Prognoza na 2015 rok: świat

Zapraszamy do naszego przeglądu najważniejszych wydarzeń dla sektora kosmicznego na rok 2015.

1. New Horizons i Dawn odwiedzają planety karłowate

W 2015 roku dojdzie do długo oczekiwanych bliskich badań dwóch planet karłowatych: 1 Ceres i 134340 Pluton. Stanie się to za sprawą misji Dawn i New Horizons (NH).

Artystyczna wizja sondy Dawn zbliżającej się do Ceres / Credits – NASA, JPL

Ceres jest największym obiektem w Pasie Planetoid. Jest to także pierwszy mały obiekt niebędący kometą, który został wykryty przez astronomów – stało się to 1 stycznia 1801 roku. Od tego czasu Ceres była celem wielu różnych programów obserwacyjnych, w tym wykorzystujących kosmiczny teleskop Hubble, jednak nigdy żadna misja nie przeleciała blisko tej planety karłowatej.

Sytuacja zmieni się w kwietniu 2015 roku, gdy sonda Dawn wejdzie na orbitę Ceres. Przez kolejne miesiące Dawn będzie orbitować wokół Ceres w początkowej odległości około 13500 km, następnie orbita będzie stopniowo obniżana i w listopadzie 2015 Dawn może krążyć na wysokości zaledwie 375 km nad powierzchnią Ceres.

W ostatnich latach naukowcy coraz częściej sugerują, że w przeszłości wewnątrz Ceres mógł znajdować się ocean ciekłej wody, podobnie jak nadal występuje na Europie (księżyc Jowisza) i Enceladusie (księżyc Saturna). Dawn będzie poszukiwać dawnych i obecnych śladów aktywności geologicznej Ceres, w szczególności kriowulkanizmu i stopnia erozji kraterów.

Wizja artystyczna sondy kosmicznej New Horizons przelatującej w pobliżu Plutona, Charona i księżyców Nix i Hydra (NASA)

Trzy miesiące później, 14 lipca, dojdzie do przelotu sondy NH obok Plutona. Będą to pierwsze bliskie badania obiektu z Pasa Kuipera, znajdującego się w chłodnych i odległych rejonach Układu Słonecznego. Przelot NH będzie okazją do zbadania zagadkowego układu Plutona, składającego się z przynajmniej pięciu księżyców. Największy z tych księżyców, Charon, może charakteryzować się aktywnością kriowulkaniczną.

Ceres przez chwilę w XIX wieku była nazywana planetą, później jej status został „obniżony” do planetoidy. Pluton w XX wieku i na początku XXI wieku był również klasyfikowany jako planeta. W 2006 roku Ceres, Pluton i kilka innych dużych obiektów na granicy Układu Słonecznego zostało zaklasyfikowanych do grona planet karłowatych. Jest to nowa klasa obiektów, pomiędzy planetami a planetoidami.

2. Kelly i Kornijenko – roczna misja na ISS

W marcu nastąpi start rosyjskiej kapsuły Sojuz TMA-16M. Na jej pokładzie znajdzie się trzech kosmonautów: Giennadij Padałka, Scott Kelly i Michaił Kornijenko. Dwóch z nich – Scott Kelly i Michaił Kornijenko – spędzi rok na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Będzie to pierwsza roczna wyprawa na ISS – wszystkie poprzednie loty kosmonautów i astronautów miały maksymalną długość około sześciu miesięcy. Będzie to także pierwszy roczny lot od czasów misji Rosjanina Siergieja Awdiejewa (Sojuz TM-28/Sojuz TM-29 do stacji Mir, 13.08.1998 – 28.08.1999).

Warto dodać, że bratem-bliźniakiem Scotta Kelly’ego jest inny astronauta, Mark Kelly, który zakończył karierę astronauty w październiku 2011 roku. Podczas tej misji NASA przeprowadzi serię medycznych testów porównawczych na braciach, z których jeden będzie na orbicie w warunkach mikrograwitacji, a drugi – na Ziemi.

Kelly i Kornijenko / Credits – NASA

Od lat 90. XX wieku, czyli od czasów ostatniej rocznej misji orbitalnej, doszło do rozwoju medycyny kosmicznej, w tym trybów ćwiczeń, diety, suplementów oraz monitorowania stanu zdrowia astronautów. Porównanie sprawności astronautów z nadchodzącej misji z tymi sprzed kilkunastu lat z pewnością pozwoli wyznaczyć dalsze kierunki rozwoju medycyny kosmicznej.

Roczny lot na ISS będzie przygotowaniem do przyszłych dłuższych lotów w kierunku planetoid, a nawet Marsa. W tej chwili przewiduje się, że w przyszłej dekadzie może dojść do pierwszych długoterminowych lotów załogowych poza bezpośrednie otoczenie Ziemi. Z racji mechaniki orbitalnej będą to bardzo długie misje, które mogą trwać nawet 2,5 roku. Lot Kelly’ego i Kornijenki będzie pierwszym z serii podobnych lotów na ISS, które nastąpią do końca tej dekady.

3. Misje orbitalne – ogólnie

Liczba startów orbitalnych w 2015 roku powinna być zbliżona do tej z 2014 lub nieznacznie wyższa i wyniesie ok. 80-90 startów. Można obawiać się, że, statystycznie rzecz ujmując, 2 lub 3 z nich będą nieudane. Najwięcej startów (ok. 30) przeprowadzi tradycyjnie Rosja, nieco ponad 20 Stany Zjednoczone, ok. 20 Chiny, natomiast Europa (ESA/Arianespace), Japonia i Indie po kilka startów.

Być może próby startów zostaną również podjęte przez kraje, które tylko sporadycznie przeprowadzają tego rodzaju próby (Iran, Izrael i in.). Statystyka podpowiada, że wśród tych wszystkich startów może dojść do 1-5 lotów nieudanych, zarówno całkowicie (np. eksplozja rakiety), jak i częściowych (np. umieszczenie satelity na złej orbicie).

Przewiduje się dwa debiuty nowych rakiet nośnych: Falcon Heavy oraz małej Super Strypi. Jest możliwe, że dojdzie do pewnej reorganizacji struktury dziedziny rakietowej, gdyż niektóre firmy (np. Sea Launch) borykają się z dużymi problemami finansowymi.

Najbardziej spektakularne lub komentowane powinny okazać się następujące misje:

Loty załogowe na ISS – odbędą się cztery, przy czym na pokładzie Sojuza TMA-16M dwóch astronautów (Michaił Kornijenko i Scott J. Kelly) uda się na stację na cały rok.

Loty dostawcze do ISS:

• najbardziej oczekiwane są starty przeprowadzane przez SpaceX, gdyż będą im towarzyszyły próby kontrolowanego lądowania zużytego pierwszego stopnia rakiety: najpierw na pływającej barce, później na ziemi – będą to pierwsze próby odzyskiwania pierwszego stopnia rakiety nośnej;
• duże zainteresowanie wzbudzą też starty firmy Orbital Sciences, gdyż podczas ostatniej próby nastąpiła awaria rosyjskich silników pierwszego stopnia, co doprowadziło do katastrofy rakiety;
• ponadto wystartują: kolejny (piąty) japoński HTV, cztery rosyjskie Progressy (w tym jeden w nowej wersji MS), a zdeorbitowany zostanie ostatni już (piąty) europejski ATV.

W 2015 roku może się odbyć pierwszy testowy lot w ramach programu Commercial Crew Program, realizowanego przez dwie firmy, które zostały wybrane do jego ostatniego etapu. Wcześniej oczekuje się startu nowego statku Dragon 2 firmy SpaceX, ale jeszcze bez załogi na pokładzie.

Grafika prezentująca moduł BEAM przyłączony do ISS / Credits – Bigelow Aerospace, NASA

Przycumowanie do ISS rozszerzalnego, testowego modułu BEAM firmy Bigelow Aerospace. Tego rodzaju moduły, budowane z elastycznych materiałów zamiast metalu, prawdopodobnie będą niezbędne do realizacji długotrwałych misji załogowych poza najbliższe otoczenie Ziemi, m.in. na planetoidy lub na Marsa; będą one stanowiły pomieszczenie dla załogi, ponieważ ich główną cechą jest możliwość zapewnienia stosunkowo dużej przestrzeni użytkowej.

Spodziewany jest kolejny, czwarty start wojskowego bezzałogowego wahadłowca Boeing X-37B do długookresowego lotu. Jest to, po wycofaniu ze służby amerykańskich załogowych wahadłowców STS, jedyny tego rodzaju statek kosmiczny będący obecnie w użyciu.

Poza tym odbędzie się wiele startów komercyjnych z satelitami komunikacyjnymi, nawigacyjnymi, demonstracyjnymi, itp.

4. Badania Ziemi

W 2015 r. planuje się kontynuację kilku programów badawczych związanych z obserwacjami naszego globu oraz realizację nowych.

EUMETSAT (Europejska Organizacja Eksploatacji Satelitów Meteorologicznych) umieści na orbicie kolejnego geostacjonarnego satelitę meteorologicznego Meteosat 11. Będzie to czwarty już satelita Meteosat drugiej generacji (MSG). Satelity te zapewniają niemal ciągłe (co 15 minut) obserwacje naszej połowy globu z orbity geostacjonarnej za pomocą radiometru SEVIRI na 12 kanałach spektralnych w zakresach widzialnym i podczerwonym.

Dla Polski rozdzielczość zdjęć będzie wynosić praktycznie ok. 4-6 km. Jeden z czynnych obecnie Meteosatów dostarcza danych w tzw. trybie rapid scan co 5 minut, ale ograniczone są one do Europy. Satelity tej serii dzięki bardzo wysokiej rozdzielczości czasowej mają kluczowe znaczenie dla zastosowań operacyjnych, przede wszystkim w meteorologii.

Satelita Sentinel-2A / Credits – ESA, Airbus

W ramach programu ESA (Europejska Agencja Kosmiczna) Copernicus na orbicie polarnej zostanie umieszczony pierwszy satelita teledetekcyjny z “drugiej” serii (a drugi w ogóle) o nazwie Sentinel 2A. W odróżnieniu od pracującego już Sentinela 1A, który dysponuje radarem w paśmie C, satelity drugiej serii są wyposażone w radiometry MSI, pracujące w zakresach widzialnym i podczerwonym.

Wyposażenie to upodabnia je do Meteosatów, ale dzięki znacznie niższej orbicie Sentineli 2 (ok. 700 km) względem orbity geostacjonarnej będzie możliwa znacznie wyższa rozdzielczość przestrzenna danych, wynosząca w niektórych z 13 kanałów nawet 10 m. Odbędzie się to jednak kosztem znacznie mniejszej częstotliwości dostarczania informacji.

Być może pod koniec przyszłego roku dojdzie także do startu kolejnej serii, czyli jednostki Sentinel 3. Satelita ten (3A) będzie dysponował zdecydowanie bogatszym wyposażeniem, przeznaczonym także do badań oceanograficznych, obejmującym zarówno pomiary w zakresach widzialnym i podczerwonym, jak i mikrofalowym, w tym za pomocą radaru.

Amerykańska misja DSCOVR (Deep Space Climate Observatory) finansowana przez narodową służbę meteorologiczną NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) będzie różniła się od przedstawionych wyżej tym, że satelita zostanie umieszczony w tzw. punkcie libracyjnym L1 układu Ziemia-Słońce, w którym równoważy się grawitacja tych dwóch ciał, co zapewnia stabilność pozycji. Odległość tego punktu od Ziemi wynosi ok. 1,5 mln km (dla porównania orbita geostacjonarna przebiega na wysokości ok. 35,8 tys. km nad powierzchnią naszego globu). Pozycja ta umożliwi, poza obserwacjami Ziemi, także pomiary pogody kosmicznej, w szczególności wiatru słonecznego.

5. Falcon Heavy

Falcon Heavy firmy SpaceX jest rakietą modułową, której pierwszy stopień zawiera trzy pierwsze stopnie rakiety Falcon 9 ułożone obok siebie (identycznie jak w rakiecie Delta IV Heavy). Dzięki temu nośność rakiety na niską orbitę okołoziemską będzie wynosić aż 53 t. Dla porównania: obecnie używana najsilniejsza rakieta na świecie, czyli wspomniana Delta IV Heavy, może umieścić na takiej orbicie niespełna 28 t. Dodatkową zaletą ciężkiego Falcona ma być jego cena, wynosząca 85 mln USD, która uczyni go atrakcyjnym nawet dla obecnych klientów słabszych rakiet.

Potężniejszy będzie w przyszłości dopiero system SLS budowany przez NASA, który w najcięższej wersji ma mieć udźwig nawet do 130 t, ale wprowadzenie go do służby może potrwać jeszcze kilka lub, co bardziej prawdopodobne, kilkanaście lat. Możliwości rakiety Falcon Heavy są znacznie mniejsze niż niezbędne do realizacji załogowej misji na Marsa, ale wystarczą do przeprowadzania misji księżycowych oraz wynoszenia na orbitę dużych modułów załogowych.

SpaceX w ostatnich miesiącach koncentrował się na możliwości częściowego, wielokrotnego użycia rakiety Falcon 9, co zamierza uzyskać przez kontrolowane sprowadzanie na ziemię pierwszego stopnia tej rakiety, zatem sprawa debiutu wersji Heavy odwleka się. Pierwotnie mieliśmy ujrzeć jej start już w kwietniu minionego roku, a obecnie połowa 2015 roku wydaje się datą dość optymistyczną. Przyczynia się do tego również fakt, że obecnie na rynku komercyjnym nie ma większego zapotrzebowania na tak dużą rakietę. Niemniej jednak start Falcona Heavy będzie ważnym wydarzeniem w rozwoju astronautyki i w eksploracji kosmosu.

Start rakiety Falcon Heavy – wizualizacja / Credits: SpaceX

Do startu Falcona Heavy dojdzie z wyrzutni LC-39A na Florydzie. Będzie to pierwszy start z tej wyrzutni od czasów misji wahadłowców. W 2015 roku powinno dojść także do testów kapsuły Dragon V2 (m.in. pad abort) oraz do testów z wykorzystaniem platformy F9R-Dev2.

6. Misja sondy Rosetta

Obraz komety 67P / Credits – ESA/MPS/Rosetta

Przez cały 2015 rok będzie trwać misja europejskiej sondy Rosetta w pobliżu komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko. W sierpniu kometa 67P osiągnie peryhelium w odległości około 1,24 jednostki astronomicznej od Słońca. Powinno to przynieść podniesioną aktywność jądra komety, czyli większą ilość pyłu, wody i innych gazów wyrzucanych w przestrzeń kosmiczną. To wszystko będzie obserwować sonda Rosetta. Będą to pierwsze pomiary tego typu z bezpośredniego otoczenia komety.

Są także pewne szanse, że lądownik Philae „obudzi się” w przyszłym roku. Jeśli tak się stanie, w trakcie przelotu przez peryhelium nastąpią dłuższe badania jądra kometarnego z powierzchni komety.

7. Loty suborbitalne

Czy w 2015 roku firma Virgin Galactic podźwignie się po katastrofie swojego pierwszego SpaceShipTwo? Czy w 2015 roku dojdzie do prób rakietowych tego pojazdu? Już teraz wiadomo, że SpaceShipTwo w obecnej konfiguracji nie będzie w stanie przekroczyć umownej granicy kosmosu (100 km nad poziomem morza). Z pewnością ograniczy to atrakcyjność lotów tym pojazdem.

Równolegle w 2015 roku powinniśmy obserwować prace nad najpoważniejszym konkurentem SpaceShipTwo – pojazdem Lynx Mk I firmy XCOR. Czy w 2015 roku dołączy kolejny, poważny konkurent do tej dwójki? W tej chwili nie jest to wykluczone, jednak mało prawdopodobne.

8. Badania Wszechświata

W 2015 roku prawdopodobnie zostanie utrzymane wysokie tempo odkryć planet pozasłonecznych. Na potwierdzenie wciąż czeka około czterech tysięcy kandydatów zarejestrowanych przez kosmiczny teleskop Kepler i w najbliższych 12 miesiącach można się spodziewać dużej ilości publikacji dotyczących obserwacji tych celów za pomocą naziemnych i kosmicznych obserwatoriów.

Trwać będą misje kosmicznych obserwatoriów, takich jak Hubble, Spitzer, Chandra, BRITE (wraz z polskimi satelitami „Lem” i „Heweliusz”), Fermi, AMS-02 czy Gaia.  Z kolei ESA planuje start misji LISA Pathfinder, która przetestuje niektóre technologie do przyszłej misji LISA związanej z detekcją fal grawitacyjnych.

9. Pozostałe

• W połowie 2015 roku nastąpi zmiana Dyrektora Generalnego ESA. Francuz Jean-Jacques Dordain, po zakończeniu swojej trzeciej kadencji, zostanie zastąpiony przez Niemca Johanna-Dietricha Woernera.
• ESA powinna powiększyć się do 22 państw członkowskich, dzięki akcesji Estonii i Węgier.
• Na orbicie znajdzie się konstelacja Iridium-NEXT, następca obecnie używanych satelitów Iridium. Z kolei większość satelitów pierwszej generacji Iridium zostanie zdeorbitowana.
• Zakończą się misje do planet wewnętrznego Układu Słonecznego: MESSENGER (Merkury) i Venus Express (Wenus).
• Być może w grudniu 2015 roku dojdzie do startu pierwszej chińskiej sondy marsjańskiej.
• Łazik Mars Science Laboratory będzie badać cel swojej misji: kanion Mt Sharp, znajdujący się w środkowej części marsjańskiego krateru Gale.

Czeka nas zatem bardzo interesujący rok! Zapraszamy do odwiedzin strony Kosmonauta.net oraz Polskiego Forum Astronautycznego.