1961, een Amerikaanse astronaut bereikte voor het eerst de ruimte en vloog door de hemel in een druppelvormige capsule.

Vanaf dat moment, mensen zijn naar de maan gevlogen, creëerde ruimtevliegtuigen en ontwierp raketten die terugkeren naar de aarde voor precisielandingen. Maar wanneer astronauten volgend jaar voor het eerst in zes jaar van Amerikaanse bodem opstijgen, hun voertuig naar keuze zal een andere capsule zijn.

Boeing Co. en SpaceX vertrouwen op het beproefde ontwerp, aangezien de twee bedrijven elk ruimtevaartuigen ontwikkelen onder NASA-contracten om astronauten naar het internationale ruimtestation te vervoeren.

Ondanks de gestroomlijnde ruimteschepen van sciencefiction-fantasieën of het bekende gevleugelde lichaam van de shuttle, ingenieurs zijn keer op keer teruggekeerd naar de schijnbaar onhandige capsule om een ​​eenvoudige reden:het werkt.

"De capsule is een zeer duurzame technologie, " zei Matthew Hersch, assistent-professor in de geschiedenis van de wetenschap aan de Harvard University. "Het is misschien niet romantisch om te vliegen, maar het brengt je veilig heen en terug."

Sinds het einde van het shuttleprogramma, de VS heeft vertrouwd op Rusland om zijn astronauten van en naar het ruimtestation in het Sojoez-ruimtevaartuig te vervoeren, een andere capsule.

Boeing en SpaceX zeiden dat ze er zeker van zijn dat hun voertuigen volgend jaar zullen vliegen, ondanks recente rapporten van het Amerikaanse Government Accountability Office, waarin werd opgemerkt dat vertragingen voor de twee bedrijven de eerste testvluchten voorbij de oorspronkelijke deadline hebben geduwd.

Het nieuwe ruimtevaartuig heeft een aantal functies die niet beschikbaar waren op eerdere capsules:aanraakschermen, grote ramen, krachtigere elektronica en lichtere materialen.

Ook de ruimtepakken die astronauten gaan dragen zijn afgeslankt. SpaceX heeft verschillende foto's van zijn ruimtepak vrijgegeven, waarvan Chief Executive Elon Musk zei dat het werd getest om ervoor te zorgen dat astronauten veilig zouden blijven, zelfs als de druk in de capsule plotseling zou dalen. Boeing's "Boeing blue" ruimtepak is ongeveer 40 procent lichter dan eerdere pakken, en de handschoenen zijn speciaal ontworpen om astronauten te laten communiceren met touchscreens.

In de begindagen van het Amerikaanse ruimteprogramma, astronauten betreurden het rijden in alles dat zo'n beperkte menselijke controle mogelijk maakte. De naam lenen van iets dat je slikt, versterkte de aantrekkingskracht niet.

aanvankelijk, er was veel enthousiasme om die ruimtevaartuigen op vliegtuigen te laten lijken, maar het was moeilijk om vleugels te maken die door verschillende delen van een missie konden navigeren en de hitte van de terugkeer konden overleven, zei Hersch.

Elk ruimtevaartuig dat geschikt is om mensen te vervoeren, heeft specifieke vereisten. Het moet efficiënt zijn in zijn volume met voldoende ruimte voor alle noodzakelijke levenssystemen, maar een zo laag mogelijke massa hebben. Het moet ook enorme G-krachten weerstaan, druk en hitte tijdens lancering en terugkeer.

Het hitteschild op de stompe capsule, licht gebogen bodem helpt de bemanning te beschermen als het voertuig opnieuw de atmosfeer binnenkomt.

Capsules zijn aerodynamisch stabiel wanneer ze met supersonische snelheden reizen tijdens de terugkeer en vereisen weinig manoeuvreren om in geval van nood terug te keren naar de aarde. waardoor ze "inherente stabiliteit, " zei David Giger, senior directeur van Dragon Development Engineering bij SpaceX.

"Wat echt interessant is aan het capsuleontwerp, is dat het aerodynamisch efficiënt is, zowel bij het stijgen als bij het dalen, " zei David Barnhart, directeur van het USC Space Engineering Research Center. "Er is maar één gebeurtenis nodig om het terug te halen, wat in wezen een herintreding is, en dat is goed omdat het bewegende delen en complexiteit minimaliseert."

Bij het maken van ruimtevaartuigen voor NASA's commerciële bemanningsprogramma, zowel Boeing als SpaceX hebben voortgebouwd op het voorbeeld van hun voorgangers.

Boeing construeerde zijn ontwerp op basis van enkele gegevens uit de jaren 50 en 60 van Mercury en Gemini, evenals NASA's Orion, een ruimtevaartuig voor de bemanning dat voor het eerst in 2014 vloog en in 2019 de ruimte in zal vliegen bovenop de Space Launch System-raket van het bureau.

Rob Adkisson, Boeing's hoofdingenieur voor het commerciële bemanningsprogramma, zei dat het compacte capsuleontwerp van de CST-100 Starliner overeenkomt met zijn missie als "people mover, ' vergeleken met de grotere spaceshuttle die in wezen fungeerde als een 'vrachtwagen heen en weer'.

"Het lijkt veel op Tweelingen en Mercurius, ' zei hij over de Starliner. 'Maar het is toch een beetje anders.'

De Starliner van de Chicago-ruimtevaartreus zal de ruimte in schieten op een Atlas V-raket voordat hij autonoom wordt ingezet en aan het ruimtestation wordt aangemeerd. Bij terugkeer naar de aarde, het ruimtevaartuig zal zijn servicemodule overboord gooien, zet parachutes in om te vertragen en het hitteschild te laten vallen, zodat de airbags van het voertuig kunnen worden opgeblazen voor een zachtere landing op de grond.

Mannequins die tijdens een recente test op de Starliner reden, werden "nauwelijks verdrongen" van binnen, zei Adkisson. De capsule is ontworpen om 10 keer opnieuw te worden gebruikt.

Een versie van de capsule wordt getest in een Boeing-faciliteit buiten Los Angeles, waar ruimtestructuren voor het Apollo-programma, de originele Delta- en Delta II-raketten en delen van het ruimtestation werden ook ontruimd voor hun missies. De CST-100 Starliner-capsule zal in juni 2018 zijn debuuttestvlucht maken, met een bemande testvlucht twee maanden later.

"Je ontwerpt robuuste marges in wat je doet, laten zien dat alles werkt zoals we het verwachten, " Adkisson said. "That gives us a lot of confidence and gives our customer a lot of confidence that we've got it nailed."

One major development is the fine-tuning of the capsule's heat protection. The Starliner's base heat shield has an ablator, a proprietary material that absorbs energy on re-entry and only chars "like a marshmallow, " said David Schiller, leader of Boeing's commercial crew aerostructures integrated product team.

The base heat shield and its four backshells located around the crew vehicle are made of composite materials. A glass-phenolic honeycomb core is wedged between the composite layers, like an ice cream sandwich, to provide high strength while staying lightweight. The entire vehicle is covered with thermal protection, including a type of woven ceramic "blanket" similar to the ones used on the space shuttle, and ceramic tiles on the backshells to deflect heat.

Like Boeing, SpaceX also looked to previous capsules when it first embarked on its Dragon spacecraft.

Vroeger, the company, headquartered near LA, was still very young, so engineers looked at the legacies of the Mercury, Gemini and Apollo programs. The lessons are incorporated in its Dragon 2 crew transporter capsule, along with those learned from developing SpaceX's Dragon 1 vehicle, currently used by NASA to take supplies to the space station.

The Dragon 2's abort system is a marked change from the capsule used in the Apollo program, which used a rocket on a tower located at the top of the capsule and was discarded on the way up to orbit. SpaceX's launch abort system can be used at any time during the ascent and stays on the capsule so it can be recovered on splashdown - part of the company's emphasis on reusability, said Giger of SpaceX.

Dragon 2 will also utilize more advanced avionics technology than was possible during the Apollo missions - the capsule's avionics draw less than half the power of the Apollo spacecraft and lunar module combined - and the avionics are smaller and can be consolidated into fewer numbers of components. The most obvious examples are the touch-screen displays inside the capsule.

The SpaceX capsule will also utilize more automation, such as its docking ability, to improve safety and allow the crew to focus on crucial tasks, Giger said. The company is also working on developing the capsule's precision landing capability in the ocean so recovery crews can arrive within minutes.

"Just because it looks like a capsule does not mean the inherent technology is the same, " Giger said.

Dragon 2, which will ride into space on a Falcon 9 rocket, is set to make its first test flight in February 2018, and a crewed flight will come four months later.

Ondertussen, the capsule's hardware is going through qualification testing and software is being developed and evaluated, said Garrett Reisman, director of space operations at SpaceX and a former NASA astronaut who flew on two space shuttle missions.

"We're trying to take a giant leap forward in safety, " Reisman said. "We have the opportunity to do that through design, improvements in technology and also by leveraging all the history that our partner NASA brings to the table ... to make sure we don't repeat mistakes made in the past."

© 2017 Los Angeles Times
Gedistribueerd door Tribune Content Agency, LLC.