Em 2007, quando o programa Constellation para retornar à Lua ainda era o recorde da NASA, um grupo da Lockheed Martin começou a investigar como eles poderiam usar a cápsula lunar Orion para enviar seres humanos em uma missão a um asteróide. Originalmente, esse plano - chamado Plymouth Rock - era apenas um estudo para ver como uma missão de asteróide com Orion poderia servir como um complemento à linha de base dos planos de missão lunar da Constellation.
Agora, tornou-se muito mais.
Graças a John O´Connor, da NASATech.net, podemos mostrar algumas visualizações do Orion MPCV dentro das instalações da Lockheed Martin em Boulder, Colorado. Se você clicar nas imagens, será direcionado ao site da NASATech e a versões extremamente grandes das imagens nas quais você pode ver e ver detalhes incríveis do MPCV e do prédio.
Depois de cancelar a Constellation em fevereiro de 2010, dois meses depois, o Presidente Obama descreveu o envio de astronautas para um asteróide próximo em 2025 e a Marte em meados de 2030.
Em maio de 2011, a NASA confirmou que a peça central dessas missões será o Orion - agora chamado de Veículo de Tripulação Orion MultiPurpose. O veículo lunar Orion reaproveitado agora estaria indo para um asteróide, assim como Josh Hopkins e sua equipe da Lockheed Martin imaginaram em seu estudo em Plymouth Rock.
Hopkins é o pesquisador principal para missões avançadas de exploração humana, uma equipe de engenheiros que desenvolve planos e conceitos para uma variedade de futuras missões de exploração humana.
“Normalmente, quando você pega uma nave espacial ou um hardware que foi projetado para um trabalho e tenta descobrir como usá-lo para um trabalho diferente, descobre que existem todos esses detalhes que não dão certo, Hopkins disse à Space Magazine. "Mas ficamos agradavelmente surpresos que, quando pegamos essa versão lunar do Orion e a aplicamos a uma missão de asteróide, é um veículo realmente flexível e capaz e muitos dos requisitos para a missão lunar combinam muito bem com a missão de asteróides."
O projeto Plymouth Rock pedia o uso de duas espaçonaves Orion especialmente modificadas, acopladas lado a lado, a fim de fornecer espaço de vida, propulsão e suporte de vida suficientes para dois astronautas que se dirigem para um asteróide. Mas a NASA disse que o MPCV será usado principalmente para lançamento e entrada, enquanto um módulo de habitação maior será ancorado no MPCV para permitir que uma equipe de 4 pessoas viaje para o espaço profundo.
O astronauta do ônibus espacial Tom Jones ficou impressionado com o conceito de Plymouth Rock, mas sabe que um veículo maior será necessário para uma viagem a um asteróide. "Plymouth Rock é a abordagem minimalista para realizar uma missão de asteróide", disse ele. "Essa é uma maneira de resolver o problema de redundância no curto prazo".
Mas mesmo o desenvolvimento de um habitat no espaço pode ser uma questão de reembalar as coisas que já temos. “O módulo hab pode ser derivado diretamente do que fizemos para a estação espacial, ou pode ser um inflável comercial como o de Bigelow, para que possa ser testado por uma estação comercial ou hotel nos próximos 10 anos, para que tecnologia demonstrada ”, disse Jones.
“Basicamente, a troca entre um módulo de habitat no espaço maior versus a abordagem dupla do Orion é que, ao ter um habitat separado, você tem mais espaço de vida, mais espaço de armazenamento, e existe o potencial de que seja melhor para a execução de caminhadas espaciais”, disse. Hopkins. "Mas então você precisa investir os custos para desenvolver esse sistema."
Hopkins acrescentou que, quando ele e sua equipe inicialmente conceberam a missão Plymouth Rock, estavam tentando descobrir como realizar uma missão de asteróide pelo mínimo possível. Usar dois Orions era mais barato do que desenvolver um módulo específico para uma missão de asteróide.
"Para Plymouth Rock, tínhamos explicado a necessidade de aumentar basicamente a quantidade de comida, água, oxigênio e armazenamento na sonda, e parte disso é conseguida pelo fato de termos duas espaçonaves", disse Hopkins.
Por enquanto, a NASA ainda não mudou muitos dos requisitos para o MPCV do que era anteriormente para o veículo lunar e, à medida que o projeto da missão evolui, o MPCV também pode. Mas até agora, o design lunar parece estar funcionando, e Hopkins disse que já existem vários recursos de design no Orion que o tornam muito capaz como veículo espacial.
Para missões lunares, o Orion foi projetado por basicamente 21 dias com uma tripulação a bordo da Terra para a Lua e volta e tendo um período de espera mais ou menos de seis meses enquanto a tripulação estava na superfície lunar. Esse cenário funcionaria para uma missão de asteróide, pois um voo tripulado para um asteróide provavelmente seria uma viagem de ida e volta de seis meses, dependendo do destino.
“Assim, em questões como confiabilidade, taxa de vazamento de atmosfera na cabine e proteção contra radiação e micrometeoritos, o Orion já foi projetado para missões de 6 a 7 meses para o hardware”, explicou Hopkins. "Ele simplesmente não foi projetado para ter pessoas por um longo período de tempo."
Orion possui matrizes solares em vez de células de combustível como a Apollo, que permitem missões mais longas. Outro grande ponto de venda é que o MPCV foi projetado para ser 10 vezes mais seguro durante a subida e entrada do que seu antecessor, o ônibus espacial.
"As velocidades de reentrada são um pouco mais rápidas para uma missão asteróide do que para uma missão lunar", disse Hopkins, "mas atualizando o sistema de proteção térmica que temos, devemos ser capazes de lidar com isso".
Dentro do MPCV são 9 metros cúbicos de volume habitável. "Esse não é o volume total pressurizado da estrutura, mas o espaço que resta depois dos computadores, assentos e suprimentos são todos contabilizados", disse Hopkins. "Isso é aproximadamente o dobro do tamanho de uma van de passageiros moderna, como uma Toyota Sienna".
Um grande desafio é descobrir como usar todos os cantos e recantos para embalar muitos suprimentos em uma pequena quantidade de espaço, pois o Orion poderia servir como uma despensa. "Achamos que é possível", disse Hopkins. "Fizemos cálculos iniciais para podermos embalar uma quantidade razoável de volume, mas seria um ajuste bastante apertado e também precisamos pensar nas coisas secundárias que precisam ser incluídas, para que o trabalho esteja em andamento".
Logisticamente, o Orion MPCV poderia até apoiar a realização de um EVA a partir da escotilha da cápsula.
"Temos uma escotilha grande o suficiente para que um astronauta em um traje espacial possa sair", disse Hopkins, "e os sistemas internos da espaçonave são projetados para tolerar a despressurização da cabine. Não confiamos na circulação de ar para transportar o calor para longe dos eletrônicos - eles têm suas próprias placas frias para retirar o calor. Os botões foram projetados para serem manipulados com luvas de traje espacial, não apenas com as mãos. Muitos desses recursos acabaram sendo aplicáveis à missão de asteróides porque foram projetados para um conjunto semelhante de requisitos de missão. ”
Hopkins conhece os requisitos e capacidades do Orion, bem como o habitat no espaço provavelmente mudará ao longo do tempo, dependendo do destino e da linha do tempo. “Se o plano é chegar às luas de Marte ou asteróides distantes em breve, digamos, no final de 2020 ou no início de 2030, você poderá criar um habitat espacial relativamente grande e capaz, porque você definitivamente precisará dele para aqueles missões mais distantes. Mas se a idéia fosse ir para os asteróides mais fáceis de chegar e fazer isso em breve, então você pode ficar com um módulo de habitat menor e mais simples, ou talvez até com a abordagem gêmea de Orion. ”
Quando o MPCV retornar de uma missão para um asteróide, provavelmente aterrissará no Oceano Pacífico. A NASA começou alguns no Langley Research Center da NASA para certificar o veículo para aterrissagens na água. Os engenheiros lançaram um modelo de 22.000 libras de MPCV na bacia. O item de teste é semelhante em tamanho e forma ao MPCV, mas é mais rígido para suportar várias quedas. Cada teste tem uma velocidade de queda diferente para representar as possíveis condições de entrada do MPCV durante desembarques na água.
Então, enquanto esses testes estão acontecendo e enquanto Hopkins e sua equipe da Lockheed Martin estão trabalhando e testando o Orion MPCV, a NASA ainda está tentando decidir sobre um sistema de lançamento de trabalho pesado capaz de levar os seres humanos para além da órbita baixa da Terra e eles não nomearam qualquer um para liderar o design de uma missão humana a um asteróide. O site da NASA nem sequer tem informações oficiais sobre uma missão de asteróide humano; apenas menciona "além da baixa órbita terrestre" como a próxima parada para os seres humanos.
"Estamos falando de algo que acontecerá em 2025, por isso ainda não decidimos uma espaçonave", disse Michael Braukus, da Diretoria de Missão de Sistemas de Exploração da NASA, por telefone. "Estamos planejando a missão de asteróides; é que não designamos uma pessoa como responsável pela própria missão do asteróide. Temos o Orion MPCV em construção e estamos aguardando a decisão de um sistema de lançamento espacial, que será o foguete que o levará ao espaço profundo e estamos avançando no caminho, mas ainda não chegamos a um ponto onde designamos alguém para começar a desenvolver a missão. ”
Portanto, esse parece ser o maior obstáculo atual da NASA para uma missão de asteróide humano: decidir sobre o Sistema de Lançamento Espacial.
Artigo anterior desta série: Missão humana a um asteróide: por que a NASA deveria ir?
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