Насаның тоқтатылған «Constellation» ғарыш бағдарламасы

Кіріспе

2005–2010 ж. NASA адамды ғарышқа ұшыру бағдарламасы

Констелляция бағдарламасы (қысқаша CxP) – 2005 жылдан 2009 жылға дейін АҚШ ғарыш агенттігі NASA әзірлеген адамды ғарышқа ұшыру бағдарламасы. Бағдарламаның негізгі мақсаттары – «Халықаралық ғарыш станциясын аяқтау» және «2020 жылдан кешіктірмей Айға қайта оралу» болды, ал соңғы мақсат – экипажбен Марс планетасына ұшу. Бағдарламаның логотипі бағдарламаның үш кезеңін көрсетеді: Жер (ISS), Ай және, әрі қарай, Марс. Марсқа қол жеткізу мақсаты бағдарламаның күштеуші ракеталарының атына да көрініс берді: Арес (Рим құдайы Марстың грек тіліндегі баламасы). Бағдарламаның технологиялық мақсаттарына төменгі Жер орбитасынан тыс жерде ғарышкерлердің тәжірибесін қайта қалпына келтіру және басқа планеталық денелерде адамның тұрақты болуын қамтамасыз етуге қажетті технологияларды әзірлеу кірді. Constellation бағдарламасы NASA әкімшісі Шон О’Киф және президент Джордж Буш ұсынған «Ғарышты зерттеу визиясы» бағдарламасының мақсаттарына жауап ретінде басталды. О’Кифтің ізбасары Майкл Д. Гриффин «Зерттеу жүйелерінің архитектуралық зерттеуі» деп аталған толық қарау тапсырды, ол NASA-ның «Ғарышты зерттеу визиясы» бағдарламасында белгіленген мақсаттарды қалай іске асыратынын қайта қарастырды және оның нәтижелері 2005 жылғы NASA уәкілеттік заңымен бекітілді. Заң NASA-ға «Айда тұрақты адам болуын дамытуды, оның ішінде зерттеуді, ғылымды, коммерцияны және ғарыштағы АҚШ-тың үстемдігін дамытуға ықпал ететін және болашақта Марсты және басқа да бағыттарды зерттеуге қадам ретінде берік алдын ала бағдарламаны әзірлеуді» міндеттеді. Ол содан кейін 2010 жылдың 15 сәуірінде Кеннеди ғарыш орталығындағы ғарыш саясаты жөніндегі маңызды сөйлеуінде әкімшіліктің бұрынғы мәлімдемелерін қайта қарастырды. 11 қазанда NASA-ның 2010 жылғы уәкілеттік заңына қол қойылды, ол бағдарламаны тоқтатты, ал Constellation келісімшарттары Конгресс бұрынғы міндеттемені күштен шығармайынша күшінде қалды. 2011 жылы NASA өзінің жаңа ғарышқа ұшыру жүйесінің дизайнын қабылдады.

Үлгілер

Constellation-ның басты мақсаттарының бірі – ғарыш көлігін ауыстыратын ғарыш кемелері мен көтеру құралдарын жасау еді. НАСА бағдарлама құрылған кезде-ақ екі бустерді, яғни Ares I және Ares V жобалауды бастап кеткен. Ares I миссия экипаждарын орбитаға шығару үшін ғана арналған, ал Ares V ауыр көтергіш қабілеті Ares I бустерінен жоғары жабдықтарды ұшыру үшін қолданылатын еді. Осы екі бустерден өзге, НАСА Constellation бағдарламасы кезінде пайдалану үшін тағы да бірнеше ғарыш кемелерін жасады, олардың ішінде Orion экипаж капсуласы, Жерден шығу сатысының қосымша бустері және Altair айға қондыру аппараты бар.

Орион

Орион ғарыш кемесі Constellation бағдарламасы үшін Жердің төменгі орбитасында пайдалануға арналған экипаж бөлімі ретінде жобаланды. 2006 жылдың 31 тамызында Орион жобасының бас мердігері ретінде Lockheed Martin компаниясы таңдалды, ал 2006 жылдың 15 қыркүйегінде оның негізгі жылу қалқанын жасау үшін Boeing компаниясы таңдалды. НАСА бастапқыда нақты миссияларға бейімделген Orion капсулаларын әзірлеуді жоспарлаған. Block I Orion Халықаралық ғарыш станциясына және басқа Жер орбиталық миссияларға пайдаланылатын болса, Block II және III нұсқалары терең ғарыш зерттеулері үшін жасалған. Орионның дизайны үш негізгі бөлімнен тұрады: төрт-алты экипаж мүшесін қабылдай алатын, Аполлон командалық модуліне ұқсас экипаж модулі (CM); негізгі қозғалтқыш жүйелері мен тұтынылатын материалдарды қамтитын цилиндрлі қызметтік модуль (SM); және ұшыру кезінде проблемалар туындаған жағдайда астронавттар мен экипаж модулінің ұшыру құралынан қауіпсіз шығуына мүмкіндік беретін ұшыру тоқтату жүйесі (LAS). Орион экипаж модулі онға дейін ұшуға қайта пайдалануға арналған, бұл НАСА-ға Орион экипаж модульдерінің паркін құруға мүмкіндік береді. Constellation бағдарламасы тоқтатылғанына қарамастан, Орион ғарыш кемесін әзірлеу жалғасуда, 2014 жылдың 5 желтоқсанында сынақ ұшыруы жүзеге асырылды. Орион 2022 жылы Artemis 1 бағдарламасы аясында ұшырылды және қазіргі уақытта 2024 жылы Artemis 2, 2025 жылы Artemis 3 және 2028 жылы Artemis 4 бағдарламаларында ұшу жоспарлануда, ал одан кейін 2029 жылы Artemis 5-тен бастап жыл сайынғы миссиялар жоспарлануда.

Алтай

Altair (бұрын Lunar Surface Access Module, LSAM) – ғарышкерлерді айға тасымалдауға арналған негізгі көлік құралы ретінде жобаланған. Altair дизайны алдыңғы нұсқасы – Apollo Lunar Module-ге қарағанда әлдеқайда ірі болды, көлемі шамамен бес есе артық. Ол Apollo қондыру модулімен салыстырғанда елеулі көлемге ие болды. Биіктігі 32 фут (10 м), ал қону шасси ұштарынан ұштарына дейінгі ені 49 фут (15 м) құрады. Алдыңғы үлгісі сияқты, Altair екі бөліктен тұрады: төрт адамдық экипажға арналған көтерілу сатысы; және қону шассисінен, экипаж мұқтаждықтарын (оттегі мен су) және ғылыми жабдықтарды сақтауға арналған түсіру сатысы. Apollo Lunar Module-ден айырмашылығы, Altair NASA-ның болашақ ай базасын салуға арналған аймақтары саналатын айдың полярлық аймақтарына қону үшін жобаланған. Altair, Apollo Lunar Module сияқты, қайта пайдалануға арналмаған, көтерілу сатысы қолданылғаннан кейін тасталатын еді. Altair түсіру сатысын төрт RL 10 зымыран қозғалтқышымен жабдықтау жоспарланған, олар Atlas V зымыранының Centaur жоғарғы сатысында да қолданылады. Қазіргі қолданыстағы RL 10 қозғалтқыштарынан өзгеше, бұл жаңа RL 10 қозғалтқыштары номиналды итермелеудің 10%-ына дейін төмендеуге қабілетті болды (ескі техникалық талаптар 20%-ға мүмкіндік берді), бұл Altair-ді ай орбитасына енгізу (LOI) және ай миссиясының қону кезеңдерінде пайдалануға мүмкіндік берді. Көтерілу сатысын бір қозғалтқышпен жабдықтау жоспарланған, бұл қозғалтқыш Orion CSM негізгі қозғалтқышына ұқсас немесе бірдей гиперголикалық қозғалтқыш болуы мүмкін, ол түсіру сатысын ұшыру алаңы ретінде және болашақ база құрылысы үшін платформа ретінде пайдаланар еді. Сонымен қатар, II блоктағы (айлық) Orion CSM және Altair көтерілу сатысында LOX/CH4 отынымен жұмыс істейтін қозғалтқыштарды пайдаланудың бастапқы жоспары қабылдануының ықтималдығы аз болды.

Қозғалтқыш

NASA Constellation бағдарламасының миссиялары үшін екі бөлек күшейткішті пайдалануды жоспарлаған еді – экипаж тасымалы үшін Ares I және жүк тасымалы үшін Ares V. Бұл екі ұшыру құралын олардың тиісті миссияларына оңтайландыруға, сондай-ақ Арес V-тің жалпы көтергіш қуатын тым қымбатқа бармай, айтарлықтай арттыруға мүмкіндік берер еді. Constellation бағдарламасы осылайша Аполлон бағдарламасының айға қатысты миссиялары қолданған Ай орбитасында кездесу әдісін, сонымен қатар бұрын қарастырылған Жер орбитасында кездесу әдісімен біріктірді. Күшейткіштер үшін Арес (Рим мифологиясында Марс деп аталатын грек құдайы) деген ат, жобаның Марсқа қону мақсатына сілтеме ретінде таңдалды. I және V сандары 1960 жылдардағы Сатурн зымыранына құрмет көрсету үшін таңдалған.

Арес І

Орион ғарыш кемесі Alliant Techsystems, Rocketdyne және Boeing компаниялары әзірлеген Ares I зымырасымен ("Stick") Жердің төменгі орбитасына ұшырылатын болжаныпты. Бұрын Экипаж ұшыру құралы (CLV) деп аталған Ares I, бір тұтас қатты отынды ракеталық күштеуіштен (SRB) тұратын еді, ол Space Shuttle жүйесінде пайдаланылған негізгі күштеуіштерден алынған. Оның жоғарғы бөлігінде сатылар аралық тіреу құрылысы арқылы J 2X ракеталық қозғалтқышымен жұмыс істейтін, жаңа сұйық отынмен жабдықталған екінші сатыға қосылған. НАСА Арес жобаларын олардың күтілетін жалпы қауіпсіздігі, сенімділігі және экономикалық тиімділігі үшін таңдады. НАСА Ares I төменгі Жер орбиталық зымырасын (Аполлонның Сатурн IB-ге ұқсас) әзірлеуге кірісті, бұл бастапқы Сатурн I үшін қолданылған даму философиясына оралуды білдірді – әрбір сатыны жеке-жеке сынау, бұған Джордж Мюллер қатаң қарсылық көрсетіп, Сатурн V үшін "толық жиынмен" сынауға басымдық берген болатын. 2010 жылдың мамыр айына дейін бағдарлама 2009 жылдың 28 қазанында алғашқы Ares I X бірінші сатысын ұшыруға және оны жою алдында Orion ұшыру қауіпсіздігі жүйесін сынауға қол жеткізді.

Арес V

Ares V Жердің төменгі орбитасына (LEO) шамамен жүк көтеруге қабілетті болған, бұл ғарыш мектегінің (Space Shuttle) жүк көтеру қабілетінен және Сатурн V-тің қабілетінен асып түседі. Ares V Айға шамамен жүк жеткізер еді, ал Сатурн V-тің айлық жүгі болды. Ares V конструкциясы алты RS 68 қозғалтқышынан және 5,5 сегментті SRB жұбынан тұратын. Бастапқыда Ares V үшін бес RS 25 қозғалтқышы жоспарланған, бірақ RS 68 қозғалтқыштары SSME-ге қарағанда қуаттырақ және аз күрделі болғандықтан, олар арзанға түсетін. Ares V алғашқы сегіз минут бойы қуатты ұшуды жүзеге асыратын, содан кейін Жерден шығу сатысы өзін және Altair ғарыш кемесін Жердің төменгі орбитасына Orion-ның келуін күтіп отыратын. Бағдарламаның соңына қарай аблативті салқындатылған RS 68B қозғалтқыштарының ұшыру кезінде қатты ракеталық бустерлерден шығатын ыстыққа төтеп бере алмайтыны анық болды, сондықтан НАСА RS 68-ді регенеративті салқындату үшін жаңартудың орнына RS 25 қозғалтқыштарын пайдалануды қарастыра бастады.

Жерден шығу кезеңі

Жерден шығу сатысы (ЖШС) – Жердің төменгі орбитасынан Altair жоғарғы сатысын Ай траекториясына шығаруға арналған қозғалтқыш жүйесі. Ол "Арес V" зымыранының сұйық отынмен жұмыс істейтін екінші сатысы ретінде жобаланған. "Орион" ғарыш кемесі "Арес I" зымырасымен жеке іске қосылып, содан кейін "Арес V" зымырасымен ұшырылған ЖШС/Altair комбинациясымен кездесіп, бірігіп, экипажды жеткізіп, ғарыш кемесін Айға саяхат үшін Жер орбитасында кездесу деп аталатын процесте дайындау қажет болған.

Аполлон және ғарыш шаттлдары жобаларымен салыстыру

NASA Constellation бағдарламасында әзірленген алғашқы аппараттарды бұрын Space Shuttle орындаған Жер орбитасындағы тапсырмалар үшін пайдалану жоспарланған. Бірақ X-33 және басқа да бағдарламалардан өзгеше, Constellation Аполлон және Space Shuttle бағдарламаларының концепцияларын қайта пайдаланды. Орбитаға Orion-ды шығаратын ұшу аппаратының – Ares I – құрылымы Аполлон бағдарламасының көптеген концепцияларын қолданады. Ares V ракетасында пайдалануға арналған J-2X қозғалтқышының бастапқы дизайны Аполлон дәуіріндегі Saturn V және Saturn IB ракеталарының J-2 қозғалтқышына ұқсас болуы тиіс еді. J-2X-ті жобалау кезінде NASA инженерлері мұражайларға барды, Аполлон дәуірінің құжаттамасын іздеді және Аполлон бағдарламасында жұмыс істеген инженерлермен кеңесті. Constellation бағдарламасының басқарушысы Джефф Хэнли: «Айға қону және одан ұшу механикасы көбінесе шешілген», – деді. «Бұл – Аполлонның бізге қалдырған мұрасы». Дегенмен, J-2X бағдарламасы дамыған сайын, қауіпсіздік талаптарының жаңаруы және жоғарғы сатының салмағының артуы салдарынан бастапқы J-2 дизайнын толығымен жою және J-2X үшін жаңа дизайнды қолдану қажет болды. Аполлон сияқты, Constellation да Ай орбитасында кездесу миссиясының схемасын қолданар еді, бірақ Аполлоннан өзгеше, Constellation Жер орбитасында кездесуді де пайдаланып, экипажды аппаратқа жеткізер еді. Altair деп аталатын қондырғыш Ares V ракетасында жеке ұшырылатын, бұл ракета Space Shuttle және Аполлон технологияларының негізінде құрылған. Orion да жеке ұшырылатын және Жердің төменгі орбитасында Altair-мен қосылатын. Сонымен қатар, Аполлоннан өзгеше, Orion Ай орбитасында экипажсыз қалатын, ал барлық экипаж Ай бетіне қонатын. Миссияның соңында Altair ғарыш кемесі Ай орбитасына ұшырылып, Ай орбитасында Orion ғарыш кемесімен кездесер еді. Аполлон сияқты, Orion капсуласы да атмосфераға қайта кіріп, суға қонар еді.

NASA planned to use the first vehicles developed in the Constellation Program for Earth orbit tasks formerly undertaken by the Space Shuttle. But unlike the X 33 and other programs intended to replace the Shuttle, Constellation reused concepts from the Apollo and Space Shuttle programs. The design of the launch vehicle taking Orion into orbit, the Ares I, employs many concepts from the Apollo program. The design of the J 2X engine intended for use on the Ares V booster rocket was originally to be similar to the J 2 engine of the Apollo era Saturn V and Saturn IB rockets. In designing the J 2X, NASA engineers visited museums, searched for Apollo era documentation and consulted with engineers who worked on the Apollo program. "The mechanics of landing on the Moon and getting off the Moon to a large extent have been solved," said Constellation program manager Jeff Hanley. "That is the legacy that Apollo gave us." However, as the J 2X program progressed, it became apparent that, because of revised safety requirements and the growing mass of the upper stage, it was necessary to scrap the original J 2 design completely and use a completely new design for the J 2X. Like Apollo, Constellation would have flown a lunar orbit rendezvous mission profile, but unlike Apollo, Constellation would have also employed Earth orbit rendezvous, conveying the crew to the vehicle. The lander, known as Altair, would have been launched separately on the Ares V rocket, a rocket based on both Space Shuttle and Apollo technologies. Orion would have been launched separately and would have linked up with Altair in low Earth orbit. Also, unlike Apollo, Orion would have remained uncrewed in lunar orbit while the entire crew landed on the lunar surface. Toward the end of the mission, the Altair spacecraft would have launched into lunar orbit to link up with the Orion spacecraft in lunar orbit rendezvous. Like Apollo, the Orion capsule would then have returned to Earth, re entering the atmosphere and landing in water.

Миссиялар

Аполлон бағдарламасына ұқсас, Констелляция бағдарламасының миссиялары негізгі құрылғысы – Орион ғарыш кемесінің Жердің төменгі орбитасында Халықаралық ғарыш станциясына қызмет көрсету үшін ұшуларын, сондай-ақ Altair және Жерден шығу сатысымен бірлесіп, Айдың полярлық аймақтарына экипаждық ұшуларын қамтитын болды. Жобаның соңғы мақсаты – Марсқа экипаждық ұшу еді, бірақ жоба тоқтатылған кезде осыған қатысты нақты жоспарлар болған жоқ. Дегенмен, 2008 жылдан бастап Жерге жақын астероидқа миссия жоспарлау кезеңінде болды.

Халықаралық ғарыш станциясы және Жердің төменгі орбитасына ұшу

Жеке зауыттарда өндірілгеннен кейін Арес I/Орион жиынтығының бөліктері сынақтан өтіліп, Кеннеди ғарыш орталығындағы Көлік құрастыру ғимаратында құрастырылатын болды. Құрастыру аяқталғаннан кейін және ұшыру күні белгіленген соң, жұлқылаушы транспортер толық құрастырылған жиынтықты, ұшыруды қолдау мұнарасымен және Мобильді ұшыру платформасы 1-мен бірге LC 39B-ге жеткізеді. Жұлқылаушы транспортер ұшыру алаңына жеткенде, жиынтық пен ұшыру платформасы сол жерде қалады, ал жұлқылаушы транспортер қауіпті қашықтыққа көшіріледі. Соңғы қауіпсіздік тексерулерінен кейін, жердегі экипаж екінші сатыны сұйық сутегімен (LH2) және сұйық оттегімен (LOX) толтырады, ал экипаж көп мақсатты ғарыш костюмдерін киіп, ұшыруға үш сағат қалғанда ғарыш кемесіне кіреді. Олар бекітілгеннен кейін және барлық жүйелер Кейп пен Хьюстон Миссиялық бақылау орталығындағы операторлармен тексерілгеннен кейін, Арес I ұшырылатын болды. Екі күндік орбиталық ізденістен кейін, ұшыру кезінде бастапқы жиынтығының көп бөлігін тастаған Орион ғарыш кемесі Халықаралық ғарыш станциясымен кездеседі. Хьюстоннан жасыл жарық алғаннан кейін, Орион станциямен докталды. Алты адамнан (көптегенде) тұратын экипаж ұшу барысында көптеген тапсырмалар мен жұмыстарды орындау үшін станцияға кіреді, бұл әдетте алты айға созылады, бірақ НАСА-ның міндеттеріне байланысты төртке немесе сегізге дейін қысқартылуы немесе ұзартылуы мүмкін. Міндеттері аяқталғаннан кейін, экипаж Орионға қайта кіріп, оны ХҒС-тан бөліп, станциядан шығады. Орион ХҒС-тан қауіпті қашықтыққа жеткеннен кейін, Командирлік модуль (бір рет қолданылатын сервистік модульді тастағаннан кейін) Шатлға дейінгі барлық НАСА ғарыш кемелері сияқты, жылуды ғарыш кемесінен аудару және жылдамдығын төмендету үшін аблятивтік жылу қалқанын пайдаланады. Қайта кіру аяқталғаннан кейін, алдыңғы жиынтық тасталады, екі тормоз парашюті ашылады, содан кейін 20000 фут (6096 м) биіктігінде үш негізгі парашют және азотпен (N2) толтырылған қауіпсіздік қаптары ашылады, азот қыздырғанда жануға жатпайды, бұл ғарыш кемесінің суға қонуын қамтамасыз етеді. Командирлік модуль кейінгі ұшуға дайындалу үшін жөндеуге Кеннеди ғарыш орталығына қайтарылады. Аполлон Командирлік модулінен айырмашылығы, ол тек бір ұшу үшін қолданылды, ал Орион Командирлік модулін қалыпты жағдайда теориялық түрде он рет қолдануға болады.

After being manufactured at private plants, the parts of the Ares I/Orion stack would be tested and assembled at the Vehicle Assembly Building at the Kennedy Space Center. Once assembly was completed and a launch date was set, the crawler transporter would transport the completed stack, along with the launch support tower and the Mobile Launcher 1, out to LC 39B. Once the crawler transporter reached the pad, the stack and the Launcher Platform would be left in place and the crawler transporter removed to a safe distance. After final safety checks, the ground crew would fill up the second stage with liquid hydrogen (LH2) and liquid oxygen (LOX) fuel, and the crew, wearing all purpose spacesuits, would enter the spacecraft three hours before liftoff. Once they were locked in, and after all systems were cleared by controllers at both the Cape and Mission Control in Houston, the Ares I would then launch. After a two day orbital chase, the Orion spacecraft, having jettisoned much of the initial stack during takeoff, would meet with the International Space Station. After getting the go ahead from Houston, Orion would then dock with the ISS. The six man crew (at a maximum) would then enter the station in order to perform numerous tasks and activities for the duration of their flight, usually lasting six months, but possibly shortened to four or lengthened to eight, depending upon NASA's goals for that particular mission. Once completed, the crew would then reenter the Orion, seal itself off from the ISS, and then undock from the station. Once the Orion reached a safe distance from the ISS, the Command Module (after having jettisoned the disposable service module) would re enter in the same manner as all NASA spacecraft prior to the Shuttle, using the ablative heat shield to both deflect heat from the spacecraft and to slow it down from a speed of to After reentry was completed, the forward assembly would be jettisoned, and two drogue parachutes released, followed at 20000 feet (6096 m) by three main parachutes and airbags filled with nitrogen (N2), which does not combust when exposed to heat, allowing the spacecraft to splashdown. The Command Module would then be returned to Kennedy Space Center for refurbishment for a later flight. Unlike the Apollo CM, which was used only for one flight, an Orion CM could theoretically be used up to ten times under normal operating conditions.

Айға ұшу

Аполлон миссияларынан өзгеше, Аполлон командалық және қызметтік модулі мен Аполлон Ай модулі Сатурн V зымыранымен бірге ұшырылған болатын. Ал, экипаждық Orion ғарыш кемесі экипажсыз EDS және Айға қондыру модулінен бөлек ұшырылатын болады. Ares V/Altair жиынтығы Көлік құралын құрастыру ғимаратында жиналады, содан кейін LC 39A-ға, ал Ares I/Orion жиынтығы жақын орналасқан 39B-ға тасымалданады. Ares V/EDS/Altair алдымен жоғары дөңгелек орбитаға шығарылады. Шамамен 90 минуттан кейін, Ares I/Orion экипажымен бірге дерлік сол орбитаға ұшырылады. Содан кейін Orion Altair/EDS жиынтығымен кездесіп, Жердің төменгі орбитасында бірігеді. Айға ұшуға қажетті дайындықтардан кейін, EDS 390 секунд бойы айға бағытталған инъекция (TLI) маневрін орындайды, бұл ғарыш кемесінің жылдамдығын арттырып, айға қарай итереді. Осы күйдіруден кейін EDS тасталады. Үш күндік айға қарайғы сапар барысында төрт адамнан тұратын экипаж Orion жүйелерін бақылайды, өздерінің Altair ғарыш кемесі мен оның қосалқы жабдықтарын тексеріп, Altair болашақ айлық базаға қолайлы, дерлік полюстік жерге қонуы үшін қажетті ұшу жолын түзетуге көмектеседі. Айдың жақын емес жағына жақындағанда, Orion/Altair жиынтығы Altair қозғалтқыштарын алға бағыттап, ай орбитасына ену (LOI) күйдіруін жасайды. Ай орбитасына енгеннен кейін экипаж траекторияны нақтылайды және Orion ғарыш кемесін экипажсыз ұшу үшін дайындайды, бұл төрт экипаж мүшесінің Altair көлігіне ауысып, Айға қонуына мүмкіндік береді, ал Orion олардың оралуын күтеді. Миссияны басқару орталығынан рұқсат алғаннан кейін, Altair Orion-нан ажыратылып, инспекциялық маневрді орындайды, бұл жердегі бақылаушыларға Orion-да орнатылған тікелей теледидар арқылы ғарыш кемесінде қонуға кедергі келтіруі мүмкін кез келген көрінетін мәселелерді тексеруге мүмкіндік береді (Аполлон миссияларында бұл жұмысты Командалық модульдің пилоты орындаған). Жердегі бақылаушылардан бекіту алғаннан кейін екі кеме қауіпсіз қашықтыққа бөлінеді және Altair түсіру қозғалтқыштары бұрын ұшқышсыз ғарыш кемесі таңдаған алдын ала белгіленген жерге түсу үшін қайтадан іске қосылады. Қонудан кейін экипаж ғарышқа шығуға арналған киімдерін киіп, бес-жеті айлық EVA-ның біріншісіне кіріседі, үлгілер жинап, эксперименттерді орнатады. Айға жасалған сапарларын аяқтағаннан кейін экипаж Altair-ге кіріп, беттен көтерілу үшін көтерілу сатысының қозғалтқышын іске қосады, ал түсіру сатысын ұшыру платформасы ретінде пайдаланады (және оны болашақ база құрылысы үшін платформа ретінде қалдырады). Орбитаға енгеннен кейін Altair күтіп тұрған Orion ғарыш кемесімен кездесіп, бірігеді, ал экипаж Айда жиналған үлгілермен бірге Orion-ға қайта оралады. Altair-ден ажыратылғаннан кейін экипаж Жерге оралу үшін трансжерлік инъекция (TEI) күйдіруін орындайды. Екі жарым күндік сапардан кейін экипаж қызмет көрсету модулін тастап кетеді (ол атмосферада жануға мүмкіндік береді), ал CM Жер атмосферасына арнайы қайта кіру траекториясын пайдаланып кіреді. Содан кейін экипаж модулі жаңарту үшін Кеннеди ғарыш орталығына қайтарылады, ал ай үлгілері талдау үшін Джонсон ғарыш орталығының (JSC) Айды қабылдау зертханасына жіберіледі.

Unlike the Apollo missions, where both the Apollo command and service module and the Apollo Lunar Module were launched together on the Saturn V rocket, the crewed Orion spacecraft would be launched separately from the uncrewed EDS and lunar lander. The Ares V/Altair stack would be assembled at the Vehicle Assembly Building and then transported to LC 39A, and the Ares M/Orion stack would be transported to the adjacent Pad 39B. The Ares V/EDS/Altair stack would be launched first, into a high circular orbit. Approximately 90 minutes later, the Ares I/Orion would then launch with the crew into a nearly identical orbit. The Orion would then rendezvous and dock with the Altair/EDS combination already in low Earth orbit. After the necessary preparations for lunar flight, the EDS would fire for 390 seconds in a translunar injection (TLI) maneuver, accelerating the spacecraft to After this burn, the EDS would be jettisoned. During the three day trans lunar coast, the four man crew would monitor the Orion's systems, inspect their Altair spacecraft and its support equipment, and correct their flight path as necessary to allow the Altair to land at a near polar landing site suitable for a future lunar base. Approaching the lunar far side, the Orion/Altair combination would orient the Altair's engines forward and make the lunar orbit insertion (LOI) burn. Once in lunar orbit, the crew would refine the trajectory and configure the Orion spacecraft for uncrewed flight, allowing all four crew members to transfer to the Altair vehicle and land on the Moon, while the Orion waits for their return. Upon receiving clearance from Mission Control, the Altair would undock from the Orion and perform an inspection maneuver, allowing ground controllers to inspect the spacecraft via live TV mounted on Orion for any visible problems that would prevent landing (on Apollo this was done by the Command Module Pilot). After receiving approval from ground controllers, the two craft would separate to a safe distance and the Altair's descent engines would fire again for powered descent to a pre determined landing spot previously selected by uncrewed spacecraft. Upon landing, the crew would put on their extravehicular activity (EVA) spacesuits and commence the first of five to seven lunar EVAs, collecting samples and deploying experiments. After completing their Lunar Sortie operations, the crew would then enter the Altair and fire the ascent stage engine to lift off from the surface, using the descent stage as a launchpad (and leaving it as a platform for future base construction). Upon entering orbit, the Altair would rendezvous and dock with the waiting Orion spacecraft, and the crew would then transfer, along with samples collected on the Moon, back to the Orion. After jettisoning the Altair, the crew would perform the Trans Earth Injection (TEI) burn for the return trip to Earth. After a two and a half day coast, the crew would jettison the Service Module (allowing it to burn up in the atmosphere) and the CM would reenter the Earth's atmosphere using a special reentry trajectory designed to slow the vehicle from its speed of to and thus allow a Pacific Ocean splashdown. The Crew Module would then be flown back to Kennedy Space Center for refurbishment, while lunar samples would be routed to the Johnson Space Center's (JSC) Lunar Receiving Laboratory for analysis.

Орион Марс миссиясы

НАСА-ның Constellation бағдарламасының түпкі мақсаты – 2030 жылдары Марсқа адамдарды апаратын экипаждық миссия, бұл 1960 жылдардағы Apollo бағдарламасының рухани жалғасы болмақ. Миссия Constellation жобасының құрал-жабдықтарын пайдалануды көздеді, негізінен Orion ғарыш кемесі (немесе Orion негізіндегі нұсқасы) және Ares V жүк тасымалдау құралын. 2009 жылы Constellation ұшыру құралдарын пайдалана отырып жасалған Дизайндық анықтамалық архитектура 5.0 жобалау зерттеуі аяқталды. DRA 5.0 бойынша Марсқа миссияны жүзеге асыру үшін экипажды ұшыруға Ares I зымыратымен қатар, Ares V зымыратын бірнеше рет ұшыру қажет болар еді. Бірінші Марсқа ұшыру мүмкіндігінде екі жүк көлігі Жер орбитасына шығарылып, оларды Марсқа жеткізу үшін әрбір жүкке ядролық жылулық зымыран сатысы қоса тіркелер еді. Балама ретінде, химиялық (әсіресе сұйық сутек/сұйық оттегі) отыны бар сатыларды қолдануға да болар еді, бірақ бұл көбірек ұшыру талап етер еді. Бір жүк көлігінің құрамына Марсқа ұшуға арналған аппарат (MAV) және MAV үшін отын өндіруге қажетті жергілікті ресурстарды пайдалану жабдықтары кіретін еді. Екінші жүк – ғарышкерлердің Марс бетінде болу кезеңінде тұратын модуль. Келесі ұшыру мүмкіндігінде, біріншісінен 26 ай өткен соң, экипаж Жер орбитасында құрастырылған ядролық жылулық зымыран және отын модульдерімен жабдықталған планетааралық тасымалдау көлігінде Марсқа баратын. Марсқа жеткен соң, экипаж орбитадағы Марс модулімен байланысып, Марсқа қонақтайтын болып, 500 күн бойы зерттеулер жүргізер еді. Экипаж MAV арқылы Марс орбитасындағы планетааралық көлікке оралып, содан кейін Жерге қайта оралу үшін оны пайдаланар еді. Миссия Orion капсуласының атмосфераға қайта кіруімен және қонуымен аяқталар еді.

Буш әкімшілігі

2004 жылдың 14 қаңтарында президент Джордж Буш НАСА-дан Халықаралық ғарыш станциясы аяқталғаннан кейін және ғарыш шаттлдары бағдарламасының 2010 жылы жоспарланған тоқтатылуынан кейін адамдармен ғарыш кеңістігін зерттеуді жалғастыру жөніндегі ұсыныс әзірлеуді сұрады. Бұл ұсыныс "Айда адамның тұрақты қатысуын құру" және "әрі қарайғы ғарыш зерттеулерінің құнын едәуір төмендету" мақсатын көздеді. Бұл жобаға "ай топырағын жинап, оны ракета отынына немесе тыныс алуға қажетті ауаға айналдыру" кіретін болды. Буш пікірінше, алынған тәжірибе "жаңа тәсілдер мен технологиялар мен жүйелерді әзірлеуге және сынауға" көмектесер еді. НАСА саясаттың бастапқы құны 2025 жылға дейін 230 миллиард долларға (2004 жылғы доллармен) жетеді деп бағалады, оның ішінде Коммерциялық Экипаж және Жүк бағдарламасы да бар, ол Constellation бағдарламасынан бөлек. Дегенмен, шешілмеген техникалық және жобалау мәселелері НАСА-ға нақты баға беруге мүмкіндік бермеді. Тексеру нәтижесінде, егер бастапқы кестеге сәйкес келсе, Constellation мақсатына жету үшін шамамен 150 миллиард доллар қажет болады деген қорытындыға келді. 2009 жылы президент Обама тапсырған тағы бір тексеруде Айға қайта оралу да, Марсқа адамдармен ұшу да НАСА-ның қазіргі бюджетіне сыймайтындығы көрсетілді. Аугустин тобы екі негізгі бағытты (Ай және терең ғарыш), үш түрлі Супер ауыр ұшыру құралын және жанармай қоймалары бойынша жұмыстарды қамтитын берік ғылыми-зерттеу және әзірлеу бағдарламасын ұсынды. Есепті қарағаннан кейін және Конгресс алдындағы куәліктен кейін Обама әкімшілігі Constellation бағдарламасын 2011 жылғы АҚШ федералды бюджетінен алып тастауға шешім қабылдады. 2010 жылдың 1 ақпанында президент ұсынған бюджет жарияланды, онда жобаға қаржы қарастырылмады және ол 2011 жылдың 15 сәуірінде заң күшіне енді. 2010 жылдың 15 сәуірінде президент Обама Флоридада ғарыш конференциясын өткізді. Бұл президент әкімшілігінің 2011 жылғы бюджеттен Constellation бағдарламасын шығарып тастағаны үшін қатты сынға ұшыраған кезде болды. Конференцияда президент Обама және жоғары лауазымды шенеуніктер, сондай-ақ ғарыш саласының жетекшілері АҚШ-тың адамдармен ғарышқа қатысты күш-жігерінің болашағын талқылады және Аугустин тобының "Марсқа икемді жол" опциясын ұстанған НАСА-ның жоспарын жариялады, президент Обаманың бұрынғы ұсынысын өзгертіп, Орион капсуласын ХҒС-ның қосымша жүйесі ретінде дамытуды жалғастырды және жаңа Супер ауыр ұшыру құралын жобалаудың мерзімін 2015 жылға белгіледі. 2010 жылдың қазан айында НАСА-ның 2010 жылға арналған заң жобасы қол қойылды, ол Constellation бағдарламасын тоқтатты. Алайда, бұрынғы заңнама Constellation келісімшарттарын 2011 жылға арналған жаңа қаржыландыру заң жобасы қабылданғанға дейін күшінде қалдырды. 2022 жылдан бастап Боингтің Starliner ғарыш кемесінің әзірлеу жұмыстары сол мақсатта жалғастырылуда. Сонымен қатар, АҚШ Әуе күштерінің "Дамытылған Жұмсалғыш Ұшыру Құралдары" бағдарламасындағы ұшыру құралдарына адамдарды тасымалдауға қабілеттілік талабы қойылуда. Жекеменшік ғарыш кемелері де Коммерциялық Жеткізу қызметтері бағдарламасы аясында ХҒС-қа жүк жеткізуде. Орион ғарыш кемесі мен Арес V (сондай-ақ Юпитер DIRECT зымыран отбасы) 2010/2011 жылдары ғарышқа ұшыру жүйесінің негізгі жүгі ретінде қайта жаңартылып, қайтадан бекітілді, ал бағдарлама 2017 жылы Артемида бағдарламасы ретінде ішінара жаңғыртылды.

On January 14, 2004 President George W. Bush requested that NASA develop a proposal for continued crewed space exploration after the completion of the International Space Station and the planned retirement of the Space Shuttle program in 2010. This proposal was to be a way to "establish an extended human presence on the Moon" to "vastly reduce the costs of further space exploration." Included in this would be the "harvesting and processing of lunar soil into rocket fuel or breathable air." According to Bush, experience gained could help "develop and test new approaches and technologies and systems"

NASA estimated that the original policy would cost $230 billion (in 2004 dollars) through 2025, including the Commercial Crew and Cargo program, which is separate from the Constellation program. However, unsolved technical and design challenges made it impossible for NASA to provide a conclusive estimate. A review concluded that it would cost on the order of $150 billion for Constellation to reach its objective if adhering to the original schedule. Another review in 2009, ordered by President Obama, indicated that neither a return to the Moon nor a crewed flight to Mars was within NASA's current budget. The Augustine panel proposed various options, that included two primary destination points (the Moon and deep space), three different types of Super Heavy Launch vehicles, and a robust research and development program that would include work on propellant depots. After reviewing the report, and following congressional testimony, the Obama administration decided to exclude Constellation from the 2011 United States federal budget. On February 1, 2010, the President's proposed budget was released, which included no funding for the project, and it became law on April 15, 2011. President Obama hosted a Space Conference on April 15, 2010, in Florida. This came at a time when the president's administration was being criticized considerably for leaving the Constellation Program out of the 2011 budget. At the conference, President Obama and top officials, as well as leaders in the field of spaceflight, discussed the future of U. S. efforts in human spaceflight and unveiled a plan for NASA that followed the Augustine Panel's "Flexible Path to Mars" option, modifying President Obama's prior proposal to include the continuing development of the Orion capsule as an auxiliary system to the ISS and setting the year 2015 as the deadline for the design of a new Super Heavy Launch Vehicle. In October 2010, the NASA authorization bill for 2010 was signed into law which canceled Constellation. However, previous legislation kept Constellation contracts in force until passage of a new funding bill for 2011. while as of 2022 development continues on Boeing's Starliner spacecraft for the same purpose. Furthermore, it seeks human rating for the launch vehicles in the United States Air Force's Evolved Expendable Launch Vehicles program. Private spacecraft are also operating under the Commercial Resupply Services program bringing cargo to ISS. The Orion spacecraft and Ares V (also Jupiter DIRECT family of rockets) was modified and reauthorized in 2010/2011 as the main payload of the Space Launch System, and the Space Launch System, and the program was partially revived as the Artemis program in 2017.