211service.com
Bouwen aan de toekomst van NASA
Een van de grootste constructies ter wereld, het voertuigassemblagegebouw in het Kennedy Space Center in Florida, is de laatste stop voor de spaceshuttle voordat deze naar het lanceerplatform wordt uitgerold. Maar nu de shuttles in 2010 met pensioen gaan, is het enorme gebouw al de thuisbasis van NASA's volgende lanceervoertuig.
Stalen stukken die het grootste deel van Ares I-X vormen, zijn geclusterd in High Bay 4 van het assemblagegebouw. De vijf cilinders vertegenwoordigen de tussentrap en de bovenste trap van Ares I; het laatste stuk is de dartvormige mock-up van de bemanningscapsule. (Zie meer afbeeldingen.)
De Ares-raketten vormen een cruciaal onderdeel van het Constellation-programma, het plan van NASA voor nieuwe bemande vluchten naar de maan en mogelijk naar Mars en verder. In tegenstelling tot zijn voorgangers, zullen de Ares afzonderlijke draagraketten gebruiken om vracht en bemanning te vervoeren. Ares I zal mensen naar de ruimte vervoeren, terwijl Ares V grootschalige hardware zal vervoeren, zoals items die nodig zijn om een maanbasis te vestigen.
Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van juli 2009
- Zie de rest van het nummer
- Abonneren
Ares I-X, het eerste lanceervoertuig dat in bijna vier decennia is getest, staat in immense stukken in het assemblagegebouw, in afwachting van een testvlucht die eind augustus is gepland. Deze vlucht stelt ons in staat om het ontwerp van Ares I vast te leggen en onzekerheden weg te nemen, zodat iedereen zich meer op zijn gemak zal voelen wanneer de eerste raket vliegt met mensen erop, zegt Jon Cowart, plaatsvervangend manager voor het Ares I-X-project bij Kennedy. Het belangrijkste doel is om gegevens te verzamelen tijdens de eerste twee minuten van de opstijging, wanneer de raket het meest kwetsbaar is voor storingen. Daartoe bevat de IX een mix van echte en gesimuleerde systemen en is hij uitgerust met ongeveer 700 sensoren die belasting, druk, trillingen, temperatuur, akoestiek, spanning en beweging meten op verschillende punten op de raket en in verschillende vluchtfasen . De sensoren zullen informatie verzamelen over de prestaties van de raket in de ruigste delen van de atmosfeer, over de scheiding van zijn trappen en over het herstel van zijn boosters.
In stukken
Het betreden van High Bay 4 is alsof je een gigantisch overdekt stadion binnenloopt. In het midden van de baai staan vijf grote stalen cilinders, stapels genaamd, die in Ares I-X worden geassembleerd. Om hen heen staat een schijnbaar willekeurig assortiment kranen, gereedschapskisten, laptops en rolstoelen.
Multimedia
Bekijk een geanimeerde vlucht van een Ares I-raket.
Bekijk een geanimeerde vlucht van een Ares V-raket.
De eerste fase van Ares I zal een enkele solide raketbooster met vijf segmenten bevatten. Het ontwerp is afgeleid van de shuttle, die gebruikmaakt van twee solide raketboosters met vier segmenten, en het zal hetzelfde speciaal samengestelde drijfgas verbranden. We wilden niet opnieuw beginnen, zegt Steve Cook, manager van het Ares-projectbureau bij NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, AL. We hebben het beste uit het verleden gehaald en gecombineerd met moderne technologie. Ares I-X zal alleen een herbruikbare raketbooster met vier segmenten gebruiken, met daarop een dummy vijfde segment. Het schijnsegment markeert het begin van de eerste stapel en ligt in verschillende stukken van vergelijkbare grootte, allemaal effen wit. (Met de vijfde raketmotor kan Ares I meer gewicht tillen en een grotere hoogte bereiken, maar dit is niet nodig voor de testvlucht.)
Nabij het onderste gedeelte van de simulator van het vijfde segment bevindt zich de avionica-module van de eerste trap, die de componenten van de booster zal aansturen en met de bovenste trap zal communiceren. De module zal bijvoorbeeld het signaal verzenden om de motoren af te vuren, de vliegbaan van het voertuig te regelen door het motormondstuk te bewegen, de boosterscheidingssequentie initiëren en het parachuteherstelsysteem aansturen. De module zal ook belangrijke testvluchtgegevens verzamelen, met name over de prestaties van het vluchtcontrolesysteem. In het definitieve ontwerp zal de avionica echter in de bovenste trap van de raket worden ondergebracht, omdat drijfgas het vijfde segment zal vullen.
Bovenop de simulator van het vijfde segment zijn de voorste rok en de verlenging ervan gemonteerd, die het parachuteherstelsysteem bevatten; hierdoor kan de eerste trap, nadat hij is losgemaakt van de bovenste trap, veilig in de oceaan spatten, waar hij kan worden teruggewonnen voor hergebruik. Het systeem bestaat uit een computer die de scheiding activeert, een kleine explosieve lading die het metaal doorsnijdt en vijf parachutes.
De boosters van Ares zijn zwaarder dan de boosters van de spaceshuttle en zullen van grotere hoogte vallen, dus ze zullen sneller vallen. Ter compensatie zijn de parachutes van het lanceervoertuig veel groter en sterker, maar dankzij nieuwe materialen ook lichter. De parachutes worden in drie fasen ingezet, te beginnen wanneer de raketboosters een hoogte van ongeveer 4.500 meter bereiken. De gefaseerde inzet vertraagt niet alleen de boosters voor het neerstorten, maar manoeuvreert ze ook in de juiste positie om schade te voorkomen.
Helemaal bovenaan de 24 meter hoge stapel rust de tussentrap, die het begin van de bovenste trap markeert en het systeem bevat dat is ontworpen om de krachten te beheersen die ervoor zorgen dat de raket tijdens de vlucht draait. De tussentrap van Ares I zal ook de J-2X-motor van de raket dragen, die de bovenste trap zal aandrijven; het zal niet worden gesimuleerd voor de testvlucht, hoewel er rekening wordt gehouden met het gewicht.
De volgende drie stapels simuleren de vorm en het gewicht van de rest van de bovenste trap. Stapel twee, de kortste, vertegenwoordigt de tank voor vloeibare zuurstof. Ingenieurs gebruikten stalen ballastplaten om rekening te houden met het gewicht van de brandstof. Stapel drie, die bijna 14 meter hoog is, heeft het NASA-logo en drie emblemen die de missie identificeren. Voor de testvlucht is deze stapel puur structureel en blijft leeg. In Ares I zal het echter het grootste deel van de tank voor vloeibare waterstof huisvesten, evenals de vluchtcomputer en avionica die alle aspecten van de vlucht regelen. Stapel vier, die de Amerikaanse vlag weergeeft, staat voor de rest van de waterstoftank, die beide stapels zal overspannen; het is ook gevuld met stalen ballastplaten.
De laatste stapel Ares I-X is de dartvormige mock-up van de Orion-bemanningsmodule en het systeem voor het afbreken van de lancering. De bovenste trap en de bemanningsmodule zullen een kwart van de hoogte van de geassembleerde raket uitmaken; voor de Ares I-X-vlucht zal het veel van de meest kritische sensoren bevatten. Na scheiding hebben de ingenieurs echter de gegevens verzameld die ze het meest nodig hebben, dus deze delen zullen ongecontroleerd vallen en in de Atlantische Oceaan spatten.
Enige montage vereist:
In het montagegebouw komt Ares I-X tot leven. Tegen de tijd dat ze klaar zijn, hebben ingenieurs enkele weken besteed aan het stapelen van de componenten van de raket, waarbij ze voorzichtig het ene stuk op het andere hebben gemanoeuvreerd met enorme kranen. De voltooide Ares I-X zal van buitenaf bijna identiek zijn aan Ares I: een slanke tweetrapsraket met de bemanningsmodule bovenop, zo ver mogelijk van het voortstuwingssysteem. Om de testvluchtgegevens zo nauwkeurig mogelijk te maken, zullen ze ook qua massa en grootte vergelijkbaar zijn, ongeveer 99 meter hoog zijn, variërend van 3,7 tot 5,5 meter in diameter, en ongeveer 816.000 kilogram wegen wanneer ze volledig gevuld zijn.
Na de lancering in augustus staan nog drie onbemande testvluchten gepland. Ares IY zal identiek zijn aan de laatste raket – niets gesimuleerd – en is voorlopig gepland voor lancering in 2013. De lanceringen van de Orion 1 en 2, ontworpen om de bemanningsmodule te testen, zijn gepland voor het volgende jaar, en de eerste bemande lancering van Ares Ik ben klaar voor 2015.
NASA zet zijn toekomst in op verkenning op lange termijn, verder gaan dan een lage baan om de aarde en de Ares-raketten gebruiken om daar te komen. De spaceshuttle is een geweldige machine geweest, maar we hebben een voertuig nodig [met] betere veiligheid en betrouwbaarheid, en met meer mogelijkheden, zegt Cook. Ares I zal een groter bereik hebben dan de shuttle en zal minder kosten om te onderhouden en te lanceren, zegt hij, dus het zal mogelijk zijn om verder de ruimte in te gaan, en vaker. Wanneer Ares V voltooid is, hoopt NASA een buitenpost op de maan te bouwen, zodat er tegen 2020 een menselijke aanwezigheid zal zijn. De basis zal hen in staat stellen om nieuwe technologieën te onderzoeken en te testen die nuttig zijn voor bemande verkenning van Mars. Cook zegt: dit is waarvoor we naar NASA zijn gekomen.