Kiedy Amerykanie ponownie wyślą człowieka w kosmos?

0

Wahadłowce odeszły właśnie na zasłużoną emeryturę, zatem nasuwa się pytanie: co dalej z amerykańską astronautyką załogową w epoce “powahadłowcowej”?

Prom kosmiczny Atlantis ląduje – 21 lipca 2011 / Credits – NASA

{jathumbnail off}

Rosyjskie Sojuzy 2011-2014/2015/2016 (?)
Kolejny amerykański astronauta wystartuje w kosmos już we wrześniu bieżącego roku na pokładzie rosyjskiego statku Sojuz TMA-22. Przez kolejne lata jedynie Sojuz będzie dostarczać ludzi na pokład Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) – planuje się średnio cztery loty tej rosyjskiej kapsuły rocznie. Jak długo tylko Rosjanie będą w stanie dostarczać ludzi na ISS?

Sojuz TMA-02M zbliża się do ISS - 09.06.2011 / Credits - NASA TV
Sojuz TMA-02M zbliża się do ISS – 09.06.2011 / Credits – NASA TV

Amerykańskie konstrukcje nowej generacji kiedy i jakie?
Kiedy nastąpi kolejny start amerykańskiego statku kosmicznego? Po ostatnim locie wahadłowca w ramach programu STS (Space Transportation System) znowu nastąpiła luka w programie załogowym NASA, podobnie jak niemal 40 lat temu po zakończeniu programu Apollo oraz powstałego na jego bazie programu Skylab. Wówczas czekano na opóźniającą się budowę wahadłowców, obecnie na statki MPCV Orion. Jest jednak poważna różnica: w obecnej sytuacji w powstałą lukę usiłuje wkroczyć kilka prywatnych firm, które chcą na tym zarobić. Zadanie to z technicznego punktu widzenia wydaje się już być możliwe do zrealizowania. Co więcej, NASA wspiera takie prace również finansowo w ramach programu CCDev (Commercial Crew Development).

Jest jeszcze jedna istotna różnica w stosunku do sytuacji sprzed 40 lat. Wówczas otwierał się nowy etap w rozwoju astronautyki, nie tylko załogowej. Promy kosmiczne stwarzały jakościowo całkiem odmienne warunki podróżowania w kosmos, zbliżając nas do czasów, gdy loty na orbitę staną się codziennością. Oczekiwania te zostały spełnione w niewielkim tylko stopniu. Okazało się, że budowa promów kosmicznych niemal przerosła ówczesne możliwości techniczne, a, co za tym idzie, eksploatacja promów okazała się bardzo kosztowna – znacznie droższa niż korzystanie z tradycyjnych rakiet nośnych. Promy były wrażliwe na wiele czynników, w tym meteorologicznych, stąd wielokrotne przekładanie startów. Obecnie wracamy do koncepcji statków kosmicznych w formie wracających na spadochronach na ziemię lub wodujących kapsuł wyposażonych w ablacyjne osłony termiczne. Rozwiązanie to okazało się najtańsze i najbardziej niezawodne, o czym świadczy przykład rosyjskich Sojuzów, które od ponad 40 lat z powodzeniem transportują astronautów wielu krajów, w tym Amerykanów, na orbitę i z powrotem. Pomimo awarii podczas lądowań na samym początku programu (Sojuzy 1 i 11) są one bezpiecznie, choć nie można oprzeć się wrażeniu pewnej toporności.

Komercyjni producenci zakładają, że nowe kapsuły będą używane wielokrotnie, co odróżnia je od wszystkich wcześniej zaprojektowanych. Trudno ocenić, na ile ta odzyskiwalność okaże się ekonomicznie uzasadniona. Warto jednak zaznaczyć, że wśród nowych konstrukcji znajdują się nie tylko kapsuły. Jest możliwe, że już niedługo pojawi się na orbicie przynajmniej jeden nowy wahadłowiec załogowy, choć dużo mniejszy od STS.

--------------------------------------------------------------------------------------
Statek /            Rakieta   Masa Poj. Zał. Start  Uwagi

Producent           nośna     (t)  (m3)      załog.

======================================================================================

CST-100             Atlas V   13,0       7    2015
Boeing Co.

--------------------------------------------------------------------------------------

Space Vehicle
       Atlas V   10,0       7       ?  kapsuła prawdopodobnie zdolna

Blue Origin         (RSB)                           do ograniczonego lotu szybowcowego

--------------------------------------------------------------------------------------

Dragon             
Falcon 9   9,3  10   7    2014  kapsuła Dragon jest po próbnym

SpaceX                                              locie orbitalnym

--------------------------------------------------------------------------------------

Dream Chaser
        Atlas V   12,3  16   7    2014  mini-wahadłowiec wg projektu

Sierra Nevada Corp.                                 NASA HL-20

--------------------------------------------------------------------------------------

MPCV
(Orion)        SLS       23,0  19   4    2016  budowany na zlecenie NASA

Lochkeed Martin

--------------------------------------------------------------------------------------

Almaz              
Proton               3    2014  dawny radziecki projekt TKS

Excalibur Almaz   
======================================================================================

PTK-NP
              Ruś-M     13,4  18   6    2018  projektowany następca Sojuza

RKK Energia (Rosja)

--------------------------------------------------------------------------------------

W powyższej tabeli zestawiono wszystkie najbardziej zaawansowane obecnie projekty, mające realne szanse na pomyślne zakończenie. Dołączono na dole tabeli – dla porównania – projektowany obecnie nowy rosyjski statek PTK-NP, następcę Sojuza. Wprawdzie przedsiębiorstw deklarujących budowę własnych statków załogowych jest znacznie więcej, nie wydaje się jednak, by któryś z ich projektów miał szanse na realizację – należy je traktować raczej jako przedsięwzięcia z zakresu marketingu.

W powyższej tabeli uderza kilka prawidłowości. Po pierwsze widać, że niepisanym standardem stanie się siedmioosobowa załoga. Wydaje się, że wynika to z obecnej liczebności załogi ISS, która wynosi – i prawdopodobnie liczba ta zostanie utrzymana przez co najmniej kilka lat – sześć osób. Oznacza to, że wspomniane kapsuły będą w stanie obsłużyć wymianę załóg na ISS i potencjalnie stanowić alternatywę dla Sojuzów. Jest także możliwe, że niektóre z tych pojazdów będą odbywać krótsze wyprawy, rzędu tygodnia lub dwóch, w trakcie których załoga czasowo przebywałaby na pokładzie Stacji – podobnie jak w przypadkach misji promów kosmicznych.

Ponadto wspomniane kapsuły mogą dowozić astronautów i turystów na projektowaną obecnie dużą stację orbitalną firmy Bigelow Aerospace, choć to wydaje się być bardziej odległym celem. Co prawda, firma Bigelow planuje umieścić swą stację na orbicie już w 2015 roku i wiele wskazuje na to, że Boeing z kapsułą CST-100 najbardziej przymierza się do udziału w tej części rynku, to jednak, jeśli spojrzeć na to realistycznie, regularne komercyjne loty w kierunku tej stacji nastąpią dopiero pod koniec tej dekady.

Trzeci, i chyba ostatni możliwy w najbliższej przyszłości rynek, to autonomiczne loty orbitalne zamawiane przez turystów oraz przez instytucje czy nawet państwowe agencje kosmiczne różnych krajów (nieoficjalnie mówi się przykładowo o krajach arabskich). Te loty będą mogły rozpocząć się najszybciej po wprowadzeniu nowych systemów do służby.

Drugą prawidłowością w powyższej tabeli jest wszechobecność rakiety Atlas V. Jest to rakieta budowana przez firmę Lockheed Martin w ramach konsorcjum United Launch Aliance (ULA). Argumentem przemawiającym za tym wyborem jest wykazana przez nią niezawodność, a także to, że obecnie ULA pracuje nad jej przystosowaniem do wynoszenia statków załogowych. Jednak zarówno Boeing, jak i Sierra Nevada twierdzą, że ich statki będą mogły być wynoszone również innymi dostępnymi na rynku rakietami, w szczególności chodzi o Falcona 9 mającego podobne parametry, a przy tym – jak na dzisiaj – znacznie tańszego. Natomiast Blue Origin z góry traktuje korzystanie z usług Atlasa V jako rozwiązanie tymczasowe, gdyż pracuje nad własną odzyskiwalną rakietą nośną RSB.

Rakieta nośna Atlas V - przyszlość amerykańskiej astronautyki załogowej? / Credits - ULA
Rakieta nośna Atlas V przyszłość amerykańskiej astronautyki załogowej? / Credits ULA

Rakieta nośna Falcon 9 - największy konkurent dla Atlasa V? / Credits - SpaceX
Rakieta nośna Falcon 9 największy konkurent dla Atlasa V? / Credits SpaceX

Programy CCDev i COTS NASA wspiera prywatne firmy
Wszystkie wspomniane wyżej firmy stają do konkurencji nie całkiem o własnych siłach. Korzystają one przede wszystkim z funduszy programu CCDev finansowanego przez NASA, mającego na celu doprowadzenie do możliwości korzystania przez nią z prywatnych statków załogowych do własnych celów na zasadzie komercyjnej. Zatem firmy te nie tylko widzą przed sobą perspektywę intratnych kontraktów rządowych, ale otrzymują już teraz wsparcie finansowe dla swych prac. W ciągu dwóch rund programu CCDev firmy prywatne otrzymały łącznie następujące kwoty:

  • Boeing Co. – 110,3 mln USD,
  • Sierra Nevada Cor. – 100 mln USD,
  • SpaceX – 75 mln USD (uczestniczy tylko w 2. rundzie),
  • Blue Origin – 25,7 mln USD.

Kapsuła CST-100 budowana przez Boeinga / Credits - Boeing Co.
Kapsuła CST-100 budowana przez Boeinga / Credits Boeing Co.

Kapsuła Dragon firmy SpaceX, na razie bezzałogowa, po swoim pierwszym locie / Credits - SpaceX
Kapsuła Dragon firmy SpaceX, na razie bezzałogowa, po swoim pierwszym locie / Credits SpaceX

Kapsuła Space Vehicle firmy Blue Origin / Credits - Blue Origin
Kapsuła Space Vehicle firmy Blue Origin / Credits Blue Origin

Analizując to zestawienie, należy mieć na uwadze, że SpaceX (Space Exploration Technologies Inc.) wygrał już inny, znacznie większy kontrakt NASA w ramach programu COTS (Commercial Orbital Transportation Services) – transportu zaopatrzenia na stację ISS, warty łącznie 1,6 mld USD. W ramach tego kontraktu SpaceX pracuje nie tylko nad rakietą nośną Falcon 9, ale także nad kapsułą Dragon. W ramach CCDev SpaceX dostosowuje ją do lotów załogowych, zyskuje więc na starcie pewną przewagę nad konkurentami. Z drugiej strony warto zauważyć, że zarówno NASA, jak i konkurenci SpaceX uznają wysoką jakość struktury biznesowej stworzonej dla lotów kapsuły Dragon.

Najniższą kwotę w ramach CCDev otrzymała firma Blue Origin, najbardziej tajemnicza w tym gronie. Nie podaje ona praktycznie żadnych informacji o swych pracach oprócz tego, do czego jest zobowiązana przyjmując publiczne pieniądze od NASA. Z drugiej strony firma ta jest finansowo niezależna, jako że jej właścicielem jest Jeff Bezos, jeden z najbogatszych ludzi świata, którego majątek ocenia się na kilkanaście miliardów amerykańskich dolarów. Bezos dorobił się swej fortuny głównie na stworzonym przez siebie portalu Amazon.com, teraz zaś wydaje się, że realizuje swe młodzieńcze marzenia, ale chyba nie zapomina też o ich stronie komercyjnej.

Statki zestawione w tabeli to przede wszystkim kapsuły. Jest pośród nich tylko jeden mini-wahadłowiec Dream Chaser oparty o dawną konstrukcję NASA oznaczoną symbolem HL-20. Jego rozmiary są jednak nieporównywalnie mniejsze niż wahadłowców STS, które właśnie zakończyły służbę. Natomiast oryginalną konstrukcją w tym gronie jest Space Vehicle firmy Blue Origin, który prawdopodobnie też będzie w stanie lądować lotem szybowcowym.

Wahadłowiec Dream Chaser firmy Sierra Nevada Corp. / Credits - Sierra Nevada Corp.
Wahadłowiec Dream Chaser firmy Sierra Nevada Corp. / Credits Sierra Nevada Corp.

Orion MPCV
Specyficzna jest sytuacja kapsuły MPCV, czyli nieco zmodyfikowanego Oriona z odwołanego przez NASA programu Constellation. Jest ona budowana przez firmę Lockheed Martin na zlecenie agencji NASA, obecnie w ramach nowej strategii długofalowej o nazwie Flexible Path. Finansowanie wydaje się być pewne, choć niekoniecznie jego wysokość. Orion ma być gotowy w najgorszym przypadku niewiele później niż inne kapsuły. Z pozoru wygląda to więc tak, że NASA sama sobie stwarza konkurencję dofinansowując jednocześnie podobne projekty w ramach CCDev. Założenie jest jednak takie, że o ile wszystkie pozostałe statki mają operować jedynie na niskiej orbicie wokółziemskiej, to MPCV ma mieć możliwość eksploracji dalszego kosmosu, co wiąże się ze znacznym przedłużeniem czasu autonomicznych lotów, co z kolei znacznie przekłada się na masę statku. Rakietą nośną dla MPCV ma być projektowany dopiero Space Launch System (SLS) (podobnie jak dla przyszłego rosyjskiego statku załogowego, jego rakieta nośna Ruś-M jest dopiero projektowana).

Kapsuła statku MPCV (Orion) budowana dla NASA / Credits - NASA
Kapsuła statku MPCV (Orion) budowana dla NASA / Credits
NASA

Excalibur Almaz zagadkowy gracz
Firma Excalibur Almaz, również umieszczona w powyższej tabeli, ma odmienną specyfikę. Stanowi ona wspólne amerykańsko-rosyjskie przedsięwzięcie, którego pomysł polega na wskrzeszeniu dawnych wojskowych projektów radzieckich: stacji orbitalnej Ałmaz (trzy takie stacje znalazły się na orbicie ukryte pod nazwą Salut 2, 3 i 5) oraz statków załogowych TKS, których budowę przerwano zanim odbył się pierwszy lot załogowy. Mimo iż firma nie otrzymała funduszy w ramach CCDev, choć również się o nie starała, to wydaje się, że dysponuje wystarczającym potencjałem, by swe plany zrealizować.

Kapsuła statku Almaz firmy Excalibur Almaz, czyli dawny rosyjski TKS / Crediots - Excalibur Almaz
Kapsuła statku Almaz firmy Excalibur Almaz, czyli dawny rosyjski TKS / Credits Excalibur Almaz

W powyższej tabeli należy traktować jako przybliżone w szczególności daty wskazujące rok, w którym ma odbyć się pierwszy testowy lot załogowy. Prawidłowością jest, że takie daty na ogół ulegają przesunięciom. Na stabilność tych dat decydujący wpływ będzie miało finansowanie prac. I tu można oczekiwać trudności – według ostatnich doniesień z kwoty 850 mln USD, jaką NASA ma według propozycji prezydenta dysponować na komercyjne programy załogowe w przyszłym roku fiskalnym, amerykańska Izba Reprezentantów ma zamiar obciąć aż 60%.

Loty suborbitalne
Na koniec warto zaznaczyć, że niniejszy artykuł traktuje wyłącznie o projektach, które mają na celu umieścić astronautów na orbicie wokółziemskiej. Zadanie załogowych lotów suborbitalnych, czyli zakładających przekroczenie wysokości 100 km bez wejścia na orbitę, jest technicznie o wiele prostsze i tańsze. Wiele też wskazuje na to, że o wiele szybciej niż prywatne loty orbitalne będziemy obserwować turystyczne loty suborbitalne oferowane przez firmy takie jak Virgin Galactic i XCOR – być może już w 2012 roku. Przygotowaniom do tych startów towarzyszy już dziś duży szum medialny, zwłaszcza wokół pierwszej z tych firm, przygotowującej samolot rakietowy SpaceShipTwo.

Więcej szczegółów na temat poszczególnych statków:

na temat programu CCDev:

 
Share.

Comments are closed.