El Módulo de Servicio Europeo ( ESM ) es el componente del módulo de servicio de la nave espacial Orion y sirve como su principal componente de energía y propulsión hasta que se descarta al final de cada misión. En enero de 2013, la NASA anunció que la Agencia Espacial Europea (ESA) contribuirá con el módulo de servicio para Artemis 1 , basado en el Vehículo de Transferencia Automatizada (ATV) de la ESA. Fue entregado por Airbus Defence and Space en Bremen , en el norte de Alemania, a la NASA a finales de 2018. Tras la aprobación del primer módulo, la ESA proporcionará los ESM de Artemis 2 a Artemis 6 .
El primer vuelo del módulo fue Artemis 1 , el primer hito importante en el programa Artemis de la NASA para devolver humanos a la Luna, el 16 de noviembre de 2022. El Sistema de Lanzamiento Espacial lanzó Orion hacia la Luna, donde el ESM colocó la nave espacial en una órbita retrógrada distante alrededor la Luna, para posteriormente extraerla de esa órbita y enviarla de regreso a la Tierra.
El módulo de servicio apoya al módulo de tripulación desde el lanzamiento hasta la separación antes del reingreso. Proporciona capacidad de propulsión en el espacio para transferencia orbital, control de actitud y abortos de ascensos a gran altitud. Proporciona el agua y el oxígeno necesarios para un entorno habitable, genera y almacena energía eléctrica y mantiene la temperatura de los sistemas y componentes del vehículo. Este módulo también puede transportar cargas no presurizadas y cargas útiles científicas. [4]
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De forma aproximadamente cilíndrica, el módulo de servicio Orion original diseñado en Estados Unidos, al igual que el módulo de la tripulación, habría sido construido con una aleación de Al-Li (para mantener el peso bajo) y habría presentado un par de paneles solares decagonales desplegables , de diseño similar. a los paneles utilizados en el módulo de aterrizaje Mars Phoenix . Los paneles, los primeros que se utilizan en una nave espacial tripulada por los EE. UU. (excepto durante un período de 10 años, la nave espacial soviética/rusa Soyuz los ha utilizado desde la primera misión en 1967), permitirían a la NASA eliminar la necesidad de llevar dispositivos de mal funcionamiento. pilas de combustible propensas y su hardware asociado (principalmente tanques LH 2 ) en el módulo de servicio, lo que da como resultado una nave espacial más corta pero más maniobrable. En octubre de 2008 se informó sobre la prueba inicial exitosa de un diseño de panel solar Orion utilizando hardware de "ala UltraFlex" a gran escala. [5]
El motor principal Orion (OME) era un motor de cohete bipropulsor almacenable, alimentado a presión, con empuje de 33 kilonewton (7500 lbf) y refrigerado regenerativamente que fabricaría Aerojet. El OME era una versión de mayor rendimiento del motor de cohete de empuje de 27 kilonewton (6.000 lbf) utilizado por el transbordador espacial para su sistema de maniobra orbital (OMS). El Sistema de Control de Reacción SM (RCS), los propulsores de maniobra de la nave espacial (originalmente basados en el sistema "quad" de Apollo, pero parecido al usado en Gemini), también serían alimentados por presión y usarían los mismos propulsores. La NASA creía que el SM RCS podría actuar como respaldo para una inyección transterrestre (TEI) en caso de que fallara el motor SM principal.
Un par de tanques LOX (similares a los utilizados en el módulo de servicio Apollo ) proporcionarían, junto con pequeños tanques de nitrógeno, a la tripulación aire respirable al nivel del mar o presión de "altitud de crucero" (1 o 0,7 atm), con una pequeño "tanque de compensación" que proporciona el soporte vital necesario durante el reingreso y el aterrizaje. Los cartuchos de hidróxido de litio (LiOH) reciclarían el sistema ambiental de la nave espacial "limpiando" el dióxido de carbono (CO 2 ) exhalado por los astronautas del aire de la nave y agregando oxígeno y nitrógeno frescos, que luego se reciclarían nuevamente al circuito del sistema. Debido al cambio de pilas de combustible a paneles solares, el módulo de servicio tendría un tanque de agua a bordo para proporcionar agua potable a la tripulación y (cuando se mezcla con glicol ), agua de refrigeración para los componentes electrónicos de la nave espacial. A diferencia de la práctica de Apolo de arrojar agua y orina por la borda durante el vuelo, el Orion tendría un sistema de reciclaje a bordo, idéntico al utilizado en la Estación Espacial Internacional , para convertir tanto el agua residual como la orina en agua potable y de refrigeración.
En el módulo de servicio también se montó el sistema de gestión del calor residual de la nave (sus radiadores) y los mencionados paneles solares . Estos paneles, junto con las baterías de respaldo ubicadas en el Orion CM, proporcionarían energía en vuelo a los sistemas de la nave. El voltaje, 28 voltios CC , era similar al utilizado en la nave espacial Apolo durante el vuelo.
El módulo de servicio Orion estaría encapsulado por cubiertas de fibra de vidrio que se desecharían al mismo tiempo que la cubierta protectora LES/Boost, lo que tendría lugar aproximadamente 2,5 minutos después del lanzamiento ( 30 segundos después de que se desechara la primera etapa del cohete sólido) . Antes del rediseño del "Orion 606", el Orion SM parecía una versión achaparrada y ampliada del módulo de servicio Apollo . El diseño "Orion 606" SM conservó el ancho de 5 metros (16 pies) para los accesorios del Orion M con el Orion CM, pero utilizó un diseño de módulo de servicio similar a Soyuz para permitir a Lockheed Martin hacer el vehículo más liviano y permitiendo la fijación de los paneles solares decagonales en los puntos medios del módulo, en lugar de en la base cerca del adaptador de la nave espacial/cohete, lo que podría haber dañado los paneles.
El módulo de servicio (SM) de Orion se proyectó con una forma cilíndrica , con un diámetro de 5 m (16 pies) y una longitud total (incluido el propulsor) de 4,78 m (15 pies 8 pulgadas). La masa vacía proyectada era de 3.600 kg (8.000 lb), la capacidad de combustible era de 8.200 kg (18.000 lb). [6] [7]
Una revisión del programa Constellation en 2009 por parte de la nueva Comisión Augustine impulsada por la nueva administración Obama encontró que cinco años después, el programa de desarrollo del módulo de servicio ya estaba funcionando con cuatro años de retraso respecto de su objetivo lunar de 2020 y lamentablemente carecía de fondos suficientes. El único elemento que valía la pena continuar era el vehículo de exploración de la tripulación en el papel de cápsula de escape de la estación espacial. [8] Esto llevó en 2010 a que la Administración cancelara el programa retirando fondos en el proyecto de presupuesto de 2011. Una protesta pública llevó a que el programa se congelara en lugar de cancelarse por completo y se inició una revisión sobre cómo se podrían reducir los costos, que encontró que era posible continuar si se hacía énfasis en encontrar financiamiento alternativo, reduciendo la complejidad al reducir el alcance. centrarse en la Luna y el espacio profundo en lugar de Marte, y reutilizar el hardware existente, reduciendo la gama de equipos que requieren desarrollo. El lanzador Ares I destinado a vuelos tripulados tenía importantes problemas de diseño, como sobrepeso y tendencia a vibraciones peligrosas, y en caso de un fallo catastrófico, su radio de explosión excedía el rango de eyección del sistema de escape. [ cita necesaria ] Su función como vehículo de lanzamiento Orion fue reemplazada por el Sistema de lanzamiento espacial , y los tres diseños diferentes de vehículos de exploración de tripulación se fusionaron en un solo vehículo de exploración de tripulación multipropósito.
En mayo de 2011, el director general de la Agencia Espacial Europea (ESA) anunció una posible colaboración con la NASA para trabajar en un sucesor del Vehículo de Transferencia Automatizada (ATV) de la ESA. [9] La provisión de este sucesor por parte de la ESA podría contarse en su participación del 8% en los costos operativos de la Estación Espacial Internacional (ISS); las misiones del ATV para reabastecer la estación solo cubrieron esta obligación hasta 2017. El 21 de junio de 2012, Astrium anunció que se le habían adjudicado dos estudios separados para evaluar posibles misiones futuras basándose en la tecnología y la experiencia adquiridas con el desarrollo del ATV y el laboratorio Columbus . . El primer estudio se centró en la construcción de un módulo de servicio que se utilizaría junto con la cápsula Orion. [10] El segundo examinó la producción de un vehículo orbital polivalente y versátil. Cada estudio tuvo un valor de 6,5 millones de euros. [11]
En noviembre de 2012, la ESA obtuvo el compromiso de sus estados miembros para construir un módulo de servicio derivado del ATV para Orion, que volará en el vuelo inaugural del Space Launch System , cumpliendo así la obligación presupuestaria de la ESA con la NASA respecto a la ISS para 2017. 20. [12] No se tomó ninguna decisión sobre el suministro del módulo para vuelos posteriores de Orion. [13]
En enero de 2013, la NASA anunció su acuerdo, alcanzado en diciembre anterior, de que la ESA construiría el módulo de servicio para la Misión de Exploración-1 (rebautizada como Artemis 1 ), cuya realización estaba prevista para 2017. Este módulo de servicio no era necesario para la prueba de vuelo de exploración. -1 en 2014, ya que utilizó un módulo de servicio de prueba suministrado por Lockheed Martin. [14] El 17 de noviembre de 2014, la ESA firmó un contrato de precio fijo por valor de 390 millones de euros con Airbus Defence and Space para el desarrollo y construcción del primer módulo de servicio basado en ATV. [15] En diciembre de 2016, los estados miembros de la ESA acordaron que extenderían su compromiso con la ISS hasta 2024 y suministrarían un segundo módulo de servicio, como parte de la obligación presupuestaria resultante. [dieciséis]
El nuevo diseño [17] tiene aproximadamente 5,0 metros (16,5 pies) de diámetro y 4,0 metros (13 pies) de longitud y está hecho de una aleación de aluminio y litio . [18]
El nuevo diseño de los paneles solares, que reemplaza el diseño UltraFlex decagonal (etiquetado como "circular") de ATK , [19] es de Airbus Defence and Space , [18] cuya filial, Airbus Defence and Space Holanda (entonces conocida como Dutch Space) , construyó el conjunto de cuatro paneles en forma de X del ATV. El conjunto del ATV generó 4,6 kilovatios. La versión mejorada del módulo de servicio generará aproximadamente 11 kilovatios [19] y abarcará aproximadamente 19 m (62 pies) cuando esté extendido. [18]
En septiembre de 2015, Thales Alenia Space firmó un contrato con Airbus Defence and Space para desarrollar y producir sistemas termomecánicos para el módulo de servicio, incluida la protección de estructuras y micrometeoritos, control térmico y almacenamiento y distribución de consumibles. [20]
Lockheed Martin está construyendo los dos adaptadores , que conectan el módulo de servicio al módulo de la tripulación y a la etapa superior del Sistema de Lanzamiento Espacial, y también los tres paneles de carenado que se desechan después de proteger el módulo de servicio durante el lanzamiento y el ascenso. [18]
El 16 de febrero de 2017 se firmó un contrato de 200 millones de euros entre Airbus y la Agencia Espacial Europea para la producción de un segundo módulo de servicio europeo para su uso en el primer vuelo tripulado de Orion. [21]
El 26 de octubre de 2018 se montó por completo la primera unidad de Artemis 1 en la fábrica de Airbus Defence and Space en Bremen . [22]
El motor principal del módulo de servicio para Artemis 1 será un motor AJ10-190 del Sistema de Maniobra Orbital del Transbordador Espacial (OMS) que quedó del programa del Transbordador Espacial, [17] en el que voló en 19 misiones y realizó 89 quemaduras. [18] Está previsto que el OMS se utilice para los primeros tres (o cinco [23] ) módulos de servicio y se están considerando cuatro diseños de motores alternativos para vuelos posteriores, que se cree que incluyen el AJ10-118k; Utilizado para la segunda etapa del Delta II, es una versión más ligera y potente de la misma familia de motores AJ10 cuyo linaje comenzó con el Vanguard . [24]
En comparación con el módulo de mando y servicio Apolo , que anteriormente llevaba a los astronautas a la Luna, el módulo de servicio europeo genera aproximadamente el doble de electricidad (11,2 kW frente a 6,3 kW), pesa casi un 40% menos cuando está lleno de combustible (15.461 kg, [25 ] frente a 24.520 kg) y tiene aproximadamente el mismo tamaño (4 m de longitud excluyendo el motor [26] y 4,1 m frente a 3,9 m de diámetro) lo que sustenta el entorno para un volumen habitable ligeramente (45%) mayor en el módulo de la tripulación (8,95 m 3 frente a 6,17 m 3 ), aunque llevará un 50% menos de propulsor para maniobras orbitales (8.600 kg de propulsor utilizable frente a 18.584 kg).
El ESM podrá soportar una tripulación de cuatro personas durante 21 días, frente a los 14 días de duración del Apollo de tres tripulantes.
En noviembre de 2019, los estados miembros de la ESA aprobaron la financiación de ESM para Artemis 3 y 4. [27] En mayo de 2020 se firmó el contrato entre Airbus y la Agencia Espacial Europea para la producción de un tercer módulo de servicio europeo. [28]
En octubre de 2020, la ESA y la NASA firman un Memorando de entendimiento que incluye el suministro por parte de la ESA de ESM-4 y ESM-5 como participación en el Gateway, lo que permitirá tres vuelos de astronautas europeos a la órbita lunar entre 2025 y 2030. [29]
En febrero de 2021 se firmó el contrato entre Airbus y la Agencia Espacial Europea para proporcionar de ESM-4 a ESM-6. [30]
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