O Orionie z wicedyrektorem NASA Billem Gerstenmaierem

Wicedyrektor NASA William Gerstenmaier odpowiedział na pytania od użytkowników Polskiego Forum Astronautycznego podczas IAC 2015.

William Gerstenmaier / Credit: NASA

Jednym z głównych gości specjalnych Kongresu był wicedyrektor NASA ds. załogowych lotów kosmicznych Bill Gerstenmaier. Gerstenmaier odpowiada za nadzór i kierunek rozwoju wszelkich aspektów lotów załogowych i rakiet nośnych w NASA, w tym za program komercyjnych lotów CCP i rakietę SLS. Z ramienia USA czuwa też nad pracą Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ISS.

Współpracownik portalu Kosmonauta.net Jack Scott-Reeve przeprowadził wywiad z Gerstenmaierem na temat rozwoju załogowych lotów kosmicznych w NASA, w szczególności na temat programu Orion. Pytania sformułowali czytelnicy i użytkownicy Polskiego Forum Astronautycznego (nazwa użytkownika w nawiasie).

JS-R: Niektórzy specjaliści i politycy uważają, że środki na program Orion nie są w pełni zabezpieczone, że nie ma środków na budowę dalszych wariantów SLS i przeprowadzenie kolejnych misji po EM-1 (Exploration Mission 1). Czy NASA ma wystarczającą siłę przebicia by takie środki zabezpieczyć? Czy Agencja ma dość determinacji, by forsować program przez Kongres? (NH2501)

Rakieta SLS – jeden z obecnie najdroższych projektów NASA / Credits – NASA

BG: W obu przypadkach, Oriona i SLS, mamy wystarczające fundusze, aby prowadzić zaplanowane czynności, które podlegają corocznie ustalanemu budżetowi. Mamy środki na przeprowadzenie lotu EM-1, w trakcie którego SLS wyniesie bezzałogowego Oriona na odległą, wsteczną (przeciwbieżną) orbitę wokół Księżyca. Tutaj wszystko jest w trakcie realizacji. Niedawno ustalono, że z 70% pewnością możemy zrealizować załogowy lot EM-2 w 2023 roku. W Agencji staramy się wypracować drogę, aby był to rok 2021. Wygląda na to, że pod względem technicznym i finansowym jest to możliwe, cechuje się to jednak wyraźnie niższym poziomem pewności.

Tak czy inaczej, posuwamy się do przodu. Kompletujemy całą infrastrukturę naziemną potrzebną do wystrzelenia tego wszystkiego. Są na to środki, a prace mieszczą się w kosztorysie. Dysponujemy głównymi silnikami promów kosmicznych (SSME) potrzebnymi do 4 startów. Rozpoczynamy też działania w kierunku budowy ich odpowiedników przy użyciu współczesnych możliwości produkcyjnych. Zdziwiłby się Pan, jak dużo elementów kiedyś wykonywanych przez obróbkę dużych kawałków metalu teraz wykonujemy techniką druku 3D, co obniża koszty produkcji.

Skupiamy się na tym, by tam, gdzie to możliwe, koszty produkcji SLS były jak najmniejsze. Na szeroką skalę używamy montażu sterowanego komputerowo, połączonego z techniką spawania tarciowego. Naszym celem jest mieć system wynoszenia, który mimo użytkowania 1-2 razy do roku będzie pozwalał mieścić się w budżecie, jaki mamy dzisiaj. Wydaje mi się, że czasem ludzie skupiają się tylko na lotach, ale my nie budujemy „lotów”. Tworzymy system, który będzie funkcjonował przez dziesięciolecia, który będzie używany do eksploracji również w przyszłości. Projektujemy wszystko, mając na względzie, że Orion i SLS mogą być wykorzystywane przez kolejne 30 lat. To zakres czasu podobny do użytkowania promów kosmicznych. Możemy nawet poświęcić pewne krótkoterminowe cele, aby mieć pewność zrealizowania długoterminowej wizji.
Jeśli chodzi o prace sprzętowe, to tak dużo w USA nie działo się od czasu Apollo. Współpracuje z nami niemal każda większa firma w USA zajmująca się wytwarzaniem i obróbką aluminium. Produkujemy wiele sprzętu i oprzyrządowania. Nie ma wątpliwości, że Orion to realny program i idziemy z nim do przodu, a podane daty są realne.
Mówiąc krótko, mamy wystarczający budżet i zgody potrzebne do realizacji, więc realizujemy program. Zawsze są jakieś zagrożenia, ale nie widzę żadnych istotnych.

Jak bardzo będzie różnił się Orion użyty w misjach EM-1/EM-2 od konfiguracji do lotu na Marsa? Co wymaga zmiany? (Wuzetek)

MPCV Orion z europejskim modułem serwisowym ESM, wizualizacja / Credits: ESA/D. Ducros

Jest tu kilka problemów wymagających rozwiązania. Pierwszym z nich jest osłona termiczna, która jest zaprojektowana dla prędkości powrotu z misji księżycowej, tj. ok. 11 km/s. Przy powrocie z Marsa będzie to trochę więcej, 12-13 km/s. Jeśli Orion ma przelecieć całą drogę do Marsa i wrócić, to osłona wymaga przeprojektowania, ale nie będzie to nic nadzwyczajnego. Orion ma możliwość goszczenia 4-osobowej załogi przez 21 dni, nie będzie jednak mógł podtrzymać funkcjonowania załogi przy dłuższych pobytach. Aby użyć go w rocznej misji marsjańskiej, Orion będzie musiał zostać wsparty pewnego rodzaju habitatem, mającym większą objętość i system podtrzymywania życia.

Zależnie od tego, co będziemy robili w pobliżu Marsa – czy zamierzamy lądować, czy tylko orbitować – dojdzie do tego moduł opadania i wznoszenia. Aby wylądować na Marsie, będziemy musieli stworzyć wiele nowego sprzętu.

Niedawno opublikowaliśmy dokument „Journey to Mars” („Podróż na Marsa”), który przedstawia koncepcję naszego dalszego planu rozwoju. Nie chcemy projektować misji od Ziemi do Marsa, tak jakby to była jakaś konkretna misja, podobna do misji Apollo.

To, co ja chciałbym osiągnąć, to zbudowanie sprzętu i infrastruktury, które pozwolą nam na uczenie się, jak działać w przestrzeni kosmicznej, i stworzenie poligonu doświadczalnego w sąsiedztwie Księżyca. A w trakcie tej budowy nasze plany misji będziemy adaptowali do pojawiających się technologii.

Pierwsza faza ARM – przechwycenie planetoidy / Credits – NASA

Nadal przeprowadzamy wiele badań w dziedzinie mechaniki niebieskiej i dynamiki orbitalnej. Być może będzie lepiej udać się na Marsa z okolic Księżyca. Jesteś wtedy w studni grawitacyjnej Księżyca, ale wydostanie się z niej nie jest tak problematyczne, jak wydostanie się z ziemskiej. Możemy też rozważyć powrót na orbitę okołoksiężycową lub w przestrzeń między Ziemią a Księżycem. W przypadku misji ARM (Asteroid Redirect Mission) chcemy przechwycić kosmiczną skałę i spowolnić ją poprzez przelot koło Ziemi i Księżyca tak, aby weszła na orbitę tego ostatniego. Podobną rzecz można zrobić z załogą wracającą z Marsa – wracają do Księżyca i dopiero stamtąd na Ziemię.

„Podróż na Marsa” zawiera 7 zasad, którymi staramy się kierować, wykonując swoją pracę. Pod kątem programowym, budżetowym, współpracy międzynarodowej i komercyjnej dają one szerszy obraz tego, jak chcemy realizować cele. Do wykonania jest wiele technicznej pracy. Zidentyfikowaliśmy wszystkie te przeszkody, ale nie musimy ich wszystkich rozwiązywać za jednym razem. Będziemy rozwiązywać je kolejno, systematycznie i utrzymywać elastyczny projekt misji, aby móc go zaadaptować do problemów, jakie mogą się pojawić.

Czy plan misji załogowej na Marsa powinien przewidywać przeprowadzenie najpierw misji pobrania próbek (sample return) dla celów naukowych i technicznych? (ekoplaneta)

Jeśli chodzi o społeczność naukową, to myślę, że chcieliby misji typu sample return, aby dysponować próbką z Marsa zanim zostanie zanieczyszczony przez ludzi. Byłaby to dziewicza, kontrolna próbka środowiska marsjańskiego sprzed przybycia człowieka. Niektórzy naukowcy chcieliby również mieć próbkę, aby upewnić się, że w marsjańskim gruncie nie ma niczego, co mogłoby zaszkodzić ludziom, szczególnie jeśli chodzi o oddychanie.

Gdyby w trakcie lotu w głębokiej przestrzeni kosmicznej – w rejonie Księżyca, Marsa czy asteroidy – zdarzyła się poważna awaria lub usterka, czy Orion byłby w stanie bezpiecznie dowieźć astronautów do Ziemi? Jak długo załoga mogłaby w nim przeżyć? (TymekPS)

Orion ma możliwość podtrzymania życia przez 21 dni, co jest wystarczające w misji księżycowej, gdy potrzebujesz tylko kilku dni na podróż. Orion mógłby być dopełnieniem habitatu; być opcją zapasową, jak było to w przypadku Apollo 13 i modułu księżycowego. Uważam, że gdy udamy się w kierunku Marsa, redundancja systemów będzie ograniczona. Dlatego właśnie potrzebujemy wspomnianego poligonu w postaci sąsiedztwa Księżyca. Chcemy użyć go do sprawdzenia i przetestowania systemów i pojazdów. Gdy rozpoczniemy misję typu marsjańskiego, z której powrót zajmie miesiące, da to nam wysokie prawdopodobieństwo sukcesu i będziemy mieć gotowe rozwiązania na poważne problemy. Wierzę, że najlepszym miejscem do nauki będzie sąsiedztwo Księżyca. Odległość do niego sprawia, że musisz być na takie problemy gotowy, ale w sytuacji krytycznej możesz wrócić na Ziemię.

Co Pan myśli o międzynarodowej bazie księżycowej (Moon Village) jako następczyni ISS? (JSR)

Baza księżycowa / Credit: ESA

Gdy spoglądam na Marsa jako nasz długoterminowy cel, rozważam również, czy baza księżycowa byłaby niezbędnym elementem takiej misji – i uważam, że nie. Jednym z powodów jest to, że jestem skłonny podjąć ryzyko nieprzeprowadzania niektórych operacji na powierzchni Marsa, bo uważam że można wykonać je np. zdalnie.

Drugą sprawą jest to, że lądowanie na Księżycu jest zupełnie inne niż na Marsie, choćby przez nieobecność atmosfery na tym pierwszym. Atmosfera sprawia, że wejście, opadanie i lądowanie przebiega inaczej. Jeśli któryś z naszych międzynarodowych partnerów poprosi nas o pomoc przy lądowniku księżycowym, to chciałbym, aby Stany Zjednoczone nie budowały go, a raczej skupiły się właśnie na wejściu, opadaniu i lądowaniu. Moglibyśmy nauczyć się czegoś o fazie wznoszenia, jako że wznoszenie się z powierzchni Księżyca może być podobne do opuszczania powierzchni Marsa. Jednak obecność ludzi nie jest do tego absolutnie konieczna, bo można zrobić to zdalnie.

Istnieje potrzeba zdalnej eksploracji Księżyca, w co chętnie się włączymy, jeśli nasi partnerzy z innych krajów będą chcieli to robić. Może na przykład za pomocą łazika zdalnie sterowanego z Oriona krążącego po orbicie okołoksiężycowej moglibyśmy zbadać wiązanie się tlenu i wodoru z regolitem księżycowym. Dzięki wiedzy o wiązaniu się gazów z gruntem być może moglibyśmy uzyskiwać paliwo na Księżycu i nie musielibyśmy zabierać go z Ziemi. To by drastycznie ograniczyło ilość zasobów, jakie trzeba byłoby wynieść na orbitę.

Nie interesuje nas księżycowy odpowiednik ISS, ale interesuje nas, jakie zasoby moglibyśmy pozyskać z Księżyca na korzyść podróży na Marsa. Naszym celem jest Mars i dotarcie tam w rozsądnym czasie. Nie widzę wyjątkowych korzyści z międzynarodowej bazy księżycowej, ale nie mogę wykluczyć udziału w niej, jeśli partnerzy międzynarodowi się na nią zdecydują.

Czy jest Pan przekonany, że człowiek stanie na Marsie za pańskiego życia? (Jacob)

Wizja lat 30. XXI wieku? Astronauta spogląda na Marsa z powierzchni Fobosa / Credits – NASA

Mamy możliwości umieszczenia ludzi na Marsie za mojego życia. To będzie najpewniej jedno z największych przedsięwzięć, jakie podjęliśmy, ale przed nami jest jeszcze wiele wyzwań technicznych. Mimo że mamy możliwości, żeby tego dokonać, to pod uwagę trzeba wziąć jeszcze inne czynniki, jak wola polityczna, wola społeczeństwa i inne.

Trudno być tutaj przekonanym. Ja myślę o tym w taki sposób, że naszym zadaniem jest rozszerzać obecność człowieka w Układzie Słonecznym i robić to w sposób trwały. Ważniejsze jest, że pomimo ograniczeń budżetowych i technicznych robimy wymierny, solidny krok do przodu w realizacji naszego głównego celu – rozszerzania obecności człowieka w Układzie Słonecznym – niż czy wybieramy jakieś konkretne daty. Jeśli będzie tak nadal w trakcie mojego życia, a jesteśmy na dobrej drodze, to jestem przekonany, że w końcu tam dotrzemy. Obecnie można powiedzieć, że jesteśmy w pewnego rodzaju fazie startu-upu. Próbujemy przekonać się, czy uzyska on akceptację i czy jest dobrą metodą realizacji celu.

W przeszłości podejmowaliśmy się wyłącznie monolitycznych misji, jak sięgnięcie powierzchni Księżyca w dekadę. Nie robiliśmy jednak tego w sposób możliwy do podtrzymania. Nie myśleliśmy o tym jako o programie, w oparciu o który można dalej planować. Mieliśmy już w USA wiele programów, które rozpoczynano, a potem wstrzymywano. Musimy opracować sposób dokonywania trwałego postępu. Więc pytanie powinno raczej brzmieć: „czy mamy trwały program widocznie przybliżający nas do życia w przestrzeni kosmicznej?” niż „czy za mojego życia staniemy na Marsie”.

Naszą podróż zaczęliśmy z ISS. W listopadzie minie 15 lat obecności człowieka na niej. Za mojego życia chciałbym widzieć nas, jako ludzi, w sąsiedztwie Księżyca. Uczących się nowych rzeczy, wypracowujących nowe metodologie postępowania i nowe systemy, które pozwolą nam na dalszą obecność człowieka w przestrzeni kosmicznej. A nie żebyśmy skupiali się na wąskim celu postawienia nogi na Marsie. Jeśli staniemy na Marsie bez solidnych fundamentów, nie będzie to dla nas żądną korzyścią. Chciałbym, abyśmy traktowali to jako wspólne, globalne wyzwanie i pracowali nad nim w rozsądny sposób.

Z Billem Gerstenmaier dla Kosmonauta.net rozmawiał Jack Scott-Reeve.