Od załogowej stacji w pobliżu Księżyca do orbity Marsa

NASA przedstawiła, jak będzie przebiegać załogowa eksploracja kosmosu w najbliższych kilkunastu latach: celem jest Mars, po drodze orbita Księżyca.

1. budowie załogowej stacji Deep Space Gateway (DSG, Brama do Dalekiego Kosmosu) w rejonie określanym jako cis-lunar,
2. na tej podstawie zbudowaniu na orbicie Księżyca stacji, która później zostanie przetransportowana w kierunku Marsa,
3. transport tej stacji na orbitę Marsa.

Tabela 1 – Etapy w drodze na Marsa (kliknij, by powiększyć) / Credits – Jan Szturc

Transport w Daleki Kosmos

Podczas swojego wystąpienia Gerstenmaier przedstawił wstępny plan misji zmierzających do budowy finalnej stacji marsjańskiej, którą wstępnie nazwano Deep Space Transport (DST), czyli Transport w Daleki Kosmos. Podstawowymi narzędziami do realizacji tego celu będą budowana obecnie potężna rakieta nośna Space Launch System (SLS), osiągami zbliżona do legendarnego Saturna 5 z programu Apollo, oraz załogowy statek Orion zaprojektowany specjalnie do przeprowadzania dalekich misji, czyli poza orbitę wokołoziemską (dla takich misji stosuje się określenie Beyond Earth Orbit, BEO). Rakieta SLS będzie rozwijana aż do uzyskania docelowej wersji o udźwigu 130 t na niską orbitę wokółziemską (Low Earth Orbit, LEO), poprzez słabsze wersje zestawione w poniższej tabeli.

Tabela 2 – Wersje rakiety SLS (kliknij, by powiększyć) / Credits – Jan Szturc

Zatem planowane są praktycznie dwie powiązane ze sobą stacje, które będą montowane na orbicie wokółksiężycowej, prawdopodobnie bardzo wydłużonej. Często używa się dla lokalizacji tej stacji określenie „cis-lunar”, czyli pomiędzy powierzchnią Ziemi a orbitą Księżyca, zawężając je do orbit wokółksiężycowych czy wokół punktów libracyjnych Ziemia-Księżyc. Zbudowana podczas pierwszego etapu programu stacja cis-lunar, podczas drugiego etapu zostanie poszerzona o dodatkowe moduły przewidziane do podróży marsjańskiej, które po ukończeniu zostaną oddzielone oraz ruszą w daleką podróż w kierunku Marsa za pomocą własnej jednostki napędowej oraz dowiezionych zapasów paliwa. Ta oddzielona część, która będzie stanowić DST, docelowo znajdzie się na orbicie marsjańskiej.

Współpraca międzynarodowa

Stacja cis-lunar DSG będzie budowana we współpracy międzynarodowej. Już od kilku lat działa Międzynarodowa Grupa Robocza ds. Statków Kosmicznych (International Spacecraft Working Group, ISCWG), chociaż wyniki jej ustaleń dopiero od bardzo niedawna są upubliczniane. Wprawdzie oficjalna decyzja o budowie stacji cis-lunar nie zapadła jeszcze ani w Stanach Zjednoczonych, które będą głównym wykonawcą i udziałowcem, ani w krajach partnerskich, tym niemniej wydaje się, ze stacja będzie budowana, gdyż z punktu widzenia USA stwarza ona najważniejszy cel dla budowanego obecnie systemu SLS/Orion, zaś pozostałym krajom, w tym Rosji, w ogóle umożliwi udział w załogowej eksploracji kosmosu. I tak moduł napędowy ma być budowany wspólnie przez kilka krajów, w tym ESA i Japonię, Rosja ma zbudować śluzę powietrzną, zaś Kanada tradycyjnie dostarczy ramię robotyczne. Obecnie przewiduje się, że stacja DSG będzie składać się z czterech modułów: napędowy, mieszkalny (habitat), zaopatrzeniowy i śluza powietrzna. Do stacji będzie też dołączony statek Orion, którym przybędzie do niej załoga.

Wykaz misji SLS przewidzianych do realizacji tych celów zestawiono w tabeli poniżej. Misje bezpośrednio związane z budową obu stacji rozpoczną się od oznaczonej jako EM-2.

Tabela 3 – Wykaz planowanych misji SLS (kliknij by powiększyć) / Credits – Jan Szturc

“Następca” Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

Stacja cis-lunar będzie oczywiście znacznie mniejsza od ISS, przede wszystkim ze względu na bardzo wysokie koszty umieszczania poszczególnych modułów na orbicie Księżyca, a następnie transportu na orbitę Marsa. Wszystkie dotychczasowe stacje załogowe znajdowały się na prawie kołowej, niskiej orbicie LEO, na wysokości ok. 400 km nad powierzchnią Ziemi (tabela poniżej). DSG będzie pierwszą stacją znajdującą się w tak dużej odległości od Ziemi, co spowoduje trudności w możliwościach zaopatrzenia i jego kosztach, ale także w możliwościach awaryjnego sprowadzenia załogi na Ziemię w sytuacjach awaryjnych. Zatem taka stacja będzie musiała spełniać o wiele większe wymogi techniczne jeśli idzie o niezawodność, czyli konieczna będzie redundancja większej liczby systemów, ale także w zakresie zabezpieczenia przed zwiększonym promieniowaniem, gdyż stacja będzie znajdować się poza ochronnym polem magnetycznym Ziemi.

Niezależnie od rozmów w ramach grupy ISCWG, NASA prowadzi już prace nad habitatami, które mogą być wykorzystane do budowy DSG i DST. Do tych prac zostały zaangażowane prywatne firmy, takie jak Bigelow Aerospace, Boeing czy Lockheed Martin, które proponują swoje rozwiązania w ramach programu NextSTEP finansowanego przez NASA. Obecnie trwa już drugi etap tego programu. W ramach trzeciego etapu, który rozpocznie się w 2018 roku, zostaną już wykonane moduły przeznaczone do pracy w kosmosie.

Tabela 4 – Porównanie załogowych stacji orbitalnych (kliknij by powiększyć) / Credits – Jan Szturc

Udział podmiotów komercyjnych

NASA oczekuje również udziału prywatnych firm w misjach zaopatrzeniowych do przyszłych stacji. Gerstenmaier stwierdził, że planowana średnio jedna misja rocznie SLS nie wystarczy i niezbędne będzie wykorzystanie także innych systemów, czyli komercyjnych. W grę wchodzi przede wszystkim rakieta Falcon Heavy, którą firma SpaceX planuje przetestować jeszcze w tym roku.

Podsumowanie

Przestawiony plan należy traktować jako bardzo wstępny.  Przede wszystkim sytuacja NASA – głównego partnera projektu, nie jest obecnie stabilna z powodu objęcia rządów przez nową administrację, podczas gdy nie tylko wysokość funduszy NASA, ale także ich szczegółowe przeznaczenie, zależą od prezydenta i parlamentu, a więc ciał ściśle politycznych. Co czteroletni tryb wyborów nie sprzyja stabilności prac agencji. Jeszcze trudniejsza jest sytuacja w Rosji, która na skutek imperialnej polityki Kremla przeżywa permanentny kryzys ekonomiczny, a również zmniejszyła się stabilność ekonomiczna i polityczna w Europie. Zatem główny ciężar utrzymania i realizacji projektu, podobnie jak w przypadku Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, spadnie na NASA.

Ważne: artykuł chroniony prawem autorskim, co oznacza że wszelkie prawa, w tym Autorów i Wydawcy są zastrzeżone. Zabronione jest dalsze rozpowszechnianie tego artykułu w jakiejkolwiek formie bez pisemnej zgody ze strony właściciela serwisu Kosmonauta.net – firmy Blue Dot Solutions. Napisz do nas wiadomość z prośbą o wykorzystanie. Niniejsze ograniczenia dotyczą także współpracujących z nami serwisów.

(NASA)