Tilbake i 2007, da Constellation-programmet for å returnere til månen fremdeles var opptaksprogrammet for NASA, begynte en gruppe fra Lockheed Martin å undersøke hvordan de kan være i stand til å bruke månekapselen Orion for å sende mennesker på oppdrag til en asteroide. Opprinnelig var denne planen - kalt Plymouth Rock - bare en studie for å se hvordan et asteroideoppdrag med Orion muligens kunne tjene som et supplement til grunnlinjen i Constellations månens oppdragsplaner.
Nå har det blitt mye mer.
Takket være John O’Connor fra NASATech.net, kan vi vise deg noen visninger av Orion MPCV inne i Lockheed Martins fasiliteter i Boulder, Colorado. Hvis du klikker på bildene, blir du ført til NASATech-nettstedet og ekstremt store versjoner av bildene du kan panorere rundt og se utrolige detaljer om MPCV og bygningen.
Etter å ha avlyst Constellation i februar 2010, beskrev president Obama president Obama å sende astronauter til en nærliggende asteroide innen 2025 og dra til Mars i midten av 2030-årene.
I mai 2011 bekreftet NASA at midtpunktet i disse oppdragene vil være Orion - nå kalt Orion MultiPurpose Crew Vehicle. Det repurposed månekjøretøyet til Orion skulle nå til en asteroide, akkurat som Josh Hopkins og teamet hans fra Lockheed Martin så for seg i sin Plymouth Rock-studie.
Hopkins er den viktigste etterforskeren for avanserte oppdrag for menneskelig etterforskning, et team av ingeniører som utvikler planer og konsepter for en rekke fremtidige menneskelige utforskningsoppdrag.
"Normalt når du tar et romfartøy eller en maskinvare som er designet for en jobb og prøver å finne ut hvordan du bruker det til en annen jobb, oppdager du at det er alle disse detaljene som ikke fungerer helt riktig, ”Hopkins fortalte Space Magazine. "Men vi ble positivt overrasket over at når vi tok denne månens versjon av Orion og brukte den på et asteroideoppdrag, er det et virkelig fleksibelt og dyktig kjøretøy og mange av kravene til månemisjonen stemmer ganske bra med asteroideoppdraget."
Plymouth Rock-designen ba om å bruke to spesialmodifiserte Orion-romfartøyer forankret nese til nese for å gi nok boareal, fremdrift og livsstøtte til to astronauter på vei til en asteroide. Men NASA har sagt at MPCV først og fremst vil bli brukt til oppskyting og innreise, mens en større beboelsesmodul vil bli forankret til MPCV for å gjøre det mulig for et mannskap på 4 å reise til dyp plass.
Shuttle-astronauten Tom Jones var imponert over Plymouth Rock-konseptet, men vet at et større ledsagerbil vil være nødvendig for en tur til en asteroide. "Plymouth Rock er den minimalistiske tilnærmingen til å gjøre et asteroideoppdrag," sa han. "Det er en måte å løse redundansproblemet på kort sikt."
Men selv å utvikle et habitat i rommet kan være et spørsmål om å pakke om ting vi allerede har. Hab-modulen kan avledes direkte fra det vi har gjort for romstasjon, eller det kan være en kommersiell gummibåt som fra Bigelow, så det kan bli prøvd ut av en kommersiell stasjon eller hotell i løpet av de neste ti årene, så det ville bli demonstrert teknologi, ”sa Jones.
"I utgangspunktet er avveiningen mellom en større naturtypemodul i stedet for den doble Orion-tilnærmingen at ved å ha et eget habitat har du mer boareal, mer lagringsplass, og det er potensialet for at det ville vært bedre for å utføre romvandringer," sa Hopkins. "Men da må du investere kostnadene for å utvikle det systemet."
Hopkins la til at da han og teamet hans først ble unnfanget Plymouth Rock-oppdraget, prøvde de å finne ut hvordan de skulle gjøre et asteroideoppdrag for så lite som mulig. Å bruke to Orions var billigere enn å utvikle en modul spesifikk for et asteroideoppdrag.
"For Plymouth Rock hadde vi forklart behovet for å øke mengden mat, vann, oksygen og lagring i romfartøyet, og noe av det oppnås ved at vi har to romfartøyer," sa Hopkins.
Foreløpig har NASA ennå ikke endret mange av kravene til MPCV fra hva de tidligere var for månekjøretøyet, og etter hvert som oppdragsdesignet utvikler seg, så kan MPCV kanskje også være det. Men foreløpig ser det ut til at månekonstruksjonen fungerer, og Hopkins sa at det allerede er flere designfunksjoner i Orion som gjør det veldig dyktig som et kjøretøy i dyp plass.
For måneoppdrag ble Orion designet for i utgangspunktet 21 dager med et mannskap om bord som gikk fra Jorden til Månen og tilbake og hadde omtrent en seks måneders "loiter periode" mens mannskapet var nede på månens overflate. Dette scenariet ville fungere for et asteroideoppdrag, ettersom en mannskapsflyging til en asteroide sannsynligvis vil handle om en seks måneders tur / retur, avhengig av destinasjon.
"Så i ting som pålitelighet, lekkasjefrekvens i hytta og beskyttelse mot stråling og mikrometeoritter, er Orion allerede designet for 6-7 måneders oppdrag for maskinvaren," forklarte Hopkins. "Det er bare ikke designet for å ha folk i så lang periode."
Orion har solcelleanordninger i stedet for brenselceller som Apollo, som muliggjør lengre oppdrag. Et annet stort salgsargument er at MPCV er designet for å være 10 ganger sikrere under oppstigning og innreise enn forgjengeren, romfergen.
"Reentry-hastighetene er bare litt raskere for et asteroideoppdrag enn et månemisjon," sa Hopkins, "men strømmen til det termiske beskyttelsessystemet vi har bør være i stand til å håndtere det."
Inne i MPCV er 9 kubikkmeter beboelig volum. "Det er ikke det totale volumet av strukturen under trykk, men plassen som er igjen etter at datamaskiner, seter, rekvisita er alt sammen," sa Hopkins. "Det er omtrent dobbelt så stort som en moderne passasjervogn, som en Toyota Sienna."
En stor utfordring er å finne ut hvordan du bruker hver krik og krone til å pakke mye forsyninger på en liten plass, ettersom Orion kan tjene som et lagerrom av slags. "Vi tror det er mulig," sa Hopkins. "Vi har foretatt innledende beregninger som vi kan pakke en rimelig mengde volum, men det vil være ganske tett passform, og vi må også tenke på de sekundære tingene som må inkluderes, så det er arbeidet som pågår."
Logistisk kan Orion MPCV til og med støtte å gjøre en EVA fra luken på kapselen.
"Vi har en luke som er stor nok til at en astronaut i en romfarge kan komme seg ut," sa Hopkins, "og de interne systemene i romfartøyet er designet for å tåle at hytta blir trykkløs. Vi er ikke avhengige av at luftsirkulasjonen skal føre varmen bort fra elektronikken - de har sine egne kjøleplater for å ta varmen bort. Knottene er designet for å bli manipulert med romdrakthansker på, ikke bare bare hender. Mange av disse funksjonene fungerte bare for å være ganske anvendelige for asteroideoppdraget fordi det var designet for et lignende sett med oppdragskrav. ”
Hopkins vet hvilke krav og evner Orion, så vel som miljøet i rommet, sannsynligvis vil endre seg over tid, avhengig av destinasjon og tidslinje. "Hvis planen er å gå til månene til mars eller fjerne asteroider relativt snart, si på slutten av 2020-tallet eller begynnelsen av 2030-årene, kan du komme videre og bygge en relativt stor, kapabel i romhabitat, fordi du definitivt vil trenge det for dem fjernere oppdrag. Men hvis ideen var å gå til de enkleste asteroidene for å komme til og gjøre det relativt snart, kan du kanskje holde deg til en mindre enklere habitatmodul, eller til og med tvilling-Orion-tilnærmingen. ”
Når MPCV kommer tilbake fra et oppdrag til en asteroide, vil den sannsynligvis lande i Stillehavet. NASA har begynt noen ved NASAs Langley Research Center for å sertifisere kjøretøyet for vannlandinger. Ingeniører har droppet en MPCV-mockup på 22 000 pund i bassenget. Testelementet er lignende i størrelse og form som MPCV, men er mer stivt slik at det tåler flere dråper. Hver test har en annen fallhastighet for å representere MPCVs mulige inngangsforhold under vannlandinger.
Så mens disse testene skjer, og mens Hopkins og teamet hans fra Lockheed Martin jobber med og tester Orion MPCV, prøver NASA fortsatt å bestemme seg for et tungløftssystem som kan bringe mennesker utover jordens lave bane, og de har ikke navngitt hvem som helst for å lede utformingen av et menneskelig oppdrag til en asteroide. Nettstedet på NASA har ikke engang offisiell informasjon om et menneskelig asteroideoppdrag; den nevner bare "utenfor jordens bane" som neste stopp for mennesker.
"Vi snakker om noe som kommer til å skje i 2025, så vi har ikke en gang bestemt oss for et romfartøy ennå," sa Michael Braukus fra NASAs utforskningssystemets oppdragsdirektorat via en telefonsamtale. "Vi planlegger at asteroideoppdraget skal skje; det er bare at vi ikke har utpekt en person til å være ansvarlig for selve asteroideoppdraget. Vi har Orion MPCV under bygging, og vi venter på beslutningen om et romoppskytingssystem, som vil være raketten som vil føre den til et dypt rom, og vi går videre veien, men har ikke nådd et poeng ennå hvor vi faktisk har gitt noen til å begynne å utvikle oppdraget. ”
Så det ser ut til å være NASAs nåværende største hinder for et menneskelig asteroideoppdrag: å bestemme seg for romstansesystemet.
Forrige artikkel i denne serien: Human Mission to a Asteroid: Why Should NASA Go?
Du kan følge seniorredaktør i Space Magazine Nancy Atkinson på Twitter: @Nancy_A. Følg Space Magazine for de siste rom- og astronomnyhetene på Twitter @universetoday og på Facebook.
