År 2007, när Constellation-programmet för att återvända till månen fortfarande var rekordprogrammet för NASA, började en grupp från Lockheed Martin att undersöka hur de kanske kunde använda månekapseln i Orion för att skicka människor på uppdrag till en asteroid. Ursprungligen var denna plan - kallad Plymouth Rock - bara en studie för att se hur ett asteroiduppdrag med Orion eventuellt skulle kunna fungera som ett komplement till baslinjen i Constellations månmissionsplaner.
Nu har det förvandlats till mycket mer.
Tack vare John O’Connor från NASATech.net kan vi visa er några vyer över Orion MPCV inuti Lockheed Martins anläggningar i Boulder, Colorado. Om du klickar på bilderna kommer du till NASATech-webbplatsen och extremt stora versioner av bilderna som du kan panorera runt och se otroliga detaljer om MPCV och byggnaden.
Efter att ha avbrutit Constellation i februari 2010, beskrev President Obama två månader senare att skicka astronauter till en närliggande asteroid år 2025 och åka till Mars i mitten av 2030-talet.
I maj 2011 bekräftade NASA att centrumet för dessa uppdrag kommer att vara Orion - nu kallad Orion MultiPurpose Crew Vehicle. Det repurposed Lunar fordonet skulle nu gå till en asteroid, precis som Josh Hopkins och hans team från Lockheed Martin föreställde i sin Plymouth Rock-studie.
Hopkins är den huvudsakliga utredaren för avancerade mänskliga prospekteringsuppdrag, ett team av ingenjörer som utvecklar planer och koncept för en mängd framtida mänskliga prospekteringsuppdrag.
"Normalt när du tar ett rymdskepp eller en hårdvara som har utformats för ett jobb och du försöker ta reda på hur du använder det för ett annat jobb, upptäcker du att det finns alla dessa detaljer som inte fungerar helt rätt, ”Hopkins berättade för Space Magazine. "Men vi blev positivt överraskade att när vi tog denna månversion av Orion och använde den på ett asteroideuppdrag, är det ett riktigt flexibelt och kapabelt fordon och många krav för månmissionen matchar ganska bra med asteroideuppdraget."
Plymouth Rock-designen krävde att två speciellt modifierade rymdfarkoster från Orion anslöt näsa mot näsa för att ge tillräckligt med bostadsyta, framdrivning och livstöd för två astronauter på väg till en asteroid. Men NASA har sagt att MPCV kommer att användas främst för lansering och inträde medan en större bostadsmodul skulle anslutas till MPCV för att göra det möjligt för en besättning på 4 att resa till djupa rymden.
Shuttle-astronauten Tom Jones var imponerad av Plymouth Rock-konceptet, men vet att ett större följeslagare kommer att behövas för en resa till en asteroid. "Plymouth Rock är den minimalistiska metoden att göra ett asteroiduppdrag," sade han. "Det är ett sätt att lösa redundansproblemet på kort sikt."
Men till och med att utveckla en miljö i rymden kan vara en fråga om att packa om saker vi redan har. ”Hab-modulen kan härledas direkt från vad vi har gjort för rymdstationen, eller det kan vara en kommersiell uppblåsbar som från Bigelow, så det kan prövas av en kommersiell station eller hotell under de kommande tio åren, så det skulle demonstreras teknik, ”sa Jones.
"I grund och botten är avvägningen mellan en större livsmodul i rymden kontra den dubbla Orion-metoden att genom att ha en separat livsmiljö har du mer bostadsyta, mer lagringsutrymme, och det finns potential att det skulle vara bättre för att utföra rymdpromenader," sa Hopkins. "Men då måste du investera kostnaderna för att utveckla det systemet."
Hopkins tillade att när han och hans team ursprungligen tänkte Plymouth Rock-uppdraget, försökte de ta reda på hur de skulle göra ett asteroiduppdrag för så lite som möjligt. Att använda två Orions var billigare än att utveckla en modul specifik för en asteroiduppdrag.
"För Plymouth Rock hade vi skrivit ut behovet av att i princip öka mängden mat, vatten, syre och förvaring i rymdskeppet, och en del av detta åstadkoms genom att ha två rymdskepp," sade Hopkins.
För tillfället har NASA ännu inte förändrat många av kraven för MPCV från vad de tidigare var för månfordonet, och när uppdragets design utvecklas, så kan MPCV också. Men än så länge verkar månkonstruktionen fungera och Hopkins sa att det redan finns flera designfunktioner i Orion som gör den mycket kapabel som ett fordonsutrymme.
För månmissioner var Orion designad för i princip 21 dagar med en besättning ombord som går från jorden till månen och tillbaka och har ungefär en sex månaders ”loiter period” medan besättningen var nere på månens yta. Det scenariot skulle fungera för ett asteroideuppdrag, eftersom en besättningsflyg till en asteroid troligen skulle handla om en sex-månaders tur och retur beroende på destinationen.
"Så i saker som tillförlitlighet, läckage i atmosfären i kabinen och skydd mot strålning och mikrometeoriter är Orion redan utformat för uppdrag av 6-7 månader för hårdvaran," förklarade Hopkins. "Det är bara inte utformat för att ha människor under så lång tid."
Orion har solpaneler snarare än bränsleceller som Apollo, som möjliggör längre uppdrag. En annan stor försäljningspunkt är att MPCV är utformad för att vara tio gånger säkrare under upp- och inresa än sin föregångare, rymdfärjan.
"Återföringshastigheterna är bara lite snabbare för ett asteroideuppdrag än ett månmission," sade Hopkins, "men nuvarande det termiska skyddssystemet vi har borde kunna hantera det."
Inuti MPCV är 9 kubikmeter bebörlig volym. "Det är inte den totala trycksatta volymen för strukturen, men det utrymme som finns kvar efter datorer, säten, leveranser är alla redovisade," sade Hopkins. "Det är ungefär dubbelt så stort som en modern passagerarbil, som en Toyota Sienna."
En stor utmaning är att ta reda på hur man använder varje krik och krona för att paketera en massa förnödenheter i en liten mängd utrymme, eftersom Orion kan fungera som ett lagerrum av sortering. "Vi tror att det är möjligt," sade Hopkins. "Vi har gjort första beräkningar som vi kan packa en rimlig mängd volym men det skulle vara en ganska snäv passform och vi måste också tänka på de sekundära saker som måste inkluderas, så det är det arbete som pågår."
Logistiskt kan Orion MPCV till och med stödja att göra en EVA från luckan på kapseln.
"Vi har en lucka som är tillräckligt stor för att en astronaut i en rymdräkt kan komma ut," sade Hopkins, "och de inre systemen i rymdskeppet är utformade för att tolerera att kabinen är trycksatt. Vi litar inte på luftcirkulation för att föra värmen bort från elektroniken - de har sina egna kylplattor för att ta bort värmen. Rattarna är utformade för att manipuleras med rymdsäckhandskar på, inte bara med bara händer. Många av dessa funktioner fungerade bara för att vara ganska tillämpliga på asteroideuppdraget eftersom det var utformat för en liknande uppsättning uppdragskrav. ”
Hopkins känner till kraven och kapaciteten Orion, liksom livsmiljön i rummet kommer sannolikt att förändras över tid, beroende på destinationen och tidslinjen. ”Om planen är att åka till månarna i mars eller avlägsna asteroider relativt snart, säger i slutet av 2020-talet eller början av 2030-talet, kanske du går vidare och bygger en relativt stor, kapabel i rymdmiljö, eftersom du definitivt kommer att behöva det för dem mer avlägsna uppdrag. Men om idén skulle gå till de enklaste asteroiderna för att komma till och göra det relativt snart, kan du hålla dig till en mindre enklare livsmodul, eller kanske till och med tvilling-Orion-strategin. "
När MPCV kommer tillbaka från ett uppdrag till en asteroid, kommer det sannolikt att landa i Stilla havet. NASA har börjat några vid NASA: s Langley Research Center för att certifiera fordonet för vattenlandningar. Ingenjörer har tappat en MPCV-mockup på 22 000 pund i bassängen. Testobjektet liknar storlek och form som MPCV, men är mer styvt så att det tål flera droppar. Varje test har en annan dropphastighet för att representera MPCV: s möjliga inträdesförhållanden under vattenlandningar.
Så medan dessa tester händer och medan Hopkins och hans team från Lockheed Martin arbetar med och testar Orion MPCV, försöker NASA fortfarande att besluta om ett tunglift-lanseringssystem som kan föra människor bortom låg jordbana och de har inte namngivit vem som helst för att leda utformningen av ett mänskligt uppdrag till en asteroid. NASA: s webbplats har inte ens någon officiell information om ett mänskligt asteroiduppdrag; den nämner bara "bortom låg jordbana" som nästa stopp för människor.
"Vi pratar om något som kommer att hända 2025 så vi har inte ens beslutat om ett rymdskepp ännu", sa Michael Braukus från NASA: s utforskningssystemets uppdragsdirektorat via ett telefonsamtal. ”Vi planerar att asteroidmissionen ska ske; det är bara att vi inte har utsett en person som ska vara ansvarig för själva asteroidmissionen. Vi har Orion MPCV under uppbyggnad och vi väntar på beslutet om ett rymdskyttesystem, som kommer att vara raketen som kommer att transportera den till djupa rymden, och vi fortskrider vägen, men har inte nått någon punkt ännu där vi faktiskt har tilldelat någon att börja utveckla uppdraget. ”
Så det verkar vara NASA: s nuvarande största hinder för ett mänskligt asteroiduppdrag: att besluta om rymdstartsystemet.
Tidigare artikel i denna serie: Human Mission to a Asteroid: Why Should NASA Go?
Du kan följa Space Magazine seniorredaktör Nancy Atkinson på Twitter: @Nancy_A. Följ Space Magazine för de senaste nyheterna om rymden och astronomin på Twitter @universetoday och på Facebook.
