Membongkar Ilmu Stowaway di atas Artemis I

Misi Artemis I NASA yang akan datang merupakan tonggak penting di jalur badan antariksa menuju pembentukan kehadiran manusia yang berkelanjutan di Bulan. Ini akan menandai tidak hanya penerbangan pertama dari Space Launch System (SLS) yang masif dan Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS), tetapi juga akan menguji kemampuan Orion Multi-Purpose Crew Vehicle (MPCV) seberat 25 ton untuk beroperasi di bulan. orbit. Meskipun tidak akan ada awak dalam penerbangan ini, itu akan berfungsi sebagai gladi bersih untuk misi Artemis II – yang akan melihat manusia melakukan perjalanan di luar orbit rendah Bumi untuk pertama kalinya sejak program Apollo berakhir pada tahun 1972.

Karena SLS dirancang untuk mengangkat kapsul Orion yang terisi penuh dan berawak, roket yang menjulang tinggi dan ISPS kurang dimanfaatkan untuk penerbangan uji ini. Dengan begitu banyak kelebihan kapasitas muatan yang tersedia, Artemis I berada dalam posisi unik untuk dapat membawa sejumlah muatan sekunder ke ruang cislunar tanpa membuat perubahan apa pun pada keseluruhan misi atau lintasan penerbangan.

NASA telah memilih sepuluh CubeSats untuk menumpang ke luar angkasa dengan kapal Artemis I, yang akan menguji teknologi baru dan melakukan penelitian luar angkasa. Muatan sekunder ini secara resmi dianggap “Risiko Tinggi, Hadiah Tinggi”, dengan keberhasilannya jauh dari jaminan. Tetapi jika mereka menyelesaikan misi masing-masing, mereka mungkin membantu membentuk masa depan eksplorasi bulan.

Dengan Artemis I yang berpotensi hanya beberapa hari lagi lepas landas, mari kita lihat beberapa muatan sekunder ini dan bagaimana mereka akan dikerahkan tanpa membahayakan misi utama membawa Orion ke Bulan.

Kelas Ekonomi Terbang

Pada akhirnya, tujuan Artemis I adalah untuk menunjukkan bahwa kapsul Orion dapat memasuki orbit bulan, bernavigasi dan bermanuver saat berada di dekat Bulan, dan kemudian kembali ke Bumi dengan aman. Jika tes ini gagal, itu pasti akan menunda misi Artemis di masa depan, dan bahkan dapat membahayakan rencana pendaratan manusia. Untuk tujuan jangka panjang NASA, sangat penting bahwa misi ini berhasil.

The CubeSats bersama untuk perjalanan sama sekali tidak, bentuk, atau bentuk, prioritas untuk NASA atau Mission Control. Sementara semua orang ingin melihat mereka berhasil, tidak ada perlakuan atau pertimbangan khusus yang akan diberikan pada kerajinan ini. Jika keputusan perlu dibuat yang akan menyelamatkan Orion dengan mengorbankan muatan sekunder, tidak ada pertanyaan ke arah mana ia akan pergi.

Untuk mencegah kemungkinan interaksi dengan misi utama, CubeSats bahkan tidak akan dikerahkan sampai hampir dua jam setelah Orion berpisah dari ICPS. Setelah kapsul bergerak ke jarak yang aman, satelit kecil akan dilepaskan secara berurutan dari dispenser miring yang dipasang ke bagian dalam adaptor panggung.

Adaptor panggung mencakup paket avionik khusus yang diisolasi dari elektronik misi utama, dan bertanggung jawab untuk menentukan kapan setiap dispenser pegas akan mengaktifkan dan mendorong CubeSat masing-masing. Sebuah bus listrik disediakan untuk mengisi 18560 sel yang digunakan dalam CubeSats, tetapi untuk keamanan, bus ini juga diisolasi dari sistem kelistrikan SLS itu sendiri.

Sayangnya, itu berarti terakhir kali CubeSats diisi adalah sebelum pesawat ruang angkasa Orion dipasang ke adaptor di Vehicle Assembly Building (VAB) pada Oktober 2021. Untuk lebih memperumit masalah, status masing-masing pesawat saat ini tidak diketahui, karena NASA mengharuskan satelit dimatikan hingga 15 detik setelah dilepaskan dari adaptor panggung.

Setelah duduk selama hampir satu tahun, ada kemungkinan yang sangat nyata bahwa baterai di beberapa satelit mungkin habis. Dalam hal ini, sel fotovoltaik onboard pesawat diharapkan akan dapat mengisi ulang setelah digunakan. Jika tidak…setidaknya perjalanan ke luar angkasa itu gratis.

Penelitian Sepadan dengan Risikonya

Berkendara ke luar angkasa dengan roket yang belum diuji sudah cukup berisiko, tetapi ketika Anda menerbangkan satelit Anda sebagai muatan sekunder pada roket prototipe tanpa mengetahui apakah baterainya terisi, itu benar-benar menggulirkan dadu. Mengingat kemungkinannya, Anda mungkin berasumsi bahwa CubeSats akan memiliki misi yang sederhana — lagipula, mengapa para peneliti menginvestasikan waktu dan materi yang berharga ke dalam proposisi yang tidak pasti? Tapi itu mengabaikan panggilan sirene satu-dalam-karir yang ditawari perjalanan gratis ke Bulan.

Seperti yang terjadi, ada beberapa ilmu yang sangat menarik yang dijejalkan ke dalam dispenser muatan sekunder itu, dengan beberapa eksperimen mewakili yang pertama dari jenisnya. Berikut adalah beberapa yang menarik:

OMOTENASI

Mungkin misi muatan sekunder yang paling ambisius adalah HAIluar biasa MOpada eksplorasi TEkronologi yang ditunjukkan oleh tidakTidak Semi-Hard Sayampactor (OMOTENASHI) yang dibangun oleh Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). CubeSat ini akan mengikuti Orion sampai ke Bulan, dan menggunakan pendorongnya untuk menempatkan dirinya pada jalur tabrakan dengan permukaan bulan. Ketika radar onboard menentukan itu pada ketinggian yang sesuai, motor roket padat akan menyala untuk memperlambat modul pendaratan, yang kemudian akan jatuh bebas sekitar 100 meter (328 kaki) ke permukaan. Tepat sebelum mendarat, airbag 50 cm (1,6 kaki) akan mengembang untuk meredam benturan.

Jika semuanya berjalan sesuai rencana, OMOTENASHI (yang diterjemahkan menjadi “selamat datang” atau “keramahan” dalam bahasa Jepang) akan menjadi kendaraan terkecil untuk melakukan pendaratan terkendali di permukaan bulan. Sementara misi ini terutama dirancang untuk menguji teknik pendaratan, pendarat memang memiliki akselerometer dan pemancar UHF yang diharapkan akan mengembalikan data yang berguna jika pesawat 0,7 kg (1,5 lb) selamat dari pertemuan jarak dekat dengan regolith bulan.

Menariknya, tim di balik OMOTENASHI telah menantang masyarakat untuk mendeteksi sinyal telemetri baik selama penerbangan ke Bulan dan setelah mendarat di permukaan. Jika ada pembaca Hackaday yang berhasil mengambilnya, kami akan senang mendengarnya.

ArgoMoon

Misi ArgoMoon Italia akan mendemonstrasikan teknik yang diperlukan CubeSat untuk bermanuver di dekat pesawat ruang angkasa lain, menggunakan ICPS itu sendiri sebagai target. Setelah dikeluarkan satelit akan terbang dalam formasi dekat dengan ICPS, dan akan menggunakan kamera onboard untuk memotret panggung atas SLS untuk tujuan sejarah.

Karena ArgoMoon dijadwalkan menjadi salah satu muatan sekunder pertama yang dirilis, ArgoMoon juga akan memiliki kesempatan untuk merekam penyebaran beberapa CubeSat lainnya. Karena keterbatasan instrumentasi dispenser, citra dari pesawat akan digunakan untuk menentukan apakah semua satelit telah berhasil disebarkan.

Akhirnya, ArgoMoon akan menggunakan pendorong onboardnya untuk menjauh dari ICPS dan menempatkan dirinya ke orbit ketinggian tinggi di atas Bumi. Selama bulan-bulan berikutnya, pesawat tersebut akan dihadapkan pada jenis kondisi luar angkasa yang secara tradisional dihindari oleh CubeSats dengan tetap berada dalam batas-batas medan magnet Bumi. Kali ini akan digunakan untuk memvalidasi komponen pengerasan radiasi yang dikembangkan oleh pabrikan ArgoMoon, Argotec.

Pramuka NEA

Sementara Orion dan beberapa muatan sekunder menuju ke Bulan, NEA Scout akan menetapkan arah untuk target yang berbeda: 2020 GE, asteroid dekat Bumi (NEA) dengan diameter kurang dari 18 meter (60 kaki). Sementara CubeSat memiliki pendorong untuk mengarahkan dirinya sendiri, sarana penggerak utamanya adalah layar surya seluas 86 meter persegi (925 kaki persegi). Itu akan dibentangkan di antara empat ledakan yang dapat diperpanjang, menggunakan mekanisme yang berasal dari yang digunakan dalam pesawat ruang angkasa LightSail Planetary Society.

Setelah bantuan gravitasi bulan, NEA Scout akan berada di jalur untuk mencegat GE 2020 pada akhir 2023. Pesawat itu akan berada dalam jarak 1,6 km (1 mil) dari asteroid, dan melakukan apa yang menurut para perencana misi akan menjadi terbang lintas paling lambat dalam sejarah eksplorasi ruang angkasa, melewatinya dengan kecepatan relatif hanya 30 meter (100 kaki) per detik. Ini akan memberi NEA Scout berjam-jam untuk memotret asteroid dengan kamera dan sensornya, menjadikannya pertama kalinya objek sekecil itu diamati langsung dari pesawat ruang angkasa yang terbang bebas.

Misi tersebut tidak hanya akan menjadi langkah penting lainnya dalam pengembangan teknologi layar surya, tetapi data yang dikumpulkan dari GE 2020 akan membantu menginformasikan sistem pertahanan planet masa depan. Saat ini para ilmuwan tidak tahu apakah NEA skala ini benar-benar benda padat atau massa lepas dari batu-batuan kecil dan debu, dan diharapkan hasil dari studi dekat ini akan memungkinkan para ilmuwan untuk membuat rencana untuk menghancurkan atau membelokkan objek serupa. jika perlu.

Satu untuk Buku Sejarah

Meskipun mereka mungkin berbeda dalam skala dan kompleksitas, semua muatan sekunder pada Artemis saya berjanji untuk memberikan ilmu baru yang menarik. LunaH-Map, yang dikembangkan oleh Arizona State University, akan mencoba untuk membuat peta rinci deposit air di permukaan Bulan yang dapat sangat bermanfaat bagi eksplorasi manusia di masa depan. BioSentinel akan menjadi studi biologi jangka panjang pertama di luar orbit rendah Bumi, dan akan mempelajari dampak radiasi ruang angkasa pada DNA. Pilih misi apa pun dari daftar, dan Anda akan menemukan diri Anda jatuh ke lubang kelinci yang menarik.

Selama bertahun-tahun, banyak yang telah dikatakan tentang biaya besar Sistem Peluncuran Luar Angkasa, yang pada saat ini telah dikembangkan selama lebih dari satu dekade. Banyak yang berpendapat bahwa itu adalah peninggalan dari mentalitas “Ruang Lama”, dan roket baru dan lebih gesit dari SpaceX dan Blue Origin akan membuatnya usang bahkan sebelum diterbangkan lebih dari beberapa kali. Hanya waktu yang akan membuktikan apakah kritik itu valid, tetapi potensi ilmiah yang luar biasa dari penerbangan perdana ini tampaknya merupakan indikator yang jelas bahwa setidaknya, NASA bermaksud untuk mendapatkan nilai uang mereka dari megaroket baru mereka.