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 . Su objetivo es demostrar un nuevo sistema propulsor de naves espaciales no tóxico (metano y oxígeno) y una tecnología autónoma de aterrizaje 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 1.100 libras (500 kg) de carga en la Luna . [7] La perspectiva es un motor que funcione de forma fiable con propulsores que no sólo sean más baratos y seguros aquí en la Tierra, sino que también podrían fabricarse 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 del módulo de aterrizaje es una "nave espacial" que tiene aproximadamente 12 pies (3,7 m) de diámetro, pesa aproximadamente 2,400 lb (1,100 kg) y consta de cuatro tanques de propulsor esféricos plateados coronados por cajas de aviónica y una red de cables. [10] [11] [12]
El proyecto está probando prácticas de ingeniería de "desarrollo eficiente" que ahorran costos y tiempo. Otras actividades del proyecto incluyen operaciones terrestres apropiadas, operaciones de vuelo, seguridad en el campo de tiro y la implantación de procedimientos de desarrollo de software. También se construyeron pistas 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 sencillo 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, un promedio de 40 personas trabajaron en el proyecto. [2] El Proyecto Morpheus ideó y utilizó procesos y prácticas simplificados. [17] El último vuelo del Morpheus Lander fue en diciembre de 2014. Como no había fondos para futuros 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 gracias a los métodos de desarrollo eficiente, 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 lleva el nombre de Morfeo , el dios griego de los sueños. [19] La nave espacial Morpheus se derivó del módulo de aterrizaje experimental producido por el Proyecto M con la ayuda de Armadillo Aerospace . El Proyecto M (NASA) fue una iniciativa de la NASA para diseñar, desarrollar y hacer 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 Constellation de la NASA planeó un regreso humano a la Luna. [11]
En el mismo año 2006, Armadillo Aerospace inscribió el primer módulo de aterrizaje de cohetes Pixel en el Lunar Lander Challenge, parte de los Centennial Challenges de la NASA . [21]
El vehículo de prueba Morpheus #1 Unidad A fue encendido por primera vez el 15 de abril de 2011. [22]
El nuevo motor de Morfeo de 4.200 libras de fuerza (19.000 N) [23] permitió a la NASA volar duraciones más largas levantando más propulsor en el aire. El motor se actualizó nuevamente en 2013 a 5000 lbf (22 000 N) y finalmente alcanzó 5400 lbf (24 000 N). [4] [24] Un nuevo diseño del tren de aterrizaje fue parte de los cambios mecánicos. La NASA también reemplazó la aviónica: esto 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 Pixels, despegar, volar y aterrizar sin la ayuda de un piloto. [25]
A efectos de seguridad en el campo de tiro, el prototipo Morpheus#1 entra en la categoría de cohete suborbital guiado reutilizable. [26] : pág. 11
En julio de 2012, el prototipo del módulo de aterrizaje fue enviado al Centro Espacial Kennedy para realizar pruebas de vuelo libres y se invitó a los medios de comunicación a ver el módulo de aterrizaje Morpheus. [27] El 9 de agosto de 2012, el prototipo del módulo de aterrizaje Morpheus #1 Unidad A (Alfa) se estrelló durante el despegue, mientras realizaba su segundo vuelo sin ataduras en el Centro Espacial Kennedy. Nadie resultó herido ni ninguna propiedad sufrió daños, pero el vehículo sufrió daños irreparables. El proyecto investigó la causa y continuó construyendo 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 escribió en su blog que habían construido los vehículos Morpheus 1.5B y 1.5C. Los vehículos se sometieron a una serie de pruebas estáticas de fuego caliente y pruebas dinámicas de vuelo atado en el Centro Espacial Johnson en la primavera de 2013 en preparación para el regreso a las pruebas de vuelo libre en el Centro Espacial Kennedy más adelante ese año. [6] [29]
El 1 de mayo de 2013, el banco de pruebas de reemplazo de la Unidad B de Morpheus #1.5 se disparó en caliente en el Centro Espacial Johnson. Las mejoras del reemplazo incluyen un motor principal de empuje de 5,400 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 propulsor de los mismos tanques y el primer vehículo. utilizar un sistema RCS criogénico. [4] [24] El 14 de junio de 2013, se demostró la rápida reutilización al tener dos vuelos utilizando el mismo módulo de aterrizaje 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 del motor en una variedad de condiciones mientras estaban sujetos al suelo. [33]
En noviembre de 2013, el Bravo Lander fue llevado al Centro Espacial Kennedy (KSC), Florida, para realizar pruebas de vuelo gratuitas. [34] [35] Se compraron 750.000 dólares en piezas para fabricar el módulo de aterrizaje de reemplazo. KSC limitó las vibraciones del ruido en el módulo de aterrizaje mientras despega diseñando una plataforma de lanzamiento móvil con una zanja de llamas incorporada. [dieciséis]
El vuelo libre 9 del 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 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 peligro se evitaron automáticamente. [37]
En mayo de 2014 el Proyecto Morpheus formó parte del material de referencia de la iniciativa Lunar CATALYST de la NASA . [38]
En 2013 se publicó un artículo que revela las lecciones aprendidas durante el desarrollo, que pueden ser útiles para proyectos futuros. [39] En 2014 se publicó un artículo que describe la campaña de prueba integrada, incluidos los vuelos gratuitos. [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 Morpheus Lander recibió 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 Morpheus eran demostrar:
Específicamente, el proyecto Morpheus y el proyecto Tecnología Autónoma para Evitar Peligros de Aterrizaje (ALHAT) proporcionan bases tecnológicas para componentes clave necesarios para transportar humanos más allá de la órbita terrestre baja . [7]
Opcionalmente, el banco de pruebas puede equiparse con una carga de hasta 1000 lb, lo que permite instalar el equipo de tecnología autónoma de prevención de peligros 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 superiores a 5 grados y rocas de más de 30 cm. [45]
En junio de 2013, el equipo destacó la posibilidad de ampliar el módulo de aterrizaje de 500 kg de carga útil hasta convertirlo en uno capaz de aterrizar un módulo habitable con una tripulación en lugares como la Luna. [46]
El vehículo del Proyecto Morpheus 'Morpheus' es un vehículo a gran escala 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 TRN y los rastreadores de estrellas después de la desorbitación. La navegación en el espacio profundo se basa en rastreadores radiométricos y de estrellas. [52]
Para ahorrar dinero y tiempo, los prototipos de módulos de aterrizaje Morpheus son prototipos de "cadena única", lo que significa que, a diferencia de una nave espacial preparada para vuelos espaciales reales, no tienen sistemas redundantes. Las excepciones se indican a continuación. [14]
Los comandos se pueden enviar mediante radios de frecuencia ultraalta (UHF) separadas al sistema de terminación de empuje (TTS). El uso del TTS por seguridad de campo cerrará dos válvulas motorizadas que cortarán el flujo de oxígeno líquido y metano al motor, poniendo así fin al empuje del motor. Estas válvulas TTS son completamente independientes del resto de sistemas del vehículo. El TTS también evita que se dispare el láser del sistema de detección de peligros de ALHAT, ya que los láseres de tipo IV no son seguros para los ojos. [5] [57]
Para obtener más detalles, consulte el artículo "Morpheus: Advancing Technologies for Human Exploration". [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 para evitar peligros 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 peligros que incluyen pendientes superiores a 5 grados y rocas de más de 30 cm. [45] Los sensores activos incluyen un LIDAR flash , un velocímetro Doppler lidar y un altímetro láser. [49] [61]
La filosofía de desarrollo eficiente del Proyecto Morpheus resultó en el uso de una combinación de software nuevo y previamente 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 en un perfil de descenso lunar, ejerciendo así la tecnología de aterrizaje autónomo y evitación de peligros (ALHAT). ), sensores de aterrizaje seguro y sistema de control de vuelo de circuito cerrado. [43] yo
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 en tierra, operaciones de vuelo, seguridad de campo, software y arquitectura de aviónica. [7]
El complejo de vuelo del banco de pruebas vertical (VTB) de JSC ha estado utilizando 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 mostrados incluyen las presiones del tanque de propulsor. [69]
Para el vehículo Morpheus se diseñó un conjunto de vuelos de prueba de vehículos integrados que incluían fuego caliente, pruebas de vuelo estacionario atado y "vuelos libres" sin ataduras. [5]
Para dejar espacio para la columna de escape del vehículo durante las pruebas de fuego caliente, el módulo de aterrizaje estaba atado a 20 pies (6,1 m) sobre el suelo. Se utilizó una altura de 4,6 m (15 pies) para las pruebas atadas. [40] : pág. 4
Las pruebas, los resultados de las pruebas y las modificaciones de equipos realizadas durante 2011, hasta la Prueba Tethered 6 inclusive, se publicaron en las actas de la Conferencia Aeroespacial IEEE de 2012 en Big Sky, MT [70]
Se han publicado vídeos de los vuelos de prueba en el canal Morpheus Lander de YouTube. Esto incluye 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 probamos". [71]
El 10 de mayo de 2012, el banco de pruebas pasó las pruebas de suspensión suave y de suspensión suave, que se muestran en el vídeo "Morpheus Tether Test 15". [71] El módulo de aterrizaje fue devuelto al taller para instalar 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 Morpheus Lander V1.5 fue transferida al Centro Espacial Kennedy en Florida para una prueba de vuelo sin ataduras. Además, se construyó un "campo de peligro" que contiene peligros como rocas y cráteres al final de la pista del transbordador espacial para probar que el sistema ALHAT puede navegar automáticamente a un lugar 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 peligro, 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 43º aniversario del alunizaje 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 fue probada en el Centro Espacial Stennis en el verano de 2012. Las pruebas y la construcción del campo de peligro fueron pagadas por el Programa de Sistemas de Exploración Avanzada (AES) de la NASA. [53]
Durante el otoño de 2012 y principios de 2013, se probaron un motor de cohete Morpheus de metano/LOX de cuarta y quinta generación en el Centro Espacial Stennis . Una quemadura exitosa de larga duración duró 123 segundos. Otras pruebas verificaron capacidades y niveles de aceleración. [6]
El equipo ALHAT fue probado con un helicóptero en el campo de peligro del KSC. Se realizaron múltiples vuelos utilizando trayectorias similares a las de Morfeo, que debían tener en cuenta la dirección del viento. [6]
Los tanques de combustible del módulo de aterrizaje se sometieron a una serie de inspecciones y pruebas, incluida la verificación de soldaduras en busca de defectos y ciclos de presión de los tanques para establecer un ciclo de vida útil mínimo de los tanques. La capacidad de presión máxima se verificó presurizando un tanque de sacrificio hasta que explotó. [6]
El 1 de mayo de 2013, en JSC, el banco de pruebas de reemplazo de la Unidad B Morpheus se disparó durante 50 segundos mientras estaba completamente atado. También se dispararon el sistema integrado de control de reacción de metano (RCS) y los chorros de control del vector de empuje (TVC). Se habían incorporado muchas mejoras en los sistemas terrestres y del vehículo. [24]
El 16 de mayo de 2013, en JSC, el banco de pruebas se disparó mientras estaba sujeto al suelo y luego se ató a 3 pies (0,91 m) 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. Como preparación para las pruebas, se pavimentó el cortafuegos alrededor del área de pruebas y se cavó una mini "zanja de llamas". [50] [75]
El 24 de mayo de 2013, en JSC el banco de pruebas V1.5B estaba altamente conectado. Hubo un buen encendido y subida. Un aborto suave terminó el vuelo cuando el vehículo excedió un límite establecido internamente mientras intentaba estabilizarse. [58]
El 6 de junio de 2013, en JSC en Tethered Test 22, un banco de pruebas atado voló con éxito durante 74 segundos. El vuelo estacionario duró 60 segundos y fue suave. [76] Usó la IMU primaria. [77]
El 11 de junio de 2013, en una prueba atada en JSC, la Unidad de Medición Inercial (IMU) de respaldo pasó su 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 amarrados. El primer disparo fue abortado suavemente cuando el vehículo superó su zona de seguridad debido a un desequilibrio en la carga de combustible. El segundo disparo fue exitoso. Esto cuenta como un reinicio del motor. Durante el segundo vuelo, el vehículo pasó 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 adjunto al Morpheus Lander. Estas pruebas incluyeron pruebas de "inclinación" en las que las patas del módulo de aterrizaje se elevaron en bloques de diferentes alturas para que la actitud fuera vertical. [78]
El 11 de julio de 2013, se realizó la primera prueba de vuelo atado del vehículo Morpheus "Bravo" con sensores láser de Tecnología Autónoma de Aterrizaje y Prevención de Peligros (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 excedió el límite de seguridad de rango establecido internamente (+/- 4 m) para las pruebas de sujeción, lo que provocó un aborto suave automático. [32]
El 23 de julio de 2013, se realizó con éxito la prueba Tethered 26. El módulo de aterrizaje y ALHAT volaron y flotaron en 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 cuerda. La excursión lateral fue como máximo de sólo ~0,2 m. El seguimiento y las imágenes del ALHAT fueron nominales, logrando identificar el objetivo de peligro. [48]
El 27 de julio de 2013, la prueba combinada Morpheus/ALHAT Tethered 27 funcionó. El módulo de aterrizaje despegó, realizó imágenes ALHAT y luego una traslación lateral. [79]
El 7 de agosto de 2013, se realizó con éxito la prueba Tethered 28. En un vuelo que duró aproximadamente 80 segundos, el vehículo ejecutó un encendido del motor, un ascenso, una traslación lateral de 3 metros sobre el suelo simulado de Marte, 40 segundos de vuelo estacionario en el vértice y un descenso inclinado hasta el "aterrizaje" utilizando guía de vuelo libre. El suelo simulado de Marte fue proporcionado por el Jet Propulsion Laboratory (JPL) como parte de un estudio de la pluma. [80]
El 23 de agosto de 2013, el módulo de aterrizaje Bravo realizó con éxito la prueba Tethered 29 en JSC. Durante el vuelo de aproximadamente 50 segundos, las acciones de Bravo incluyeron encendido, ascenso y una traslación lateral de 3 metros. Hubo un vuelo estacionario de 10 segundos en el vértice y un descenso inclinado hasta el "aterrizaje" de la grúa utilizando guía de vuelo libre. [81]
El 29 de agosto de 2013, el módulo de aterrizaje Bravo realizó con éxito el vuelo Tethered Test 30 de ~ 63 segundos en 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, con fuertes vientos, el módulo de aterrizaje Bravo realizó con éxito la prueba Tether 31. Este vuelo fue un cambio rápido después de que se cancelaron las pruebas del día anterior. El equipo resolvió varios problemas. [60]
El 24 de septiembre de 2013, el módulo de aterrizaje fue lanzado desde tierra. Se detectaron varios problemas que provocaron un aborto. Los problemas incluyeron una alerta falsa de "quema de 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 el mismo día a diferentes presiones, temperaturas y niveles de potencia. La investigación tuvo 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 quemaduras de 600 ms mientras estaba en la cima de la trinchera 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 aéreo mientras estaba sostenido por la correa. [84] El 7 de noviembre de 2013, el proyecto completó las pruebas del módulo de aterrizaje en JSC con una prueba de despegue y aterrizaje en tierra (GTAL). El vehículo voló nominalmente y aterrizó dentro de un rango transversal de 2,5 cm (1 pulgada) y 15 cm (6 pulgadas) de rango inferior de su objetivo previsto. La prueba GTAL caracterizó el rendimiento del vehículo al despegar desde las plataformas de lanzamiento en el suelo, volar a una altura de 21 pies (6,4 m), perfil de vuelo estacionario y descenso, y aterrizar de nuevo en el suelo en una plataforma separada de 10 pies (3,0 m). m) desde su punto de lanzamiento. Esto sugiere que las fallas reveladas por el Incidente 2 a continuación el 9 de agosto de 2012 ya han sido encontradas y reparadas. [35] [85]
El 6 de diciembre de 2013, el vehículo integrado pasó la prueba Tether 33 en el Centro Espacial Kennedy en Florida. Esta fue una repetición de la Prueba Tethered 29. La prueba se realizó principalmente para verificar que el módulo de aterrizaje Bravo estuviera 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 realizó con éxito en las instalaciones de aterrizaje del transbordador del Centro Espacial Kennedy. La prueba de 54 segundos comenzó con el módulo de aterrizaje Morpheus despegando del suelo sobre una trinchera en 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 a unas 6 pulgadas del punto objetivo. [16] [87] [88]
El 17 de diciembre de 2013, Morpheus Lander realizó con éxito el Vuelo Libre 4. La trayectoria planificada previamente se realizó sin problemas, aterrizando a 3,5 pulgadas de su objetivo previsto. Morfeo ascendió desde el suelo sobre la trinchera de llamas a una altitud de aproximadamente 164 pies ( 50 m ), después de una breve pausa a 82 pies ( 25 m ) para mantener las velocidades de ascenso objetivo. Luego, el vehículo voló hacia adelante, cubriendo unos 154 pies ( 47 m ) en 30 segundos , antes de descender y aterrizar en una plataforma de aterrizaje exclusiva dentro del campo de peligro ALHAT. [89] [90]
El 16 de enero de 2014, el Vuelo Libre 5 se realizó con éxito en las instalaciones de KSC Shuttle Landing. 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 y luego aterrizar aproximadamente a 11 pulgadas del objetivo previsto en el Hazard Field 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 previsto, Bravo aterrizó en el Hazard Field, 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 libre 7 realizó en 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 siguió su trayectoria planificada previamente sin problemas, alcanzando una velocidad máxima de ascenso de 13 m/s y aterrizó 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 las operaciones de verificación, carga en tierra, vuelo y recuperación. [8]
El 14 de febrero de 2014 y el 3 de marzo de 2014, se realizaron en KSC pruebas de fuego caliente del sistema de control de balanceo (RCS) del módulo de aterrizaje utilizando una variedad de pulsos cortos y largos. [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 del rumbo 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 de Morfeo (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)) hasta la fecha. [36]
Durante el resto de marzo de 2014, el hardware ALHAT se insertó nuevamente, lo que permitió una prueba atada exitosa del ensamblaje el 27 de marzo de 2014. La trayectoria de vuelo de Tether Test 34 fue similar a la de TT33 y TT29 con dos desplazamientos 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) tuvo lugar el 2 de abril de 2014, con el ALHAT en modo de circuito abierto. ALHAT tomó imágenes del campo de peligro y calculó soluciones de navegación en tiempo real. Morfeo ascendió a una altitud máxima de aproximadamente 804 pies (245 m), luego voló hacia adelante y hacia abajo inicialmente con 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 hacia una ubicación de aterrizaje a 78 pies (23,8 m) de su objetivo inicial, antes de descender y aterrizar en una plataforma de aterrizaje dedicada en el frente (sur) del ALHAT Hazard Field. 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] 30 de abril de 2014 El vuelo libre 12 fue una repetición del FF10 pero con el ALHAT eligiendo el lugar de aterrizaje. [100]
El 22 de mayo de 2014, en vuelo libre, ALHAT determinó un lugar seguro en el campo de peligro para el lugar de aterrizaje y llevó 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 duodécimo vuelo libre de Bravo y el quinto de ALHAT, y el primer vuelo nocturno. Los datos iniciales indicaron el rendimiento nominal de todos los sistemas del vehículo. El Sistema de Detección de Peligros (HDS) ALHAT funcionó bien, pero identificó un sitio seguro a sólo 0,5 m (1,6 pies) fuera de los límites conservadoramente establecidos alrededor del centro de la plataforma de aterrizaje. Luego, ALHAT hizo navegar el vehículo en modo de circuito 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 a estima. Si unos límites de error de posición menos conservadores hubieran permitido a ALHAT continuar navegando hasta el aterrizaje, el vehículo aún habría aterrizado de forma segura en la plataforma.
El equipo superó algunos problemas previos al vuelo, incluido un encendido fallido debido a que una temperatura no crítica excedía su límite, que se corrigió para el segundo intento exitoso. [37]
El 19 de noviembre de 2014, probó el Morpheus Lander en KSC. El hardware ALHAT se ha 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 fue abortada debido a una falla en el sistema de control remoto. Hasta ahora, el motor ha estado funcionando durante un total de 1.134 segundos. [102] La prueba Tether 36 (TT36) en el KSC SLF el martes 2 de diciembre de 2014 fue una prueba de regresión. El vehículo Bravo siguió impecablemente su trayectoria planificada de 40 segundos, aunque se identificaron algunas discrepancias. Los datos se revisaron 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 del módulo de aterrizaje se elevó 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 No. 15. Durante la prueba de 97 segundos, ALHAT inspeccionó el campo de peligro en busca de seguridad. sitios de aterrizaje, luego guió el módulo de aterrizaje hacia adelante y hacia abajo hasta un aterrizaje exitoso. [1]
En febrero de 2015 [actualizar]se completaron las pruebas planificadas. El módulo de aterrizaje fue devuelto a 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. Estos incluyen grúas envueltas en blindaje contra el calor y los escombros : p. 2 una correa, un elástico para controlar la correa : p. 7 y un amortiguador de energía. El absorbente de energía era un tubo de metal lleno de un panal de aluminio a prueba de fuego. [40] : pág. 3
Se construyeron plataformas de lanzamiento y aterrizaje de hormigón. En el Centro Espacial Kennedy se cavó una pequeña trinchera de llamas para lanzamientos terrestres cerca del campo de peligro (construida para probar el ALHAT). Se instalaron cámaras y equipos de grabación. Se utilizan ordenadores y equipos de radiocomunicaciones. [40]
Se utilizaron carros para mover el módulo de aterrizaje, baterías y consumibles. Se entregaron ropa de seguridad y protección para los ojos contra LÁSERES de Categoría IV. [57] [105]
En un día de prueba típico, el personal de operaciones terrestres trabaja aproximadamente 10 horas desde el lanzamiento hasta que Morpheus regresa al hangar. Las diferentes partes del día son el informe de seguridad y el despliegue 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 el Pad Crew y el Centro de Control. Además de las baterías eléctricas del módulo de aterrizaje para la energía terrestre, es necesario desplegar grúas, células de carga y camiones cisterna de propulsor en las plataformas de lanzamiento. [57]
El Centro Espacial Johnson de la NASA colaboró con varias empresas, instalaciones académicas y otros centros de la NASA mientras construía y probaba los prototipos de módulo de aterrizaje Morpheus Alpha y Bravo.
Para Morpheus y ALHAT, JSC tiene asociaciones con el Centro Espacial Kennedy (KSC) para pruebas de vuelo; Centro Espacial Stennis (SSC) para pruebas de motores; Marshall Space Flight Center (MSFC) para el desarrollo de motores y experiencia en módulos de aterrizaje; Goddard Space Flight Center (GSFC) para el desarrollo de 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 operación de muchos aspectos del proyecto". [106]
Los laboratorios Zucrow de la Universidad Purdue ayudaron en el diseño de uno de los primeros motores Morpheus. Las pruebas se realizaron en Zucrow Labs en West Lafayette, Indiana en 2014, incluidos múltiples incendios exitosos del motor. Este trabajo se realizó bajo la dirección del Dr. William Anderson y varios estudiantes de maestría y doctorado. [107]
Aunque la mezcla bipropelente de oxígeno líquido y metano líquido es considerablemente más fácil y segura de manejar que la hidracina , los propulsores pueden incendiarse y los tanques de combustible criogénicos y los Dewars pueden explotar. [105] [108]
El prototipo de sistema de propulsión de oxígeno líquido y metano (LOx/metano) de Morpheus demostró ventajas en cuanto a rendimiento, simplicidad, confiabilidad y reutilización. [112] LOx/Metano proporciona nuevas capacidades para utilizar propulsores que se fabrican en la superficie de Marte para el retorno del ascenso 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 la arquitectura de Marte. Los propulsores proporcionan importantes ventajas para un encendido fiable en el vacío espacial y para una seguridad o purga fiable de las 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 planetario" [113]
Las demostraciones de vuelo del módulo de aterrizaje Morpheus llevaron a la propuesta de utilizar LOx/Metano para una misión del Programa de Descubrimiento , denominada Experimento del Regolito de Envejecimiento Lunar (MARE, por sus siglas en inglés) para aterrizar una carga útil 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 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 ecológico (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 usarse para convertir el dióxido de carbono (CO 2 ) que se encuentra en la atmósfera de Marte en metano, utilizando hidrógeno encontrado o transportado desde la Tierra, un catalizador y una fuente de calor. El hidrógeno se puede producir a partir de hielo de agua, que se encuentra tanto en la Luna como en Marte. [8]
{{cite report}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )El Proyecto Morfeo comenzó como el "Proyecto M", un concepto que requería hacer aterrizar un robot humanoide en la Luna en 1.000 días. Entonces la realidad se impuso y el proyecto se redefinió.
{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )