlo, ktoré nahrádza kedysi používané lietadlové lode.
Loď disponuje vrtuľníkmi MH-60S, ktoré budú sledovať kapsulu počas zostupu, a špecializovanými potápačmi, ktorí zabezpečia kapsulu vo vode. Po otvorení poklopu astronautov vyzdvihnú a prepravia na palubu, kde ich čaká prvotné lekárske vyšetrenie. Následne budú vrtuľníkmi transportovaní na pevninu.
Pozrite si dychberúce zábery mesiaca, ktoré vyhotovila posádka misie Artemis II:
Sledujte ta3 na Google news
po kliknuti zvoľte "Sledovať"