El Proyecto Morpheus fue un proyecto de la NASA que comenzó en 2010 para desarrollar un vehículo de prueba de despegue y aterrizaje vertical ( VTVL ) llamado Morpheus Lander . Tiene como objetivo demostrar un nuevo sistema de propulsión para naves espaciales no tóxicas (metano y oxígeno) y una tecnología de aterrizaje autónomo y detección de peligros. El prototipo de módulo de aterrizaje planetario es capaz de realizar vuelos autónomos, incluidos despegues y aterrizajes verticales. Los vehículos son módulos de aterrizaje robóticos diseñados por la NASA que podrán aterrizar y despegar con 1100 libras (500 kg) de carga en la Luna . [7] La perspectiva es un motor que funcione de manera confiable con propulsores que no solo son más baratos y seguros aquí en la Tierra, sino que también podrían fabricarse potencialmente en la Luna y Marte . [8] [9] (Ver: Utilización de recursos in situ ).
El prototipo de módulo de aterrizaje Alpha fue fabricado y ensamblado en el Centro Espacial Johnson (JSC) de la NASA y en las instalaciones de Armadillo Aerospace cerca de Dallas. [7] El prototipo de módulo de aterrizaje es una "nave espacial" de aproximadamente 12 pies (3,7 m) de diámetro, pesa aproximadamente 2400 libras (1100 kg) y consta de cuatro tanques de combustible esféricos plateados rematados con cajas de aviónica y una red de cables. [10] [11] [12]
El proyecto está probando prácticas de ingeniería de "desarrollo eficiente" que ahorran tiempo y costos. Otras actividades del proyecto incluyen operaciones terrestres apropiadas, operaciones de vuelo, seguridad de alcance y la instigación de procedimientos de desarrollo de software. También se construyeron plataformas de aterrizaje y centros de control. [7] Desde el inicio del proyecto en julio de 2010, se gastaron alrededor de $14 millones en materiales en los siguientes 4 años; por lo que el proyecto Morpheus se considera eficiente y de bajo costo para la NASA. [11] [13] En 2012, el proyecto empleó a 25 miembros del equipo a tiempo completo, [14] y 60 estudiantes. [15] [16] En cualquier momento, una media de 40 personas trabajaron en el proyecto. [2] El Proyecto Morpheus ideó y utilizó procesos y prácticas optimizados. [17] El último vuelo del módulo de aterrizaje Morpheus fue en diciembre de 2014. Como no había fondos para más vuelos, el módulo de aterrizaje fue devuelto a JSC en febrero de 2015. [18] El proyecto produjo seis documentos formales. Al final de la revisión del proyecto el 12 de marzo de 2015, se estimó que se habían ahorrado 50 millones de dólares gracias a los métodos de desarrollo lean, la minimización de la documentación y la compra de piezas de Home Depot , MSC Industrial Direct y WW Grainger . [2]
El Proyecto Morfeo comenzó en julio de 2010 y recibió su nombre en honor a Morfeo , el dios griego de los sueños. [19] La nave espacial Morfeo se derivó del módulo de aterrizaje experimental producido por el Proyecto M con la asistencia de Armadillo Aerospace . El Proyecto M (NASA) fue una iniciativa de la NASA para diseñar, desarrollar y aterrizar un robot humanoide en la superficie lunar en 1000 días. [20] El trabajo en algunos de los sistemas del módulo de aterrizaje comenzó en 2006, cuando el programa Constelación de la NASA planeó un regreso humano a la Luna. [11]
En el mismo año 2006, Armadillo Aerospace inscribió el primer cohete de aterrizaje Pixel en el Lunar Lander Challenge, parte de los Desafíos del Centenario de la NASA . [21]
El vehículo de prueba Morpheus #1 Unidad A fue puesto en marcha por primera vez el 15 de abril de 2011. [22]
El nuevo motor de 4200 libras de fuerza (19 000 N) de Morpheus [23] permitió a la NASA volar durante más tiempo al elevar más combustible en el aire. El motor se actualizó nuevamente en 2013 a 5000 libras de fuerza (22 000 N) y finalmente alcanzó 5400 libras de fuerza (24 000 N). [4] [24] Un nuevo diseño del tren de aterrizaje fue parte de los cambios mecánicos. La NASA también reemplazó la aviónica, que incluía la distribución y el almacenamiento de energía, la instrumentación, la computadora de vuelo, las comunicaciones y el software. El sistema de aterrizaje mejorado permite a Morpheus, a diferencia de los Pixel, despegar, volar y aterrizar sin la ayuda de un piloto. [25]
Por razones de seguridad de alcance, el prototipo Morpheus#1 entra en la categoría de cohete suborbital reutilizable guiado. [26] : p. 11
En julio de 2012, el prototipo de módulo de aterrizaje fue enviado al Centro Espacial Kennedy para realizar pruebas de vuelo gratuitas y se invitó a los medios de comunicación a ver el módulo de aterrizaje Morpheus. [27] El 9 de agosto de 2012, el prototipo de módulo de aterrizaje Morpheus #1 Unidad A (Alpha) se estrelló durante el despegue, mientras realizaba su segundo vuelo sin ataduras en el Centro Espacial Kennedy. Nadie resultó herido y ninguna propiedad sufrió daños, pero el vehículo sufrió daños irreparables. El proyecto investigó la causa y continuó con la construcción de la unidad B. [28] En la segunda mitad de 2012, los equipos del Proyecto Morpheus y ALHAT se combinaron. [6]
El 7 de febrero de 2013, el equipo del Proyecto Morpheus publicó en su blog que habían construido los vehículos Morpheus 1.5B y 1.5C. Los vehículos se sometieron a una serie de pruebas de vuelo estático en caliente y dinámico en el Centro Espacial Johnson en la primavera de 2013 como preparación para un regreso a las pruebas de vuelo libre en el Centro Espacial Kennedy más tarde ese año. [6] [29]
El 1 de mayo de 2013, el banco de pruebas de reemplazo de la Unidad B Morpheus #1.5 fue encendido en caliente en el Centro Espacial Johnson. Las mejoras del reemplazo incluyen un motor principal de empuje de 5400 libras de fuerza (24 000 N) y un sistema de control de reacción de oxígeno/metano (RCS) integrado, lo que lo convierte en el primer vehículo de oxígeno/metano con motores principal y RCS que extraen propulsante de los mismos tanques y el primer vehículo en utilizar un sistema RCS criogénico. [4] [24] El 14 de junio de 2013, se demostró la reutilización rápida al realizar dos vuelos utilizando el mismo módulo de aterrizaje en el mismo día. [31] En julio de 2013, el equipo ALHAT se integró y se probó con el módulo de aterrizaje. [32] El 26 de septiembre de 2013, los vehículos realizaron 20 encendidos cortos de motor en una variedad de condiciones mientras estaban sujetos al suelo. [33]
En noviembre de 2013, el módulo de aterrizaje Bravo fue llevado al Centro Espacial Kennedy (KSC) en Florida para realizar pruebas de vuelo gratuitas. [34] [35] Se compraron 750.000 dólares en piezas para fabricar el módulo de aterrizaje de reemplazo. El KSC limitó las vibraciones sonoras del módulo de aterrizaje durante el despegue diseñando una plataforma de lanzamiento móvil con una zanja de llamas incorporada. [16]
El vuelo libre 9, que tuvo lugar el 11 de marzo de 2014, fue el último vuelo antes de la integración de los sensores ALHAT en el vehículo Bravo. [36] El vuelo libre 14, que tuvo lugar el 28 de mayo de 2014, se realizó de noche con el ALHAT actuando como sistema de guía principal. Los peligros en el campo de peligros se evitaron automáticamente. [37]
En mayo de 2014, el Proyecto Morfeo formó parte del material de referencia de la iniciativa Lunar CATALYST de la NASA . [38]
En 2013 se publicó un artículo que revelaba las lecciones aprendidas durante el desarrollo, que pueden ser útiles para proyectos futuros. [39] En 2014 se publicó un artículo que describía la campaña de pruebas integrada, incluidos los vuelos libres. [40]
El 11 de julio de 2014 se publicó en RocketSTEM un artículo que ofrece una breve historia del proyecto. [41]
En noviembre de 2014, el módulo de aterrizaje Morpheus fue equipado con sensores ALHAT adicionales. La nueva óptica permite que el lidar Doppler de navegación mida con precisión la velocidad del vehículo en relación con el suelo. [42]
Los objetivos principales del proyecto Morfeo fueron demostrar:
En concreto, el proyecto Morpheus y el proyecto de Tecnología Autónoma para Evitar Riesgos de Aterrizaje (ALHAT) proporcionan bases tecnológicas para componentes clave necesarios para transportar humanos más allá de la órbita terrestre baja . [7]
El banco de pruebas puede equiparse opcionalmente con hasta 1000 lb de carga, lo que permite la instalación del equipo de Tecnología Autónoma de Prevención de Riesgos de Aterrizaje (ALHAT) de 400 lb, que permite aterrizajes sin interacción del operador. [10] [44] ALHAT permite que el módulo de aterrizaje vuele a una ubicación específica con alta precisión y evite automáticamente peligros que incluyen pendientes mayores de 5 grados y rocas de más de 30 cm de altura. [45]
En junio de 2013, el equipo destacó la posibilidad de ampliar la capacidad del módulo de aterrizaje con una carga útil de 500 kg hasta alcanzar una capacidad capaz de aterrizar un módulo habitable con tripulación en lugares como la Luna. [46]
El vehículo del Proyecto Morfeo, 'Morfeo', es un vehículo a escala real que la NASA pretende que sea capaz de aterrizar Robonaut o una carga útil de tamaño similar en la superficie lunar. La nave espacial realizará todas las quemas de propulsor después de la inyección translunar. [7] [51]
La navegación es completamente autónoma desde la órbita lunar hasta el aterrizaje. Las actualizaciones de navegación provienen de la altimetría láser y los rastreadores estelares de TRN después de la activación de la salida de órbita. La navegación en el espacio profundo se basa en rastreadores estelares y radiométricos. [52]
Para ahorrar tiempo y dinero, los prototipos de los módulos de aterrizaje Morpheus son prototipos de "una sola cadena", lo que significa que, a diferencia de una nave espacial calificada para un vuelo espacial real, no tienen sistemas redundantes. Las excepciones se indican a continuación. [14]
Los comandos se pueden enviar mediante radios de frecuencia ultraalta (UHF) independientes al sistema de terminación de empuje (TTS). El uso del TTS por parte del personal de seguridad de alcance cerrará dos válvulas motorizadas que cortan el flujo de oxígeno líquido y metano al motor, lo que pone fin al empuje del motor. Estas válvulas del TTS son completamente independientes del resto de los sistemas del vehículo. El TTS también impide que se dispare el láser del sistema de detección de peligros del ALHAT, ya que los láseres de tipo IV no son seguros para los ojos. [5] [57]
Para más detalles, véase el artículo "Morfeo: tecnologías avanzadas para la exploración humana". [5]
El prototipo de módulo de aterrizaje Morpheus #1 Unidad B utiliza el mismo diseño que el prototipo de módulo de aterrizaje Morpheus #1.5 Unidad A con los siguientes cambios: [14]
El prototipo de módulo de aterrizaje Morpheus #1 Unidad C utiliza el mismo diseño que el prototipo de módulo de aterrizaje Morpheus #1.5 Unidad A con los siguientes cambios: [14]
El equipo opcional de Tecnología Autónoma de Prevención de Riesgos de Aterrizaje (ALHAT) permite aterrizajes sin interacción del operador. [44] ALHAT permite que el módulo de aterrizaje vuele a una ubicación específica con alta precisión y evite automáticamente los peligros, incluidas pendientes mayores de 5 grados y rocas de más de 30 cm de altura. [45] Los sensores activos incluyen un LIDAR flash , un velocímetro Doppler lidar y un altímetro láser. [49] [61]
La filosofía de desarrollo lean del Proyecto Morpheus dio como resultado el uso de una combinación de software nuevo y ya existente. El software se utiliza en:
A partir de abril de 2011, el objetivo principal del banco de pruebas es demostrar un sistema integrado de propulsión y guía, navegación y control ( GN&C ) basado en inercia que pueda volar un perfil de descenso lunar, ejercitando así la tecnología de aterrizaje autónomo y prevención de peligros (ALHAT), sensores de aterrizaje seguro y un sistema de control de vuelo de circuito cerrado. [43]
Los objetivos adicionales incluyen demostraciones de tecnología como material y fabricación de tanques, propulsores de control de reacción, mejoras en el rendimiento del motor principal, sistemas de presurización de helio, operaciones terrestres, operaciones de vuelo, seguridad de alcance, software y arquitectura de aviónica. [7]
El complejo de vuelo de prueba vertical (VTB) del JSC ha utilizado con éxito el software Mission Control Technologies (MCT) escrito en NASA Ames para controlar los vuelos de prueba del módulo de aterrizaje Morpheus. Los parámetros que se muestran incluyen las presiones del tanque de combustible. [69]
Se diseñó un conjunto de vuelos de prueba de vehículos integrados que incluían pruebas de fuego en caliente, pruebas de vuelo estacionario atado y "vuelos libres" sin ataduras para el vehículo Morpheus. [5]
Para dejar espacio libre para la columna de humo del vehículo durante las pruebas de fuego, el módulo de aterrizaje se mantuvo atado a 6,1 m del suelo. Para las pruebas de anclaje se utilizó una altura de 4,6 m. [40] : p. 4
Las pruebas, los resultados de las pruebas y las modificaciones de los equipos realizados durante 2011, hasta la Prueba Tethered 6 inclusive, se publicaron en las actas de la conferencia de la Conferencia Aeroespacial IEEE de 2012 en Big Sky, MT [70].
Se han publicado videos de los vuelos de prueba en el canal Morpheus Lander en YouTube. Entre ellos se incluyen los vuelos de prueba de regresión de 2012 con el motor V1.5 más potente mientras el módulo de aterrizaje está atado, y el problemático vuelo de prueba inicial que muestra "Por eso hacemos pruebas". [71]
El 10 de mayo de 2012, el módulo de pruebas pasó las pruebas de vuelo estacionario y aborto suave, que se muestran en el video "Morpheus Tether Test 15". [71] El módulo de aterrizaje fue devuelto al taller para que se le instalara el equipo ALHAT. También se instalaron los propulsores del Sistema de Control de Reacción (RCS). [72] [73]
Durante el verano de 2012, la Unidad A del módulo de aterrizaje Morpheus V1.5 fue trasladada al Centro Espacial Kennedy en Florida para realizar pruebas de vuelo sin cables. Además, se construyó un "campo de riesgo" que contenía peligros como rocas y cráteres construidos al final de la pista del transbordador espacial para probar que el sistema ALHAT puede navegar automáticamente a un sitio de aterrizaje despejado. [74] Como se puede ver en la fotografía, los amplios espacios abiertos del Kennedy permiten que toda la trayectoria de vuelo, incluida la pista y el campo de riesgo, esté rodeada por un cortafuegos que consiste en un foso lleno de agua.
El campo de peligro de 330 por 330 pies (100 por 100 m) incluía cinco posibles plataformas de aterrizaje, 311 montones de rocas y 24 cráteres que imitan un área en el polo sur de la Luna. [11]
El 20 de julio de 2012, el 43.º aniversario del aterrizaje lunar del Apolo 11, el vehículo de pruebas Morpheus llegó al Centro Espacial Kennedy (KSC) para realizar pruebas avanzadas. La versión HD5 de alto rendimiento del motor Morpheus se probó en el Centro Espacial Stennis en el verano de 2012. Las pruebas y la construcción del campo de riesgo fueron financiadas por el Programa de Sistemas de Exploración Avanzada (AES) de la NASA. [53]
Durante el otoño de 2012 y principios de 2013 se realizaron pruebas con un motor de cohete de metano/LOX Morpheus de cuarta y quinta generación en el Centro Espacial Stennis . La combustión de larga duración tuvo éxito y duró 123 segundos. Otras pruebas verificaron las capacidades y los niveles de aceleración. [6]
El equipo ALHAT se probó utilizando un helicóptero en el campo de riesgo del KSC. Se realizaron múltiples vuelos utilizando trayectorias similares a las de Morpheus, que debían tener en cuenta la dirección del viento. [6]
Los tanques de combustible del módulo de aterrizaje fueron sometidos a una serie de inspecciones y pruebas, que incluyeron la verificación de las soldaduras para detectar defectos y la presión constante de los tanques para establecer una expectativa mínima de vida útil de los mismos. La capacidad de presión máxima se verificó presurizando un tanque de sacrificio hasta que estalló. [6]
El 1 de mayo de 2013, en el JSC, el banco de pruebas de reemplazo de la Unidad B Morpheus se encendió durante 50 segundos mientras estaba completamente atado. También se encendieron los chorros de control del vector de empuje (TVC) y del sistema de control de reacción de metano integrado (RCS). Se habían incorporado muchas mejoras al vehículo y a los sistemas terrestres. [24]
El 16 de mayo de 2013, en el JSC, el banco de pruebas se puso en marcha mientras estaba fijado al suelo y, posteriormente, atado a 3 pies (0,91 m) por encima del suelo, seguido de algunas pruebas del sistema de control de reacción. Se reparó una pequeña fuga, lo que permitió que las pruebas de los efectos de la vibración fueran nominales. En preparación para las pruebas, se había pavimentado el cortafuegos alrededor del área de prueba y se había cavado una pequeña "zanja de fuego". [50] [75]
El 24 de mayo de 2013, en el JSC, el banco de pruebas V1.5B fue anclado en altura. El encendido y el ascenso fueron correctos. Un aborto suave puso fin al vuelo cuando el vehículo superó un límite establecido internamente mientras intentaba estabilizarse. [58]
El 6 de junio de 2013, en el JSC, en la prueba atada n.° 22, un banco de pruebas atado voló con éxito durante 74 segundos. El vuelo estacionario duró 60 segundos y fue suave. [76] Se utilizó la IMU primaria. [77]
El 11 de junio de 2013, en una prueba cautiva en el JSC, la unidad de medición inercial (IMU) de respaldo pasó la prueba de vuelo. El vuelo duró 27 segundos, incluidos 17 segundos en vuelo estacionario. [77]
El 14 de junio de 2013 se realizaron dos vuelos cautivos. El primer encendido se interrumpió de forma suave cuando el vehículo superó su zona de seguridad debido a un desequilibrio en la carga de combustible. El segundo encendido fue exitoso, lo que se considera un reinicio del motor. Durante el segundo vuelo, el vehículo cambió con éxito de utilizar su unidad de medición inercial (IMU) primaria a la IMU secundaria. [31]
El 2 de julio de 2013 se realizaron pruebas de integración con un ALHAT acoplado al módulo de aterrizaje Morpheus. Estas pruebas incluyeron pruebas de "inclinación", en las que las patas del módulo de aterrizaje se elevaron sobre bloques de diferentes alturas para que la posición no fuera vertical. [78]
El 11 de julio de 2013 se realizó la primera prueba de vuelo cautivo del vehículo Morpheus "Bravo" con sensores láser de Tecnología Autónoma de Aterrizaje y Prevención de Riesgos (ALHAT) integrados en la parte superior. En el segundo intento hubo un buen encendido, pero durante el ascenso el vehículo se desplazó hacia abajo y superó el límite de seguridad de alcance establecido internamente (+/−4 m) para pruebas de cautiverio, lo que activó un aborto automático suave. [32]
El 23 de julio de 2013 se realizó con éxito la prueba atada n.° 26. El módulo de aterrizaje y el ALHAT volaron y se mantuvieron en el aire a dos alturas diferentes. Se utilizaron tanto el RCS primario (metano/LOX) como el RCS de respaldo (He), lo que produjo un "aterrizaje" exitoso al final de la atadura. La excursión lateral máxima fue de solo ~0,2 m. El seguimiento y la obtención de imágenes del ALHAT fueron nominales, logrando identificar el objetivo peligroso. [48]
El 27 de julio de 2013, la prueba combinada Morpheus/ALHAT Tethered Test 27 funcionó. El módulo de aterrizaje despegó, tomó imágenes de ALHAT y luego realizó una traslación lateral. [79]
El 7 de agosto de 2013 se llevó a cabo con éxito la prueba atada n.° 28. En un vuelo que duró aproximadamente 80 segundos, el vehículo ejecutó el encendido del motor, el ascenso, una traslación lateral de 3 metros sobre suelo marciano simulado, 40 segundos de vuelo estacionario en el ápice y un descenso oblicuo hasta el "aterrizaje" utilizando la guía de vuelo libre. El suelo marciano simulado fue proporcionado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) como parte de un estudio de la columna de humo. [80]
El 23 de agosto de 2013, el módulo de aterrizaje Bravo realizó con éxito la prueba de anclaje n.° 29 en el JSC. Durante el vuelo de aproximadamente 50 segundos, las acciones del Bravo incluyeron el encendido, el ascenso y una traslación lateral de 3 metros. Hubo un vuelo estacionario de 10 segundos en el ápice y un descenso inclinado hasta el "aterrizaje" con grúa utilizando la guía de vuelo libre. [81]
El 29 de agosto de 2013, el módulo de aterrizaje Bravo realizó con éxito el vuelo de prueba 30 de aproximadamente 63 segundos en el JSC. Después de un ascenso de 5 metros con 15 segundos de vuelo estacionario en el ápice, se realizó una traslación lateral hacia atrás de 3 metros. Seguido de otros 15 segundos de vuelo estacionario y un descenso inclinado hacia adelante. [29]
El 18 de septiembre de 2013, en medio de fuertes vientos, el módulo de aterrizaje Bravo realizó con éxito la prueba Tether Test 31. Este vuelo fue un cambio rápido después de que se cancelaran las pruebas del día anterior. El equipo resolvió varios problemas. [60]
El 24 de septiembre de 2013, el módulo de aterrizaje fue lanzado desde el suelo. Se detectaron varios problemas que dieron lugar a un aborto. Los problemas incluían una falsa alerta de "quema de la boquilla del motor" e inestabilidad en el arranque del motor. El 26 de septiembre de 2013, se realizó la prueba HF10. Esto implicó 20 encendidos cortos del motor en el mismo día a una variedad de presiones, temperaturas y niveles de potencia. La investigación tenía como objetivo sondear los límites de inestabilidad del motor durante el arranque. [33] [82]
El 29 de octubre de 2013, el módulo de aterrizaje y su motor de cohete de metano/LOX realizaron seis quemas de 600 ms mientras estaban sobre la zanja en JSC. No hubo inestabilidades. [83] El 1 de noviembre de 2013, con todas las mejoras de software y hardware incluidas, el módulo de aterrizaje realizó con éxito una prueba de vuelo atado. El vehículo realizó un arranque en el aire mientras estaba sostenido por el anclaje. [84] El 7 de noviembre de 2013, el proyecto completó la prueba del módulo de aterrizaje en JSC con un despegue y aterrizaje de prueba en tierra (GTAL). El vehículo voló nominalmente y aterrizó a 1 pulgada (2,5 cm) de alcance transversal y 6 pulgadas (15 cm) de alcance descendente de su objetivo previsto. La prueba GTAL caracterizó el desempeño del vehículo al despegar desde plataformas de lanzamiento en el suelo, volar a una altura de 21 pies (6,4 m), permanecer en vuelo estacionario y descender, y aterrizar nuevamente en el suelo en una plataforma separada a 10 pies (3,0 m) de su punto de lanzamiento. Esto sugiere que las fallas reveladas por el Incidente 2 a continuación, el 9 de agosto de 2012, ya se han encontrado y reparado. [35] [85]
El 6 de diciembre de 2013, el vehículo integrado pasó la prueba Tether Test 33 en el Centro Espacial Kennedy en Florida. Esta fue una repetición de la prueba Tethered Test 29. La prueba se realizó principalmente para verificar que el módulo de aterrizaje Bravo estaba bien después de ser transportado desde Texas. [86] El 10 de diciembre de 2013, el primer vuelo libre de un prototipo de módulo de aterrizaje Morpheus se llevó a cabo con éxito en la Instalación de Aterrizaje del Transbordador del Centro Espacial Kennedy. La prueba de 54 segundos comenzó con el módulo de aterrizaje Morpheus despegando desde el suelo sobre una zanja de llamas y ascendiendo aproximadamente 50 pies, luego flotando durante unos 15 segundos. Luego, el módulo de aterrizaje voló hacia adelante y aterrizó en su plataforma a unos 23 pies del punto de lanzamiento y aproximadamente a 6 pulgadas del punto objetivo. [16] [87] [88]
El 17 de diciembre de 2013, el módulo de aterrizaje Morpheus realizó con éxito el vuelo libre 4. La trayectoria planificada previamente se realizó sin problemas, aterrizando a 3,5 pulgadas de su objetivo previsto. Morpheus ascendió desde el suelo sobre la trinchera de llamas a una altitud de aproximadamente 164 pies ( 50 m ), después de detenerse brevemente a 82 pies ( 25 m ) para mantener las velocidades de ascenso objetivo. Luego, el vehículo voló hacia adelante, cubriendo aproximadamente 154 pies ( 47 m ) en 30 segundos , antes de descender y aterrizar en una plataforma de aterrizaje dedicada dentro del campo de peligro ALHAT. [89] [90]
El 16 de enero de 2014, el vuelo libre 5 se realizó con éxito en la instalación de aterrizaje del transbordador KSC. El vehículo Bravo voló más alto y más rápido que en todos sus vuelos anteriores. La trayectoria planificada previamente implicó ascender rápidamente a 57 m ( 187 pies ), atravesar 47 m ( 154 pies ) mientras descendía, luego aterrizar aproximadamente a 11 pulgadas del objetivo previsto en el campo de peligro aproximadamente un minuto después del lanzamiento. [91] El 21 de enero de 2014, Bravo realizó el vuelo libre 6. En un vuelo que duró 64 segundos, el vehículo ascendió a 305 pies (93 m) y luego voló hacia adelante 358 pies (109 m) en 25 segundos. Como estaba planeado, Bravo aterrizó en el campo de peligro, a 0,38 m ( 15 pulgadas ) del objetivo. La velocidad máxima de ascenso fue de 11,4 m/s ( 25,5 mph ). [92]
El 10 de febrero de 2014, el vuelo 7 de Free Flight voló en el KSC. Bravo voló a 467 pies ( 142 m ) de altitud y luego atravesó 637 pies ( 194 m ) en 30 segundos antes de aterrizar en el campo de peligro. El vehículo voló su trayectoria planificada de antemano sin problemas, alcanzando una velocidad máxima de ascenso de 13 m/s y aterrizando en su objetivo previsto 74 segundos después del lanzamiento. [93] Los ingenieros afirman que la altitud durante las pruebas no es la parte importante, sino la experiencia de vuelo adquirida, incluidas todas las fases de verificación, carga en tierra, vuelo y operaciones de recuperación. [8]
El 14 de febrero de 2014 y el 3 de marzo de 2014 se realizaron pruebas de fuego en caliente del sistema de control de balanceo (RCS) del módulo de aterrizaje utilizando una variedad de pulsos cortos y largos en el KSC. [94] [95] El equipo multicéntrico Morpheus completó con éxito el vuelo libre 8 en la instalación de aterrizaje del transbordador (SLF) del Centro Espacial Kennedy (KSC) el miércoles 5 de marzo de 2014. El vehículo Bravo voló a una altitud de 467 pies (142 m) y luego atravesó 637 pies (194 m) en 36 segundos, incluido el desvío de curso en pleno vuelo, antes de aterrizar en el campo de peligro a 56 pies (17 m) de su objetivo original (simulando la evitación de peligros). El vehículo alcanzó una velocidad máxima de ascenso de 13 m/s y aterrizó aproximadamente a 10 pulgadas de su objetivo previsto 79 segundos después del lanzamiento. [96]
El martes 11 de marzo de 2014, el equipo de Morpheus completó con éxito el vuelo libre 9 (FF9) en el KSC SLF. Este fue el vuelo más alto (177 m [581 pies], más alto que el VAB y el Monumento a Washington), más rápido (13,4 m/s [30 mph] vertical y horizontal) y más lejano (255 m [837 pies]) de Morpheus hasta la fecha. [36]
Durante el resto de marzo de 2014, el hardware del ALHAT se insertó nuevamente, lo que permitió una prueba atada exitosa del conjunto el 27 de marzo de 2014. La trayectoria de vuelo de la Prueba de Atadura 34 fue similar a la TT33 y TT29 con dos vuelos estacionarios y una traslación de 3 m (9,8 pies) durante un ascenso de 3,25 m (10,7 pies). [97] El Vuelo Libre 10 (FF10) se llevó a cabo el 2 de abril de 2014, con el ALHAT en modo de bucle abierto. El ALHAT tomó imágenes del Campo de Riesgo y calculó soluciones de navegación en tiempo real. Morpheus ascendió a una altitud máxima de aproximadamente 804 pies (245 m), luego voló hacia adelante y hacia abajo inicialmente en una senda de planeo de 30 grados, luego se niveló, cubriendo un total de aproximadamente 1334 pies (406,5 m) horizontalmente en 50 segundos mientras se desviaba a una ubicación del sitio de aterrizaje a 78 pies (23,8 m) de su objetivo inicial, antes de descender y aterrizar en una plataforma de aterrizaje dedicada en la parte delantera (sur) del campo de peligro ALHAT. El tiempo total de vuelo fue de ~96 segundos, el vuelo más largo hasta la fecha. [98] El vuelo libre 11 del 24 de abril de 2014 fue una repetición del vuelo libre 10 con algunos cambios en el ALHAT. [99] El vuelo libre 12 del 30 de abril de 2014 fue una repetición del FF10 pero con el ALHAT eligiendo la ubicación de aterrizaje. [100]
El 22 de mayo de 2014, en vuelo libre, el ALHAT determinó un lugar seguro en el campo de peligro, el lugar de aterrizaje, y voló el módulo de aterrizaje hasta allí. [101]
El equipo Morpheus/ALHAT completó con éxito el vuelo libre 14 (FF14) en el KSC SLF el miércoles 28 de mayo de 2014, el 12.º vuelo libre de Bravo y el 5.º de ALHAT, y el primer vuelo nocturno de la historia. Los datos iniciales indicaron un rendimiento nominal de todos los sistemas del vehículo. El sistema de detección de peligros (HDS) de ALHAT funcionó bien, pero identificó un sitio seguro a solo 0,5 m (1,6 pies) fuera de los límites establecidos de manera conservadora alrededor del centro de la plataforma de aterrizaje. Luego, ALHAT navegó el vehículo en modo de bucle cerrado durante toda la aproximación, y el vehículo se hizo cargo de la navegación durante la fase de descenso de la trayectoria cuando ALHAT ya estaba en estimación. Si los límites de error de posición menos conservadores hubieran permitido a ALHAT continuar navegando hasta el aterrizaje, el vehículo habría aterrizado de manera segura en la plataforma.
El equipo superó algunos problemas previos al vuelo, incluido un encendido fallido debido a una temperatura no crítica que excedía su límite, lo que se corrigió en el segundo intento exitoso. [37]
El 19 de noviembre de 2014, se realizó una prueba del módulo de aterrizaje Morpheus en el KSC. El hardware ALHAT se había mejorado con nuevas ópticas que permiten que el lidar Doppler de navegación mida con precisión la velocidad del vehículo en relación con el suelo. [42] La prueba se interrumpió debido a una falla en el sistema de control remoto. Hasta ahora, el motor ha estado encendido durante un total de 1134 segundos. [102] La prueba de anclaje 36 (TT36) en el SLF del KSC el martes 2 de diciembre de 2014 fue una prueba de regresión. El vehículo Bravo siguió su trayectoria planificada de 40 segundos sin problemas, aunque se identificaron algunas discrepancias. Se revisaron los datos para evaluar estas anomalías y garantizar que el vehículo y los sistemas terrestres estuvieran listos para soportar una prueba de vuelo libre. [103]
El 15 de diciembre de 2014, el prototipo de módulo de aterrizaje se elevó a 800 pies sobre el extremo norte de la instalación de aterrizaje del transbordador en el Centro Espacial Kennedy en Florida en la prueba de vuelo libre N.° 15. Durante la prueba de 97 segundos, ALHAT inspeccionó el campo de peligro en busca de sitios de aterrizaje seguros y luego guió el módulo de aterrizaje hacia adelante y hacia abajo para un aterrizaje exitoso. [1]
En febrero de 2015 [actualizar]se completaron las pruebas planificadas. El módulo de aterrizaje fue devuelto al JSC. [18] [104] La revisión del proyecto, incluidas las pruebas, se llevó a cabo el 12 de marzo de 2015. [2]
Además de las herramientas de ingeniería habituales, se fabricaron o adquirieron varios equipos de prueba, entre ellos grúas envueltas en un blindaje contra el calor y los escombros, : p. 2 un amarre, un bungee para controlar el amarre : p. 7 y un absorbedor de energía. El absorbedor de energía era un tubo de metal relleno de un panal de aluminio ignífugo. [40] : p. 3
Se construyeron plataformas de lanzamiento y aterrizaje de hormigón. En el Centro Espacial Kennedy se cavó una pequeña zanja de fuego para lanzamientos terrestres cerca del campo de peligro (construido para probar el ALHAT). Se instalaron cámaras y equipos de grabación. Se utilizaron computadoras y equipos de comunicación por radio. [40]
Se utilizaron carros para mover el módulo de aterrizaje, las baterías y los consumibles. Se proporcionó ropa de seguridad y protección ocular contra láseres de categoría IV. [57] [105]
En un día de prueba típico, el personal de operaciones en tierra trabaja alrededor de 10 horas desde el lanzamiento hasta que Morpheus regresa al hangar. Las diferentes partes del día son las instrucciones de seguridad y el lanzamiento del vehículo, la verificación previa al llenado, la carga de propulsor (oxígeno líquido y metano líquido), la verificación de fugas, la preparación final, el vuelo y la prueba posterior. Las actividades se dividen entre la tripulación de la plataforma y el centro de control. Además de las baterías eléctricas del módulo de aterrizaje para la energía en tierra, las grúas, las celdas de carga y los tanques de propulsor deben trasladarse a los puestos de lanzamiento. [57]
El Centro Espacial Johnson de la NASA colaboró con varias empresas, instalaciones académicas y otros centros de la NASA durante la construcción y prueba de los prototipos de los módulos de aterrizaje Morpheus Alpha y Bravo.
Para Morpheus y ALHAT, JSC tiene asociaciones con el Centro Espacial Kennedy (KSC) para las pruebas de vuelo; el Centro Espacial Stennis (SSC) para las pruebas de motores; el Centro Marshall de Vuelos Espaciales (MSFC) para el desarrollo de motores y la experiencia en aterrizaje; el Centro Goddard de Vuelos Espaciales (GSFC) para el desarrollo del software de vuelo central; y el Centro de Investigación Langley (LaRC) y el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) para el desarrollo de ALHAT. Las asociaciones comerciales con empresas como Jacobs Engineering, Armadillo Aerospace, Draper Labs y otras han aumentado el desarrollo y la operación de muchos aspectos del proyecto". [106]
Los laboratorios Zucrow de la Universidad de Purdue colaboraron en el diseño de un motor Morpheus primitivo. Las pruebas se llevaron a cabo en los laboratorios Zucrow en West Lafayette, Indiana, en 2014, incluidas varias pruebas exitosas del motor. Este trabajo se realizó bajo la dirección del Dr. William Anderson y varios estudiantes de maestría y doctorado. [107]
Aunque la mezcla de bipropulsores de oxígeno líquido y metano líquido es considerablemente más fácil y segura de manipular que la hidracina , los propulsores pueden incendiarse y los tanques de combustible criogénico y los Dewars pueden explotar. [105] [108]
El prototipo de sistema de propulsión de oxígeno líquido y metano (LOx/metano) Morpheus demostró ventajas en rendimiento, simplicidad, confiabilidad y reutilización. [112] LOx/metano proporciona nuevas capacidades para utilizar propulsores que se fabrican en la superficie de Marte para el regreso al planeta y para integrarse con sistemas de energía y soporte vital. Se determinó que Lox/metano es extensible a naves espaciales humanas para muchos elementos de transporte de una arquitectura marciana. Los propulsores brindan ventajas significativas para una ignición confiable en un vacío espacial y para una seguridad o purga confiables de naves espaciales. "A través de esta prueba, la NASA obtuvo el Nivel 6 del Nivel de preparación tecnológica (TRL) relacionado con la tecnología de aterrizaje en el planeta" [113]
Las demostraciones de vuelo del módulo de aterrizaje Morpheus llevaron a la propuesta de utilizar LOx/metano para una misión del Programa Discovery , llamada Experimento sobre el envejecimiento del regolito lunar (MARE), para aterrizar una carga científica para el Instituto de Investigación del Suroeste en la superficie lunar. [112] El módulo de aterrizaje de esta misión se llama NAVIS (vehículo autónomo de la NASA para la ciencia in situ). [114]
La tecnología desarrollada también se está aplicando al módulo de aterrizaje lunar Nova-C , [115] que actualmente está programado para aterrizar en la Luna en febrero de 2024. [116] [117]
a. ^ El metano es un propulsor respetuoso con el medio ambiente (es decir, no tóxico) que la NASA espera que reduzca los costos de transporte al fabricarse in situ ( ISRU ). Por ejemplo, la reacción de Sabatier podría utilizarse para convertir el dióxido de carbono (CO 2 ) que se encuentra en la atmósfera de Marte en metano, utilizando hidrógeno que se encuentra o se transporta desde la Tierra, un catalizador y una fuente de calor. El hidrógeno se puede fabricar a partir de hielo de agua, que se produce tanto en la Luna de la Tierra como en Marte. [8]
{{cite report}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )El Proyecto Morfeo comenzó como "Proyecto M", un concepto que exigía el aterrizaje de un robot humanoide en la Luna en 1.000 días. Luego la realidad se impuso y el proyecto se redefinió.
{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )