Az Artemis I (korábban Exploration Mission–1, röviden EM–1) az Artemis-program első ember nélküli, Hold-kerülő űrrepülése volt.[1] Többszöri halasztást követően 2022. november 16-án indították el. Ez a Space Launch System (SLS) hordozórakétával első tesztrepülése, és egyúttal az első teljes kiépítésű Orion űrhajó első repülése. A NASA ezzel az űrrepülésre tért vissza a holdkutatáshoz, amit még az Apollo-programmal kezdett meg, hatvan évvel korábban. A program célja, hogy a Hold felszínén kialakítsa az emberi jelenlétet, amivel később a Mars kutatása is könnyebb lesz.[2] Ezzel a küldetéssel tesztelték az Orion űrhajó rakétáját és hőpajzsát.[3] Ugyanezt a holdkerülő repülést fogják végrehajtani az Artemis II űrrepülés során 2024-ben, de már személyzettel, majd ezt követi később az Artemis III küldetés, amelynél már a Holdra történő leszállást is célul tűzték ki.
Az Orion űrhajót 2021. október 20-án állították össze,[4] amivel 1973 óta az első szupernehéz hordozórakéta lett, amit összeállítottak a NASA Vehicle Assembly épületében. 2022. augusztus 17-én előkészítették a rakétát az indításra, de az első két próbálkozást lemondták motorhiba és üzemanyag szivárgás miatt.[5] Végül 2022. november 16-án UTC 06:47:44-kor (01:47:44 helyi idő szerint) indították el a rakétát.[3]
Az SLS rakéta indítása a Kennedy űrközpont39B indítóállomásáról történt. A Földkörüli pálya elérését követően a felső fokozat levált és a Hold felé indult, mielőtt tíz CubeSat műholdat bocsátott volna pályára. November 21-én repült el a Hold mellett először az Orion, mielőtt lelassított volna és december 5-én egy második alkalommal is körbejárta volna az égitestet.[6]
Az Orion 2022. december 11-én tért vissza a Földre, 9:40-kor csapódott be a Csendes-óceánba.[7] A küldetés célja az volt, hogy megállapítsák, hogy az Orion és a Space Launch System megfelelő-e az Artemis II-vel megkezdődő emberes küldetésekre,[8] ami 2024-ben fog megtörténni. Az Artemis III lesz az első Holdra szállás öt évtized elteltével, az Apollo–17 után.
Leírás
Az Artemis I az SLS hordozórakéta Block 1 változatát használta.[9] Ez ötszegmensű szilárd üzemanyagot használ, amely 39 000 kN tolóerőt biztosít a startnál. A pálya fő szakaszán, a Space Shuttle által is igénybe vett négy RS–25D hajtóművet használta.[10] A felső szakasz a Delta Cryogenic Second Stage-re épül, amely egyetlen RL10B–2 hajtóműből áll.[11]
A pályára kerülés után az ICPS transz-hold injekciós égést hajtott végre, amely az Orion űrhajót és a tizenhárom CubeSat-ot a Hold felé irányította. Ezután az Orion elvált az ICPS-től és tovább folytatta útját a Holdig. Az ICPS telepítette a tizenhárom darab CubeSatot, tudományos kutatások végzésének céljából.[12]
Az Orion űrhajó körülbelül 3 hetet töltött az űrben, ebből 6 napot a Hold körüli távoli retrográd pályán.[13] Legalacsonyabb pályája nagyjából 130 kilométerre volt a Hold felszínétől,[14] a Földtől legnagyobb távolsága 432 210 km volt.[15]
Az Artemis I először Exploration Mission 1 (EM–1) néven született meg 2012-ben, ami 2017-ben indult volna el,[18] a Space Launch System első útjaként és az Orion második legénység nélküli küldetéseként. Az EM–1 első útja egy Hold körüli pályát követett volna, hét napos küldetése alatt.[19][20]
2013 januárjában bejelentették, hogy az Orion kiszolgáló modulját az Európai Űrügynökség fogja fejleszteni és az European Service Module nevet fogja viselni.[21] 2014 novemberének közepén az SLS építése megkezdődött a NASA Michoud Assembly Facility épületében.[22] 2015 januárjában a NASA és a Lockheed Martin cég bejelentette, hogy az Orion struktúrája 25%-kal könnyebb lesz, mint az előző (EFT–1). Ezt összességében kilenc panel eltávolításával érték volna el, így csak héttel rendelkezett volna az űrhajó.
2017 februárjában a NASA kutatást indított arról, hogy lehetséges lenne-e már az első SLS-utat legénységgel kezdeni.[23] Ha ez megtörtént volna két űrhajós lett volna a fedélzeten és rövidebb lett volna a misszió is.[24] A NASA végül pénzügyi problémák miatt úgy döntött, hogy a kivitelezés egyszerűbb legénység nélkül.[25]
2019 márciusában a NASA akkori igazgatója, Jim Bridenstine azt javasolta, hogy az Orion az SLS helyett helyett kereskedelmi rakétákat használjon, mint a Falcon Heavy vagy a Delta IV Heavy, hogy időben meg tudják kezdeni a missziókat.[26][27] A misszióhoz két indítás lett volna szükséges: az egyik, ami az Oriont Föld körüli pályára állítja és a második, ami a felső fokozatot szállítja.[28] Ezek dokkoltak volna és a felső fokozat a Hold irányába küldte volna az Oriont. Egy probléma ezzel az ötlettel a dokkolás kivitelezése lett volna, az Orion a tervek szerint a harmadik repülésig nem rendelkezett volna dokkoló mechanizmussal.[28] Végül elvetették az ötletet.[29][29]
Tesztelések
Az Artemis I fő fokozatát a Michoud Assembly Facility-ben állította össze a Boeing, az összes motorját 2019 novemberében szerelték be, az építése egy hónappal később ért véget.[30] A Stennis űrközpontban végezték el a teszteket rajta, nyolc szakaszban:[31]
Az első tesztet 2020 januárjában végezték el,[31][32] probléma nélkül folytak le. 2021. január 16-án, egy évvel később történt az utolsó teszt, de a motorokat egy perc után leállították nyolc helyett.[33] Ez az emelkedő nyomás miatt volt a hidraulikai rendszerekben, de ez egy indításnál nem okozott volna problémát.[34] A tesztet újra elvégezték 2021. március 18-án, ekkor már tökéletes sikerrel.[35] 2021 áprilisában hagyta el a fokozat a Stennis űrközpontot.[36]
Összeszerelés
Az átmeneti folyékony-meghajtású fokozat (ICPS) volt az Space Launch System első része, ami megérkezett a Kennedy Űrközpontba, 2017 júliusában.[37] A rakéta összes fokozatának leszállítása csak három évvel később történt meg, 2020. június 12-én, vonattal.[38] Az SLS LVSA-je pedig egy hónappal később, július 29-én érkezett meg.[39] Az SLS összeszerelését a Vehicle Assembly Building harmadik csarnokában végezték el, a két gyorstó rakétaszakasszal kezdődött meg, 2020. november 23-án.[40] Ezt követően szüneteltették a folyamatot, a tesztelések elhalasztása miatt, majd január 7-én kezdtek újra munkába.[41] A gyorsítórakéták összeszerelése 2021. március 2-án ért véget.[42]
A CS–1 2021. április 27-én érkezett meg egy bárkán az indítás helyszínére, a tesztelések befejezése után. A VAB-be két nappal később került át feljavításra és az összeszerelésre való felkészítésre.[43] A CS–1 2021. június 12-én került fel a gyorsítórakétákra, míg az adapterét tíz nappal később szerelték fel. Az ICPS elhelyezése július 6-án történt meg, majd több tesztelés elvégzése után, október 8-án az Orion adaptere és a másodrangú teherszállító szakaszok is felkerültek.[44]
Az Artemis I Orion űrhajójának üzemanyaggal való feltöltése és összeszerelésre való felkészítése 2021. január 16-án kezdődött, miután a NASA Exploration Ground Systems átvette kezelését.[45][46] 2021. október 20-án az Orion űrhajót az VAB-be szállították, majd elhelyezték az SLS-en. Ezzel befejeződött az Artemis I összeszerelése a hármas csarnokban.[47] A sok elvégzett integrált tesztelések és ellenőrzések közben a négy RS–25 motorok egyikének vezérlése sikertelen volt, így helyettesíteni kellett egy másikkal, ami elhalasztotta a rakéta elmozdítását a csarnokból.[48][49]
Felkészítés az indításra
2022. március 17-én az Artemis I először elhagyta a Vehicle Assembly Building hármas csarnokát, a folyékony rakéta-hajtóanyaggal végzett tesztekre. Az április 3-i tesztpróbát eltörölték egy nyomásprobléma miatt.[50] A másnapi próbát is törölték, ezúttal a gázosított nitrogén leszállítása, a folyékony oxigén hőmérséklete és egy beragadt szelep miatt.[51]
A harmadik tesztre való felkészülés közben az ICPS felső fokozatán félig nyitva maradt egy hélium szelep egy, az indításhoz használt karoktól letört gumidarabnak köszönhetően, amit követően ki kellett cserélni a szelepet a VAB-ben.[52][53] A teszt következő végrehajtása idején nem töltötték fel üzemanyaggal a felső fokozatot. Ugyan sikeresen elkezdett feltöltődni az folyékony oxigén-tartály, a folyékony nitrogén betöltése közben szivárgást fedeztek fel a rakéta alján, ismét megszakítva a tesztelést.[54][55]
A NASA úgy döntött, hogy visszaküldik a VAB-be a járművet, hogy megoldják a hidrogén-szivárgás problémáját és kicseréljék a szelepet, miközben kijavítják a nitrogénellátással kapcsolatos problémákat az LC–39B indítóállomáson. Az Artemis I április 26-án került ki ismét a VAB-ből,[56][57][58] majd a javítások befejeztével június 6-án szállították vissza az indítóállomáshoz.[59]
A negyedik teszt sokkal sikeresebb volt június 20-án, mindkét fokozatát teljesen fel tudták tölteni hajtóanyaggal. De a visszaszámlálás így se tudta elérni a tervezett T–9,3 másodperces határt, T–29-nél meg kellett állítani, hidrogén-szivárgás miatt. A NASA viszont ennek ellenére úgy döntött, hogy a tesztelések elég sikeresek voltak, így befejezettnek tekintette azt.[60]
Július 2-án az Artemis I visszatért a VAB-be az utolsó indítás előtti előkészületekre és a hidrogén-szivárgás kijavítására. Ennek következtében a NASA két indítási ablakot vett figyelembe: augusztus 29-ét és szeptember 5-ét.[61][62] Az SLS az indítás előtti szemlén augusztus 23-án átment, 5 nappal az első indítási ablak előtt.[63]
Első próbálkozások az indításra
Az üzemanyag feltöltésével augusztus 29-én, éjfél után kellett volna végeznie a NASA-nak, de óceánpart menti viharok miatt elhalasztották egy órával, csak 01:13-kor (EDT) tudták befejezni. A tervezett 08:33-as indítás előtt a hármas számú motor túlmelegedett.[64][65] Egyéb problémák között volt egy 11 perces késés az űrhajó és az irányítóközpont közötti kommunikációban, az üzemanyag szivárgása, illetve a hidrogén-, és oxigén tartályok közötti szigetelésen talált szakadás.[64][66][67] A NASA a halasztásokat követően és az indítási ablak lejárta után eltörölte az indítást.[68] Később kiderült, hogy a magas hőmérsékletet egy hibás szenzor érzékelte.[65]
Az első próbálkozást követően a második indítást szeptember 3 délutánjára tervezték.[69] Az indítási ablak 14:17-kor (EDT) kezdődött volna és két órával később ért véget.[70] Az indítást 11:17-kor törölték, miután problémák akadtak az üzemanyag ellátással.[5][71] A szivárgás indokát nem tudták megtalálni, a legvalószínűbb indok egy hibás szelepsapka volt.[72]
A következő próbálkozásra is több időpontot jelöltek meg: a legközelebbi időpont szeptember 19. lett volna,[73][74][75] de később a küldetés menedzserei bejelentették, hogy szeptember 27. vagy szeptember 30. előtt biztosan nem lesz indítás, amíg a NASA ki nem javítja a szivárgást.[76][77] A szeptemberi indításhoz szükséges lett volna, hogy az Egyesült Államok Űrhadereje beleegyezzen a rakéta megsemmisítési rendszere hitelesítésének meghosszabbításába, ami elpusztítaná a járművet, mielőtt egy lakott területre zuhanna.[72] Ugyan szeptember 22-én megkapták az engedélyt,[78] az Ian hurrikán miatt le kellett mondaniuk a szeptember 27-i indítást és felkészíteni a rakétát a VAB-be való visszaszállításra.[79]
November 12-én, a Nicole hurrikán miatt történt halasztások után a NASA úgy döntött, hogy november 16-ra és 19-re fogja kérni a következő indítási ablakot. Eredetileg 14-én lett volna az első ablak, de a hurrikán miatt attól is kénytelenek voltak visszalépni.[80] A vihar közeledésével a NASA úgy döntött, hogy az indítóállomáson hagyja a rakétát, arra hivatkozva, hogy a szél sebessége valószínűtlen, hogy átlépné a rakéta tervezett maximum ellenálló képességét.[80] Az elvárások szerint a szél nem lett volna több, mint 47 km/h, 74 km/h-ás széllökésekkel. A Nicole Florida partjaihoz már egyes kategóriájú hurrikánként érkezett meg, 137 km/h-ás széllel és 160 km/h-ás széllökésekkel, bőven átlépve a rakéta ellenálló képességét. A NASA ugyan újabb szemléket végzett a rakétán,[81][82][83] november 15-én megadták a zöld utat az indításhoz, az üzemanyagtartályok feltöltése 15:30-kor (EST) kezdődött.[84]
Útja
Minden időpont UTC időzónában feltüntetve (kivéve, ahol az jelezve van).
Az indítás után 89 perccel az ICPS nagyjából 18 percig volt működésben, hogy pályára állítsa az űrhajót a Hold felé.[87] Ezt követően az Orion levált a már felhasznált fokozatoktól és saját segédrakétáival biztos távolságba helyezte magát a rakétától. Útja közben pályára állította a tíz CubeSat műholdat.[88] Az ICPS három és fél órával az indítás után végezte el utolsó manővereit, majd levált az űrhajóról és Nap körüli pályára került.[89]
2022. november 20-án, 19:09-kor az Orion belépett a Hold gravitációs vonzásába, ahol a járműre már nagyobb hatással volt az égitest gravitációja, mint a Földé.[14]
Hold körüli pályán
2022. november 21-én az Orion elvesztette a kommunikációt a NASA-val, mikor elhaladt a Hold mögött, 12:25 és 12:29 között. Itt, egy automatikusan irányított manőver alatt 12:44-kor megkezdődött az első pályamódosító égetés, ami az Oriont egy távoli retrográd pályára helyezte.[14] A manőverezési rendszer két és fél percig volt működésben. Az Orion 12:57-kor volt legközelebb a Hold felszínéhez, nagyjából 130 kilométerre.[90][91] A következő égetés november 25-én történt, egy percig és harmincnyolc másodpercig, megváltoztatva az űrhajó sebességét 398 km/h-val.[92] November 26-án, 13:42-kor az Orion hivatalosan is a Földtől legtávolabb lévő, emberek szállítására is képes és a bolygóra visszatérő jármű lett. A rekordot korábban az Apollo–13 küldetése tartotta, 400 171 kilométerrel.[92][93][94]
2022. november 28-án az Orion 432 210 kilométerre volt a Földtől, a legtávolabbi pont a küldetés ideje alatt.[95] Két nappal később az űrhajó kijavította pályáját és elkezdte lassítani magát egy december 1-re tervezett égetésre (21:53-kor), hogy elhagyja retrográd pályáját a Hold körül, megkezdve útját vissza a Földre.[96]
2022. december 5-én, 16:43-kor az űrhajó 128 kilométerre volt a felszíntől, legközelebbi pontján, mielőtt megkezdte volna égetését a Föld felé, hogy elhagyja a Hold gravitációs mezejét. Az Orion ismét elhaladt a Hold mögött, fél órára kapcsolatot veszítve az irányító központtal.[97] A Hold melletti elrepülés előtt az űrhajót elektromos rendellenesség érte, amit gyorsan meg tudtak oldani.[98]
Visszaút a Földre
2022. december 6-án, 07:29-kor az Orion elhagyta a Hold gravitációját, amit egy rövid pályakorrekció, illetve a legénységmodult védő rendszerek és az ESM szemléje követett.[99] A következő napokban az irányító központból több rendszerellenőrzést is végeztek, felkészülve a Földre való visszatérésre. 2022. december 10-én bejelentették, hogy az űrhajó becsapódása a Guadalupe-sziget közelében lesz, az Alsó-Kaliforniai-félsziget partjainál.[100] A légkörbe történő belépés előtti öt órában még hat pályakorrekciót végeztek el.[101]
Belépés a légkörbe és Földet érés
Az űrhajó szervizmoduljától 17:00-kor vált el, 2022. december 11-én, majd belépett a Föld légkörébe 17:20-kor, közel 40 ezer km/h-ás sebességgel.[102] Ez volt az első alkalom, hogy az Egyesült Államok úgynevezett skip entry-t használt a belépésre, aminek részeként a két részben véghezvitt lassulásnak köszönhetően az űrhajóban lévő emberekre kisebb lenne a nyomás, mint az Apollo-stílusú belépésnél.[103] A Csendes-óceánba 17:40-kor csapódott be az Orion, az Alsó-Kaliforniai-félszigettől nyugatra, a Guadalupe-sziget közelében.[104] A Földet érés után a NASA személyzete és az USS Portland legénysége kimentette az űrhajót a vízből, annak tervezett óceáni tesztelését követően.[105] Mielőtt egy csörlő segítségével a hajóra emelték volna az Oriont, két órát töltöttek tesztelésével és fényképezésével, aminek fő célja a légkörbe való belépés nyomainak megtalálása volt. A mentőcsapat tagjai között volt a haditengerészet, az űrhaderő, a Kennedy Űrközpont, a Johnson Űrközpont és a Lockheed Martin személyzete.[106] Az Orion december 13-án érkezett meg San Diego kikötőjébe.[107]
Hasznos teher
Áttekintés
Az Orion három űrhajóst szimuláló próbabábut szállított magával, aminek célja a rájuk ható külső erők mérése volt. ACaptain Moonikin Campos nevű bábu foglalta el a parancsnoki széket.[108][109]
A Moonikin mellé még két bábut helyeztek el, Helgát és Zohart, akik átestek a Matroshka AstroRad Radiation Experiment (MARE) kísérleten, amit a NASA vitt véghez a Német Űrhajózási Központ és az Izraeli Űrügynökség közreműködésével, a sugárzási szintek mérésének céljával. Zohart az Astrorad védte, amire elhelyeztek szenzorokat. Helga nem viselte a mellényt, hogy le tudják mérni a két bábut érő sugárzás közötti különbséget.[110] A három bábu mellett az Orionon elhelyeztek Snoopy és Shaun, a bárány plüssállatokat, amik az ESA European Service Module-ját képviselték.[111][112]
Ezek mellett az Artemis szállított kevésbé hasznos terhet is, mint matricák, zászlókat és magokat.[113] A Lockheed Martin által, az Amazon és a Cisco közreműködésével kifejlesztett Callisto technológiai bemutatót, ami videóhívások segítségével küldött képeket és egyéb felvételeket. Az Alexa MI-asszisztenst használta üzenetek megválaszolására.[114]
Cubesat
A kiválasztott CubeSat műholdak a következők:[115][116]
ArgoMoon
BioSentinel
CubeSat for Solar Particles
EQUULEUS
Lunar IceCube
Lunar Polar Hydrogen Mapper
Near-Earth Asteroid Scout
OMOTENASHI
LunIR
Team Miles
Marketing
A NASA designerei hozták létre az SLS, Orion és Exploration Ground Systems csapatok repülésjelvényét. Az ezüst színű kerülete az Orion űrhajó színét jelképezi, középen az SLS és az Orion látható, míg a körülötte lévő három torony a 39B indítóállomást illusztrálja, ahonnan a repülést indították. A piros és kék vonalak, amik a háttérben látható Holdat veszik körbe a misszión dolgozó amerikai és európai embereket képviselik.[117]
Az Artemis I-et úgy hirdették, mint a „Holdtól a Marsig” program kezdete, annak ellenére, hogy 2023-ban még nincs konkrét terv emberes Marsra szállásról.[118][119][120] A program népszerűsítésére a NASA létrehozott egy weboldalt, ahonnan digitális beszállókártyákat lehetett letölteni. A feltöltött neveket feltöltötték egy adattárolóra, amit elhelyeztek az Orionon.[121][122] Ezek mellett helyet kapott az űrhajón 14 ezer esszé is, amit a NASA által kiírt pályázatra adtak be.[123]
Galéria
Egy órával az indítás előtt
A Hold az Orion fedélzetéről, a küldetés hatodik napján
Az Orion belseje
Az irányítóközpont az indítás napja
Az Orion a kommunikáció megszakadása és pillanatokkal az első Hold melletti repülése előtt
A Hold felszíne az Orionról
Az Orion űrhajó, a Hold és a Föld az Artemis I pályájának Földtől legtávolabbi pontján
Az Artemis I képe a földről, leszállása előtt
Kráterek a Holdon, a napválasztó vonal közelében
A Orion a Csendes-óceán felett
Az Orion űrhajó a Csendes-óceánban a leszállás után
Jegyzetek
↑Dunbar, Brian: Artemis-I. NASA, 2018. január 29. (Hozzáférés: 2020. szeptember 29.)
↑Dunbar, Brian: What is Artemis?. NASA, 2019. július 23. (Hozzáférés: 2023. szeptember 25.)
↑Hambleton, Kathryn: Artemis 1 Identifier. NASA, 2018. január 16. [2022. augusztus 5-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2023. szeptember 25.)