A Orion, cápsula espacial da Nasa, chegou ao Centro Espacial John F. Kennedy, na Flórida, informou a Nasa nesta segunda-feira. A nave está sendo desenvolvida para levar astronautas para asteroides, para a lua e, eventualmente, para Marte, substituindo os ônibus espaciais.
A cápsula, construída pela Lockheed-Martin, tem lançamento previsto para 2014, a bordo de um foguete Delta 4 não tripulado - apesar de a nave ter sido projetada para levar uma tripulação de até quatro integrantes. "Não é um gráfico do Powerpoint, é uma nave espacial de verdade", brincou Bob Cabana durante a cerimônia para marcar a chegada da nave ao Centro.
O lançamento de 2014 vai testar a blindagem de calor, os paraquedas e outros sistemas da nave. Espera-se chegar a aproximadamente 5,5 mil km acima da Terra - para se ter uma ideia, a Estação Espacial Internacional (ISS) orbita a cerca de 380 km do planeta. Em seguida, a Orion deverá voltar com 84% da força que uma nave espacial voltando da lua teria. Humanos não voam a tantos milhares de quilômetros acima da Terra desde 1972, quando a Missão Apollo para a Lua chegou ao fim.
Um segundo teste será realizado em 2017 usando o sistema de lançamento espacial da Nasa, que pretende colocar a cápsula em torno da lua, novamente sem tripulação. O terceiro teste, previsto para 2021, deverá incluir astronautas. Em 2025, a Nasa quer enviar astronautas para explorar um asteroide próximo a Terra, e em 2030 o objetivo será ir a Marte.
Com a aposentadoria dos ônibus espaciais, a Nasa depende da Rússia para enviar tripulações à ISS. Para quebrar o monopólio do País, a agência espacial fez parceria com quatro companhias interessadas em desenvolver naves espaciais para transportar astronautas do governo, bem como pesquisadores privados e turistas à estação e a outras órbitas próximas a Terra. O administrador da Nasa Charlie Bolden afirmou hoje que novas parcerias devem ser anunciadas neste mês.
Com informações da Reuters
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Orion: A Espaçonave da Nova Geração da América
A Orion pode lembrar seus predecessores da era Apollo, mas sua tecnologia e capacidade estão anos-luz de distância. A Orion possui dezenas de avanços tecnológicos e inovações que foram incorporadas aos subsistemas da espaçonave e os projeto dos componentes.
Construída a partir das melhores práticas de projeto das eras da Apollo e do Space Shuttle, a espaçonave Orion inclui tanto o módulo de tripulação quanto o de serviço, um adaptador da espaçonave e um revolucionário sistema de aborto de lançamento que aumentará significativamente a segurança da tripulação.
O módulo da tripulação da Orion é muito maior do que o da Apollo e pode suportar maior tripulação para missões espaciais de curta e longa durações. O módulo de serviço é a estação de força que carrega o combustível e o sistema de propulsão da espaçonave assim como armazena o sistema de suporte de vida e o abastecimento de água para a tripulação durante as viagens espaciais. A estrutura do módulo de serviço também fornecerá locais para a montagem de experimentos científicos e para a carga.
Em junho de 2010, a equipe da Orion completou de forma bem sucedida a Revisão de Segurança da Fase 1, obedecendo as Exigências de Avaliação Humana para exploração do espaço em baixa órbita terrestre e além da NASA. O processo de revisão de segurança é uma análise rigorosa e compreensiva nos conceitos de projeto e operacionais para garantir que todas as exigências de segurança tenham sido obedecidas. As exigências do sistema de segurança englobam falhas potencialmente catastróficas que possam resultar na perda da tripulação ou perda da missão durante o lançamento, ascensão à órbita, operações no espaço, reentrada, pouso e operações de resgate.
Estrutura da Espaçonave
A figura 1 apresenta os principais componentes da espaçonave Orion.
Figura 1
O sistema de aborto de lançamento, posicionado em uma torre no topo do módulo da tripulação, é ativado em milisegundos para impulsionar o módulo da tripulação para uma condição de segurança no caso de uma emergência durante o lançamento ou no trajeto para a órbita final. O sistema também protege o módulo da tripulação das perigosas cargas atmosféricas e do aquecimento. Ele é ejetado assim que a Orion alcança a fase inicial da missão de ascensão à órbita.
O módulo da tripulação é a cápsula de transporte que fornece um local seguro para a tripulação, armazenamento de consumíveis e instrumentos de pesquisa e serve como estação de ancoração para transferência da tripulação. O módulo da tripulação é a única parte da Orion que retorna à Terra após cada missão.
O módulo de serviço recebe o módulo da tripulação desde o lançamento até a separação antes da reentrada. Ele fornece capacidade de propulsão no espaço para transferência orbital, controle de atitude e aborto de ascensão em alta altitude. Quando unido ao módulo de tripulação, ele fornece água, oxigênio e nitrogênio necessários para um meio ambiente habitável, gera e armazena energia elétrica enquanto em órbita e mantém a temperatura dos sistemas do veículo e componentes. Este módulo pode também transportar carga despressurizada e carga científica.
O adaptador da espaçonave conecta o Veículo de Exploração Tripulada Orion aos veículo de lançamento e protege os componentes do módulo de serviço.
Componentes
Aviônica
Frequentemente descrito como o “cérebro” de uma espaçonave, o sistema de aviônica consiste de uma extensa variedade de eletrônica complexa e padrão montada em vários sistemas independentes – cada um responsável por executar funções críticas específicas. A unidade de potência e dados, rádios de rastreamento e comunicação, unidade de processamento de vídeo, rede de dados a bordo e unidades de visualização (ou interface homem-máquina, IHM) são apenas alguns exemplos dos controles, computadores e sensores que constituem o sistema de aviônica da Orion. Antenas de fase orientáveis estado-da-arte e técnicas de codificação de dados estão sendo usados para transmitir altas taxas de dados enquanto usam menos energia e peso em relação a outras espaçonaves.
Transmitindo dados a uma taxa de 1.000 vezes mais rápido do que os atuais sistemas no Space Shuttle e na Estação Espacial Internacional, a rede Ethernet Gigabit de Tempo Acionado da Orion é uma tecnologia de software inovadora construída sobre um barramento de dados comercial confiável que tem sido testado para ser resistente a radiação espacial. Este sistema garante a confiabilidade dos dispositivos de controle críticos de vôo de segurança da Orion.
Os paletes incluem um sistema computadorizado de gerenciamento do veículo baseado em tecnologia aviônica modular integrada desenvolvida para o Boeing-787, um GPS integrado e uma unidade de interface remota que trabalha entre os computadores do veículo e todas as partes analógicas do sistema.
Navegação
Fornecendo um processo de atracação e rendezvous (encontro orbital) para a tripulação da espaçonave futura, o Objetivo de Teste de Desenvolvimento do Teste de Sensor para a Redução Relativa do Risco de Navegação da Orion (STORRM) traz inovação para a tecnologia de navegação e guiamento de missão crítica.
Este novo protótipo do sistema de navegação de atracação consiste de um Sensor de Navegação de Visão, ou VNS, e uma câmera de atracação de alta definição, assim como aviõnica e software de vôo. A câmera de atracação STORRM fornece uma resolução 16 vezes maior do que a câmera de atracação do Space Shuttle. Este sistema de nova geração também fornece dados vindos de tão longe quanto 4,5 km – três vezes o alcance do sensor de navegação do Shuttle.
Células Solares
Fornecendo energia elétrica para a espaçonave da nova geração, as células solares UltraFlex da Orion atenderão todas as necessidades de energia elétrica para suporte de vida, propulsão e sistemas de comunicação, e outros sistemas elétricos tanto para translado em órbita da Terra quanto missões em espaço profundo. Baterias recarregáveis de lítio armazenarão esta energia para uso quando o veículo estiver longe da luz do Sol.
Utilizando um projeto inovador e materiais de alta resistência, as células solares UltraFlex configuradas para o Orion terá mais de 25 vezes a resistência e 10 a rigidez de um painel rígido convencional de célula solar, e menos de ¼ do peso. As células também são microfinas e permanecem dobradas como um acordeão até serem estendidas em órbita. Estas qualidades ajudam as células a se ajustarem dentro de um pequeno volume na Orion, e também ajudam muito a reduzir a massa de lançamento da espaçonave.
Cada uma das duas células solares circulares possuem desdobradas aproximadamente 5 metros de diâmetro e fornece mais de 6kW de potência – potência suficiente para três casas de três quartos. As células solares individuais UltraFlex são muito eficientes – elas também são capazes de converter aproximadamente 30% da energia solar em eletricidade.
Sistema de Proteção Térmica
Durante o retorno de uma missão em espaço profundo, a espaçonave Orion experimentará temperaturas extremas à medida que ela atravessa a atmosfera da Terra a uma velocidade incrível de 36.800 km/h – mais de 10.000 km/h rápido do que a velocidade de reentrada do space shuttle.
Para proteger a espaçonave e a tripulação destas altas temperaturas – capazes de fundir ferro, aço ou cromo – a equipe do sistema de proteção térmica da Orion desenvolveu, fabricou materiais necessários para otimizar a segurança da tripulação durante o vôo espacial e reentrada.
A equipe criou a maior estrutura de proteção térmica do mundo para ser utilizada no sistema de proteção térmica de reentrada da Orion. O escudo de proteção de cinco metros, localizado na base da espaçonave, foi projetado para resistir ao calor extremo afastando-o do módulo da tripulação. A estrutura transportadora interna do escudo de proteção é fabricado de um material compósito desenvolvido pela Lockheed Martin em parceria com a TenCate Advanced Composites, economizando massa e custo sobre estruturas metálicas convencionais.
Esta superfície externa de proteção sera coberta com Avcoat, um material ablative aplicado pela Textron Defense Systems, que também foi usado na espaçonave Apollo. À medida que a Orion se desloca pela atmosfera da terra, ela pode gerar temperaturas superficiais tão altas quanto 3.300ºC. Entretanto, a proteção Avcoat gradualmente sofre erosão mantendo a temperatura superficial em no máximo em 1650ºC.
Fornecendo adicional proteção para o módulo da tripulação, o escudo é também feito de um novo sistema de materiais compósitos de alta temperatura e é coberto com pastilhas AETB-8 que são a última geração em termos de pastilhas para o space shuttle. As pastilhas AETB-8 dão proteção para o calor excessivo da reentrada assim como resíduos orbitais microscópicos, como micrometeoritos, que poderiam atingir a Orion em baixa órbita terrestre. Estas novas pastilhas AETB-8 foram criadas usando os melhores materiais e os melhores processos de fabricação adaptados do Programa Space Shuttle.
Testes de Qualificação de Vôo
Durante o desenvolvimento inicial do Orion, uma série de testes de sistemas integrados foram conduzidos para verificar o desenho do veículo, confiabilidade e performance. Os testes deram aos engenheiros uma oportunidade única para ganhar uma compreensão profunda da performance do sistema preliminar, identificando quaisquer inconsistências e modificações no projeto.
Os testes de vôo e em terra garantem o teste vigoroso do hardware em condições simuladas antes do vôo e exposto às duras condições ambientais do espaço. Mais recentemente, um número de testes bem sucedido foram conduzidos e continuarão ao longo do desenvolvimento do veículo. Mais tarde no desenvolvimento do veículo, uma série de testes ambientais serão conduzidos no veículo Orion para completar, ou qualificar, a avaliação do fator humano dos sistemas antes do primeiro vôo tripulado.
A Câmara de Simulação do Meio Ambiente Espacial é a maior câmara de teste de vácuo térmico do mundo e acomodará o desenvolvimento e a qualificação de sistemas de vôo em escala natural no vácuo e no ambiente térmico indo desde a baixa órbita terrestre até o espaço profundo e até as condições de superfície planetária.
As facilidades vibroacústicas simulam as condições experimentadas durante o lançamento e a ascensão, incluindo relâmpagos, choques e vibrações. A câmara acústica reverberante é a maior e a mais potente disponível. A câmara de aço reforçado com concreto acomoda teste acústico de alta potência de veículos espaciais de grandes dimensões e é um dos maiores e mais potentes no mundo, alcançando um nível total de pressão sonora de 163 dB na câmara vazia. O teste demonstra a habilidade do veículo em obedecer as exigências durante e após a exposição ao ambiente acústico em vôo. Para simular a aceleração extrema do veículo pela atmosfera da Terra, a potência sonora será fornecida para a câmara – sete vezes mais forte que um motor a jato ou um carro de corrida de Fórmula 1. A facilidade também abriga a plataforma de teste de vibração mecânica de alta capacidade para acomodar o espectro completo de ambientes de vibração.
Os testes de efeitos eletromagnéticos ambientais garantem que o sistema elétrico da espaçonave opera apropriadamente quando exposto aos níveis esperados de interferência eletromagnética ao longo de todo o ciclo da missão, incluindo as operações de pré-lançamento, ascensão, deslocamento orbital e recuperação.
Uma vez que a Orion passar por todo teste de qualificação de vôo espacial na Instalação de Energia Espacial, a espaçonave será enviada para o Centro Espacial Kennedy para montagem final e integração antes do vôo.
Fonte: Orion - America’s Next Generation Spacecraft, NASA, 2010
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