Artemis II es el primer vuelo de prueba tripulado del programa Artemis de la NASA.
Cuatro astronautas volarán a bordo de la nave espacial Orion y confirmarán que todos los sistemas de la nave espacial funcionen según lo diseñado en el entorno del espacio profundo. En esta Edad de Oro de exploración e innovación, las misiones Artemis permitirán a los astronautas explorar la Luna para llevar a cabo descubrimientos científicos, obtener beneficios económicos y ayudar a generar impulso para las primeras misiones tripuladas a Marte.
Tras la prueba de vuelo sin tripulación de Artemis I, la misión Artemis II pondrá a prueba una amplia gama de funciones y capacidades del cohete Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS, por sus siglas en inglés) y de Orion para las misiones al espacio profundo. Esta misión demostrará que los sistemas de soporte vital críticos de Orion están listos para sustentar a la tripulación en futuras misiones y permitirán que los tripulantes de la nave pongan en práctica operaciones esenciales para el éxito de Artemis III y otras misiones futuras.
Los astronautas de Artemis II son Reid Wiseman, Victor Glover y Christina Koch de la NASA, y el astronauta de la CSA (Agencia Espacial Canadiense) Jeremy Hansen.
El lanzamiento inicial será similar al de Artemis I, donde el cohete SLS impulsará la nave espacial Orion al espacio. Con tripulación a bordo de esta misión, Orion y la etapa superior, llamada etapa de propulsión criogénica interina, o provisional (ICPS, por sus siglas en inglés), orbitarán la Tierra dos veces para garantizar que los sistemas de Orion funcionen como se espera mientras aún están cerca de la Tierra.
Orion comenzará en una órbita elíptica que se refinará a una órbita terrestre alta “segura” de una altitud aproximada de 71.656 x 185 km (44.525 x 115 millas terrestres). Para ponerlo en perspectiva, la Estación Espacial Internacional vuela en una órbita terrestre casi circular a unos 400 kilómetros (250 millas) sobre nuestro planeta.
Después del encendido de motores para entrar en la órbita terrestre alta, Orion se separará de la etapa superior, que la tripulación utilizará como objetivo para una prueba de pilotaje manual llamada demostración de operaciones de proximidad. Durante la demostración, los controladores de misión en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston monitorearán a Orion mientras los astronautas hacen la transición de la nave espacial al modo de control manual y pilotan la trayectoria de vuelo y la orientación de Orion. Esta demostración proporcionará datos de desempeño y experiencia operativa que no se pueden obtener fácilmente en tierra, como preparación para maniobras críticas de encuentro, operaciones de proximidad, acoplamiento y desacoplamiento en órbita lunar que se darán a partir de la misión Artemis III.
Comprobación de sistemas críticos
Después de la demostración de las operaciones de proximidad, la tripulación devolverá el control de Orion a los controladores de misión en el centro Johnson de la NASA y pasará el resto de la órbita verificando el desempeño de los sistemas de la nave espacial en el entorno espacial.
Mientras aún esté cerca de la Tierra, la tripulación evaluará el desempeño de los sistemas de soporte vital necesarios para generar aire respirable.
Orion también pondrá a prueba los sistemas de comunicaciones y navegación para confirmar que estén listos para el viaje. Mientras aún se encuentra en órbita elíptica alrededor de la Tierra, Orion volará brevemente más allá del alcance de los satélites de GPS y de los satélites de seguimiento y retransmisión de datos de la Red del Espacio Cercano de la NASA para permitir una verificación temprana de las capacidades de comunicación y navegación de la Red del Espacio Profundo de la agencia.
Después de completar los procedimientos de comprobación, Orion llevará a cabo la siguiente maniobra de propulsión, denominada encendido de motores para la inyección translunar, donde el módulo de servicio de Orion proporcionará el último impulso necesario para poner a la nave espacial en un viaje de ida de una duración aproximada de cuatro días, y rodeando el lado lejano de la Luna, trazando una figura de ocho que se extenderá a más de 370.000 kilómetros (230.000 millas) de la Tierra antes de su regreso.
Viaje a la Luna, con regreso ‘gratis’
Durante el resto del viaje, los astronautas continuarán evaluando los sistemas de la nave espacial, incluyendo la práctica de procedimientos de emergencia, la puesta a prueba del refugio contra la radiación, la participación en experimentos científicos y la observación de la Luna desde un punto de vista más cercano que el que han tenido los ojos humanos en más de 50 años.
La tripulación de Artemis II recorrerá una distancia cercana a 7.400 kilómetros (4.600 millas) más allá del lado lejano de la Luna. Podrá ver la Tierra y la Luna desde las ventanas de Orion, con la Luna cerca en primer plano y la Tierra a unos 370.000 kilómetros (cerca de 250.000 millas) en el fondo. Desde la ubicación de la tripulación, la Luna se verá aproximadamente del tamaño de una pelota de baloncesto a la distancia de un brazo extendido.
Una vez que Orion y la tripulación den la vuelta alrededor del lado lejano de la Luna, comenzarán su viaje de vuelta. En lugar de necesitar propulsión para su regreso, su trayectoria de bajo consumo de combustible aprovechará el campo de gravedad Tierra-Luna, garantizando que Orion será atraída naturalmente por la gravedad de la Tierra para la parte de retorno libre de la misión.
Orion amerizará en el océano Pacífico, y la nave espacial y la tripulación serán recuperadas con la ayuda de la Marina de Estados Unidos, ofreciendo otra oportunidad para poner a prueba nuevos procesos por primera vez. Las lecciones aprendidas a lo largo de la misión allanarán el camino para que los seres humanos regresen a la superficie lunar. Mediante el programa Artemis, la NASA explorará más regiones de la Luna que nunca y creará una presencia duradera en el espacio profundo, mientras se prepara simultáneamente para llevar al primer astronauta, un estadounidense, a Marte.
Prioridades de la misión
El vuelo de prueba de Artemis II confirmará el funcionamiento de los sistemas necesarios para apoyar a los astronautas en la exploración del espacio profundo y nos preparará para establecer una presencia sostenida en la Luna.
Estas son las cinco prioridades principales de Artemis II:
- Tripulación: Demostrar la capacidad de los sistemas y equipos para sustentar a la tripulación de vuelo en el entorno de vuelo y durante su regreso a la Tierra
- Sistemas: Demostrar los sistemas y operaciones esenciales para una campaña lunar tripulada. Esto abarca desde los sistemas terrestres hasta el hardware en el espacio, y operaciones que van desde el desarrollo hasta el lanzamiento, el vuelo y la recuperación.
- Hardware y datos: Recuperar hardware y datos sobre el vuelo, a fin de evaluar el desempeño para futuras misiones.
- Operaciones de emergencia: Demostrar las capacidades del sistema de emergencia y validar las operaciones asociadas en la medida de lo posible, como las operaciones de cancelación del despegue y los procedimientos de rescate, según sea necesario.
- Datos y Subsistemas: Completar objetivos adicionales para verificar subsistemas y validar datos.
Hitos principales de la misión
Lanzamiento: El cohete SLS impulsará la nave Orion y su tripulación para alejarlos de la Tierra usando una fuerza de propulsión de más de cuatro millones de kilogramos (8.8 millones de libras).
Expulsión de cohetes propulsores sólidos, carenados y sistema de escape durante el lanzamiento: A medida que el cohete abandona la atmósfera, sus propulsores de combustible sólido serán desechados una vez que se hayan vaciado de combustible, seguidos de los paneles que protegen el módulo de servicio de Orion y el sistema de escape que llevaría a Orion y a la tripulación a condiciones seguras en el caso de emergencias iniciales durante el ascenso.
Apagado del motor principal de la etapa central: Al llegar al espacio, los motores de la etapa central del SLS se apagan y la etapa central se separa de la etapa superior y de Orion.
Maniobra de elevación al perigeo: Cuando Orion alcance el apogeo, o el punto más alto, de su trayectoria suborbital inicial, la etapa superior de la ICPS encenderá su motor para elevar su perigeo, el punto más bajo de su órbita, a una altitud segura de 160 kilómetros (100 millas). Una vez que se complete este encendido del motor, Orion y la ICPS estarán en una órbita terrestre baja estable.
Elevación del apogeo con encendido de motor hasta la órbita terrestre alta: La ICPS volverá a encender su motor aproximadamente una hora más tarde, esta vez en el perigeo de su órbita, para continuar elevando a Orion a una órbita terrestre alta. Esto da inicio a una comprobación de los sistemas de la nave espacial que tendrá una duración aproximada de 23 horas, mientras que Orion y los astronautas todavía están relativamente cerca de la Tierra.
Separación de Orion de la ICPS seguida de una demostración de operaciones de proximidad: Una vez completado el servicio de la ICPS, esta se separará de Orion y será reutilizada como blanco u objetivo para una prueba de demostración de operaciones de proximidad, la cual es una oportunidad para que la tripulación verifique que puede pilotar Orion de forma segura en modo manual. La ICPS servirá de sustituto de la nave espacial a la que Orion se acoplaría en futuras misiones, mientras que la tripulación practica el vuelo de Orion hacia y alrededor de ella.
Encendido de motores para separación de la etapa superior de Orion: Una vez completadas las operaciones de proximidad, la tripulación utilizará el motor del sistema de maniobra orbital de Orion para alejarse de la ICPS y hacer observaciones adicionales de la etapa superior a medida que se aleja. Unos 15 minutos más tarde, la ICPS efectuará su propio encendido de motores para su eliminación, colocándose en una trayectoria para su reingreso en la atmósfera de la Tierra e incineración sobre el océano Pacífico.
Encendido de motores para elevación del perigeo: Al final del día de vuelo 1, la tripulación será despertada para realizar un encendido adicional de motores a fin de que Orion tenga la geometría orbital correcta en su encendido de motores para la inyección translunar en el día de vuelo número 2.
Inyección translunar con el motor principal de Orion: El encendido de motores para la inyección translunar es el último encendido de motores importante de la misión. Este encendido impulsa a Orion en una trayectoria hacia la Luna y la coloca en la trayectoria de retorno libre que finalmente traerá a la tripulación de regreso a la Tierra para su amerizaje. Aunque solo habrán transcurrido dos días desde el inicio de la misión, esta maniobra también sirve, esencialmente, como un encendido de motores para sacar de órbita a Orion.
Tránsito de ida a la Luna: En el transcurso de los siguientes tres días, tres encendidos más pequeños para la corrección de la trayectoria de ida, utilizando el motor del sistema de maniobra orbital de Orion, asegurarán que la nave espacial se mantenga en la trayectoria prevista para su viaje alrededor de la Luna. Justo antes de que la tripulación se vaya a dormir en el día de vuelo número 5, entrarán en la esfera de influencia lunar, donde la atracción de la gravedad de la Luna será más fuerte que atracción de la gravedad de la Tierra.
Sobrevuelo lunar: La distancia exacta de la tripulación de Artemis II a la Luna dependerá de cuándo se efectúe el lanzamiento. La Luna estará en un lugar diferente para cada una de las posibles fechas de despegue, y la distancia exacta cambiará en consecuencia, oscilando desde 6.400 a 9.650 kilómetros (4.000 a 6.000 millas) sobre la superficie lunar. Esto está más lejos de la Luna que los 129 kilómetros (80 millas) por encima de la superficie lunar que logró la misión Artemis I, pero sigue siendo decenas de miles de kilómetros más cerca de lo que ningún ser humano haya llegado en más de 50 años. A esta distancia, la tripulación verá la Luna del tamaño de una pelota de baloncesto a la distancia de un brazo extendido.
Lo más cerca de la superficie lunar que llegará la tripulación será cuando Orion vuele detrás de la Luna. En este punto, la tripulación perderá la comunicación con la Tierra de 30 a 50 minutos, dependiendo de cuándo se haya dado el lanzamiento. Durante ese tiempo, tomarán fotos y videos del lado lejano de la Luna y harán observaciones para compartirlas con los científicos en tierra una vez que recuperen la comunicación.
Regreso a la Tierra: Después de que Orion dé la vuelta alrededor del lado lejano de la Luna y salga de la esfera de influencia lunar, su trayectoria de retorno libre de bajo consumo de combustible aprovechará el campo de gravedad Tierra-Luna para atraer a Orion de regreso a la Tierra de forma natural. Al igual que en el viaje hacia la Luna, tres pequeños encendidos de motor de corrección de la trayectoria de retorno a lo largo del camino garantizarán que la tripulación esté preparada para un amerizaje seguro. El último del trío de encendidos de motor tiene lugar el día del vuelo número 10, cinco horas antes de la interfaz de entrada, una vez que la tripulación ha comenzado sus preparativos para volver a la Tierra.
Separación del módulo de tripulación del módulo de servicio: Con su trabajo finalizado, el módulo de servicio de Orion, el cual contiene los motores responsables de los encendidos que dirigen la nave espacial y la impulsan a través del espacio, se separará del módulo de tripulación. Esto expondrá el escudo térmico del módulo de la tripulación, que protegerá a los astronautas del calor de la reentrada. Luego se permitirá que el módulo de servicio se queme en la atmósfera terrestre.
Interfaz de entrada: Los motores del sistema de control de reacción del módulo de tripulación dirigirán el escudo térmico en la dirección del desplazamiento en preparación para el calentamiento máximo. Mientras aún esté a 122.000 metros, o 122 kilómetros (400.000 pies, o casi 76 millas) sobre la Tierra, Orion comenzará a sentir los efectos de la atmósfera terrestre por primera vez desde su lanzamiento. En cuestión de segundos, plasma sobrecalentado comenzará a acumularse alrededor de la nave espacial a medida que aumenta la fricción de la atmósfera circundante. Orion experimentará temperaturas de alrededor de 1.650 grados Celsius (3.000 grados Fahrenheit) y las comunicaciones con la tripulación estarán bloqueadas temporalmente por el plasma.
Amerizaje: Una vez que Orion haya superado el calor de la reentrada, la cubierta que protegía su compartimento delantero se desprende para dar paso al despliegue de los paracaídas, que comienzan a reducir la velocidad de la nave. Dos paracaídas de frenado, cada uno de siete metros (23 pies) de diámetro, se desplegarán a una altitud de 7.620 metros (25.000 pies) y desacelerarán la cápsula a 494 km/h (307 mi/h). A los 2.895 metros (9.500 pies), se desplegarán tres paracaídas piloto de 3,4 metros (11 pies) de ancho para tirar de los últimos tres paracaídas principales. El paracaídas principal de 35 metros (116 pies) de ancho reduce la velocidad de Orion de aproximadamente 209 km/h (130 mi/h) a solo 27 km/h (17 mi/h) para el amerizaje.
El módulo de tripulación puede aterrizar en posición vertical, boca abajo o de lado. Una vez en el agua, un sistema de cinco bolsas de aire de color naranja, se inflará alrededor de la parte superior de la nave espacial y girará la cápsula hasta colocarla en posición vertical, para que la tripulación pueda salir de forma segura.