In 2007, toen het Constellation-programma om terug te keren naar de maan nog steeds het geregistreerde programma was voor NASA, begon een groep van Lockheed Martin te onderzoeken hoe ze de Orion-maancapsule zouden kunnen gebruiken om mensen op een missie naar een asteroïde te sturen. Oorspronkelijk was dit plan - Plymouth Rock genaamd - slechts een studie om te zien hoe een asteroïde-missie met Orion mogelijk een aanvulling zou kunnen zijn op de basislijn van Constellation's maanmissieplannen.
Nu is het veel meer geworden.
Dankzij John O'Connor van NASATech.net kunnen we je een aantal beelden van de Orion MPCV laten zien in de faciliteiten van Lockheed Martin in Boulder, Colorado. Als u op de afbeeldingen klikt, wordt u naar de NASATech-website en extreem grote versies van de afbeeldingen geleid die u kunt ronddraaien en ongelooflijke details van de MPCV en het gebouw kunt zien.
Na het annuleren van Constellation in februari 2010, schetste president Obama twee maanden later astronauten tegen 2025 naar een nabijgelegen asteroïde te sturen en tegen het midden van 2030 naar Mars te gaan.
In mei 2011 bevestigde NASA dat het middelpunt van die missies de Orion zal zijn - nu de Orion MultiPurpose Crew Vehicle genoemd. Het hergebruikte Orion-maanvoertuig zou nu naar een asteroïde gaan, net zoals Josh Hopkins en zijn team van Lockheed Martin voor ogen hadden in hun Plymouth Rock-studie.
Hopkins is de hoofdonderzoeker voor geavanceerde menselijke verkenningsmissies, een team van ingenieurs die plannen en concepten ontwikkelen voor een verscheidenheid aan toekomstige menselijke verkenningsmissies.
"Normaal gesproken, als je een ruimtevaartuig of een stuk hardware neemt dat is ontworpen voor één taak en je probeert erachter te komen hoe je het voor een andere taak kunt gebruiken, ontdek je dat al deze details niet helemaal kloppen, 'Vertelde Hopkins aan Space Magazine. "Maar we waren aangenaam verrast dat toen we deze maanversie van Orion gebruikten en deze op een asteroïde missie toepasten, het een echt flexibel en capabel voertuig is en dat veel van de vereisten voor de maanmissie redelijk goed passen bij de asteroïde missie."
Het Plymouth Rock-ontwerp vereiste dat twee speciaal aangepaste Orion-ruimtevaartuigen van neus tot neus werden vastgemaakt om voldoende leefruimte, voortstuwing en levensondersteuning te bieden voor twee astronauten die op weg waren naar een asteroïde. Maar NASA heeft gezegd dat de MPCV voornamelijk zal worden gebruikt voor lancering en binnenkomst, terwijl een grotere woonmodule aan de MPCV zou worden gekoppeld om een bemanning van 4 personen in staat te stellen naar de verre ruimte te reizen.
Shuttle-astronaut Tom Jones was onder de indruk van het Plymouth Rock-concept, maar weet dat een grotere metgezel nodig zal zijn voor een reis naar een asteroïde. 'Plymouth Rock is de minimalistische benadering om een asteroïde-missie uit te voeren,' zei hij. "Dat is een manier om het redundantieprobleem op korte termijn op te lossen."
Maar zelfs het ontwikkelen van een leefgebied in de ruimte kan een kwestie zijn van het opnieuw verpakken van dingen die we al hebben. “De hab-module kan direct worden afgeleid van wat we voor het ruimtestation hebben gedaan, of het kan een commerciële opblaasboot zijn zoals Bigelow, dus die zou de komende 10 jaar kunnen worden uitgeprobeerd door een commercieel station of hotel, dus dat zou technologie worden gedemonstreerd, 'zei Jones.
"In feite is de wisselwerking tussen een grotere habitatmodule in de ruimte versus de dubbele Orion-benadering dat je door een aparte habitat meer leefruimte, meer opslagruimte hebt, en het potentieel is dat het beter zou zijn voor het uitvoeren van ruimtewandelingen," zei Hopkins. 'Maar dan moet je de kosten investeren om dat systeem te ontwikkelen.'
Hopkins voegde eraan toe dat toen hij en zijn team aanvankelijk de Plymouth Rock-missie bedachten, ze probeerden uit te zoeken hoe ze zo min mogelijk een asteroïde-missie konden uitvoeren. Twee Orions gebruiken was goedkoper dan het ontwikkelen van een specifieke module voor een asteroïde missie.
"Voor Plymouth Rock hadden we duidelijk gemaakt dat we in feite de hoeveelheid voedsel, water, zuurstof en opslag in het ruimtevaartuig moesten vergroten, en een deel daarvan wordt bereikt door het feit dat we twee ruimtevaartuigen hebben", zei Hopkins.
Voorlopig heeft NASA veel van de vereisten voor de MPCV nog niet veranderd van wat ze eerder waren voor het maanvoertuig, en naarmate het missieontwerp evolueert, kan de MPCV dat ook doen. Maar tot nu toe lijkt het maanontwerp te werken, en Hopkins zei dat er al verschillende ontwerpkenmerken in Orion zijn die het zeer capabel maken als een deep space-voertuig.
Voor maanmissies was Orion ontworpen voor in feite 21 dagen met een bemanning aan boord die van de aarde naar de maan en terug ging en ongeveer een zes maanden durende 'hangende periode' had terwijl de bemanning op het maanoppervlak was. Dat scenario zou werken voor een asteroïde-missie, aangezien een vlucht met bemanning naar een asteroïde waarschijnlijk een rondreis van zes maanden zal zijn, afhankelijk van de bestemming.
"Dus in zaken als betrouwbaarheid, leksnelheid van de atmosfeer in de cabine en bescherming tegen straling en micrometeorieten, is Orion al ontworpen voor missies van 6-7 maanden voor de hardware", legde Hopkins uit. 'Het is gewoon niet ontworpen om mensen voor zo lang te hebben.'
Orion heeft zonnepanelen in plaats van brandstofcellen zoals Apollo, die langere missies mogelijk maken. Een ander groot pluspunt is dat de MPCV is ontworpen om 10 keer veiliger te zijn tijdens opstijgen en betreden dan zijn voorganger, de spaceshuttle.
"De herintredingssnelheden zijn net iets sneller voor een asteroïde missie dan voor een maanmissie," zei Hopkins, "maar het huidige thermische beveiligingssysteem dat we hebben, moet het aankunnen."
Binnen in de MPCV is 9 kubieke meter bewoonbaar volume. "Dat is niet het totale onder druk staande volume van de constructie, maar de ruimte die overblijft na computers, stoelen, benodigdheden zijn allemaal verantwoord", zei Hopkins. "Dat is ongeveer twee keer zo groot als een moderne passagiersbus, zoals een Toyota Sienna."
Een grote uitdaging is om erachter te komen hoe elk hoekje en gaatje gebruikt kan worden om veel voorraden in een kleine hoeveelheid ruimte te verpakken, aangezien de Orion als opslagruimte zou kunnen dienen. 'We denken dat het mogelijk is', zei Hopkins. "We hebben de eerste berekeningen gedaan om een redelijk volume in te pakken, maar het zou behoorlijk passen en we moeten ook nadenken over de secundaire dingen die moeten worden opgenomen, dus dat is werk dat aan de gang is."
Logistiek gezien zou de Orion MPCV zelfs kunnen ondersteunen bij het doen van een EVA vanuit het luik op de capsule.
'We hebben een luik dat groot genoeg is om een astronaut in een ruimtepak naar buiten te laten komen', zei Hopkins, 'en de interne systemen in het ruimtevaartuig zijn ontworpen om te tolereren dat de cabine drukloos wordt gemaakt. We vertrouwen niet op luchtcirculatie om de warmte weg te voeren van de elektronica - ze hebben hun eigen koude platen om de warmte af te voeren. De knoppen zijn ontworpen om te worden gemanipuleerd met handschoenen aan, niet alleen blote handen. Veel van die functies zijn zojuist goed van toepassing gebleken op de asteroïde-missie, omdat deze is ontworpen voor een vergelijkbare reeks missievereisten. ”
Hopkins kent de vereisten en mogelijkheden van de Orion en de leefomgeving in de ruimte zal waarschijnlijk in de loop van de tijd veranderen, afhankelijk van de bestemming en de tijdlijn. "Als het plan is om relatief snel naar de manen van mars of verre asteroïden te gaan, bijvoorbeeld eind 2020 of begin 2030, kun je doorgaan en een relatief grote, capabele ruimtehabitat bouwen, want je hebt het zeker nodig voor diegenen verder weg gelegen missies. Maar als het idee zou zijn om naar de gemakkelijkste asteroïden te gaan om dat te bereiken en dat relatief snel te doen, dan zou je misschien vasthouden aan een kleinere, eenvoudigere habitatmodule, of misschien zelfs de dubbele Orion-benadering. ”
Wanneer de MPCV terugkeert van een missie naar een asteroïde, zal hij waarschijnlijk in de Stille Oceaan landen. NASA is begonnen met een aantal in het Langley Research Center van NASA om het voertuig voor waterlandingen te certificeren. Ingenieurs hebben een MPCV-mockup van 22.000 pond in het bassin laten vallen. Het testitem is qua grootte en vorm vergelijkbaar met MPCV, maar is stijver zodat het meerdere vallen kan weerstaan. Elke test heeft een andere druppelsnelheid om de mogelijke instapcondities van de MPCV tijdens waterlandingen weer te geven.
Dus terwijl deze tests plaatsvinden en terwijl Hopkins en zijn team van Lockheed Martin werken aan en testen van de Orion MPCV, probeert NASA nog steeds te beslissen over een zwaar liftlanceersysteem dat mensen voorbij een lage baan om de aarde kan brengen en ze hebben niet genoemd iedereen die het ontwerp van een menselijke missie naar een asteroïde leidt. De NASA-website heeft zelfs geen officiële informatie over een menselijke asteroïde-missie; het noemt alleen 'voorbij de lage baan om de aarde' als de volgende stop voor mensen.
"We hebben het over iets dat in 2025 gaat gebeuren, dus we hebben nog geen besluit genomen over een ruimtevaartuig", zei Michael Braukus van NASA's Exploration Systems Mission Directorate via een telefoontje. "We zijn van plan de asteroïde-missie te laten plaatsvinden; het is alleen dat we geen persoon hebben aangewezen die verantwoordelijk is voor de asteroïde missie zelf. We hebben de Orion MPCV in aanbouw en we wachten op de beslissing van een ruimtelanceringssysteem, dat de raket zal zijn die het naar de verre ruimte zal brengen, en we gaan verder op weg, maar hebben nog geen punt bereikt waar we iemand hebben toegewezen om de missie te ontwikkelen. '
Dat lijkt dus de huidige grootste hindernis van NASA te zijn voor een menselijke asteroïde-missie: beslissen over het Space Launch System.
Vorige artikel in deze serie: Human Mission to a Asteroid: Why should NASA Go?
Je kunt Nancy Atkinson, hoofdredacteur van Space Magazine, volgen op Twitter: @Nancy_A. Volg Space Magazine voor het laatste nieuws over ruimte en astronomie op Twitter @universetoday en op Facebook.
