Komercyjne loty załogowe już w 2018?

Już w przyszłym roku powinniśmy się spodziewać pierwszych lotów załóg do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej na pokładach amerykańskich statków Starliner i Dragon. Prywatne firmy Boeing i SpaceX przygotowują się do realizacji kontraktów na przyszłe wymiany załóg, uniezależniając tym samym Stany Zjednoczone od usług rosyjskich statków i rakiet Sojuz. Czy jednak pomimo napiętego harmonogramu uda się którejkolwiek z tych firm wysłać ludzi w demonstracyjnym locie już w 2018 roku?

Program Commercial Crew Development to wielofazowy program rozwojowy finansowany ze środków federalnych USA i administrowany przez Amerykańską Agencję Kosmiczną. Jego celem jest rozwój prywatnych kapsuł załogowych i systemów do przewozu astronautów na Międzynarodową Stację Kosmiczną.

Program zapoczątkowany został w 2010 roku. Składał się on z wielu rund finansowania, a w 2014 roku podpisano kontrakty na rozwój systemów załogowych z firmami Boeing oraz SpaceX. Obie firmy mają obecnie podpisane kontrakty na wykonanie po 6 misji załogowych. W 2015 podpisane zostały porozumienia na dwa loty celowe dla każdej z firm, a w grudniu ubiegłego roku, mimo poślizgu w rozwoju technologii, obie firmy uzyskały kontrakty na cztery kolejne misje. Te sześć kontraktów to tzw. misje pocertyfikacyjne (PCM), nie zaliczają się do nich misje demonstracyjne, które muszą zostać wykonane wcześniej.

Podczas niedawnego raportu przedstawianego przed Radą Doradczą NASA, koordynatorka programu Kathryn Lueders wyraziła swoje zadowolenie nad postępem prac obu firm. Przyznała jednak, że wiele rzeczy musi pójść po myśli firm i agencji, by w 2018 roku odbyły się pierwsze starty załogowe, choć podkreśliła, że nie jest to niemożliwe do zrealizowania.

Pomimo podpisania kontraktów, agencja współpracuje jeszcze z obiema firmami pod kątem wymagań stawianych w lotach załogowych w ramach tych umów.

Boeing zakończył niedawno krytyczne przeglądy systemu kombinezonów ochronnych podczas startu i powrotu załóg na Ziemię oraz głównej osłony termicznej swojego statku. Dodatkowo od ostatniego raportu przed komisją firma wykonała:

• Testy w tunelu aerodynamicznym adaptera rakiety dla statku
• Testy systemów dokujących
• Zrzut kapsuły i testy spadochronów
• Test odpalenia ucieczkowych silników kapsuły
• Testy jakościowe poduszek powietrznych do lądowania
• Nową wersję oprogramowania dla statku
• Testy wytrzymałościowe makiety statku

Na chwilę obecną harmonogram lotów testowych przedstawia się następująco:

Czerwiec 2018 – testowy lot bezzałogowy kapsuły Starliner
Sierpień 2018 - załogowy lot demonstracyjny

SpaceX zakończył przegląd walidacyjny projektu modułu napędowego swojego statku Dragon V2. Firma zakończyła także testy systemu kontroli środowiska w statku ECLSS. Oprócz tego od ostatniego raportu wykonano:

• Testy milowe skafandra do lotów
• Krytyczne przeglądy projektowe platformy dostępu do kapsuły na stanowisku startowym oraz tzw. "white room-u", gdzie astronauci mają się przygotowywać do wejścia do statku
• Krytyczne przeglądy projektowe systemów stanowiska startowego – systemu przepływu płynów, systemu ewakuacyjnego, hydrauliki oraz systemu kontroli środowiska
• Przeglądy projektowe dostosowanych do lotu załogowego silników Merlin 1D oraz Merlin VAC

Harmonogram lotów demonstracyjnych firmy SpaceX:

Listopad 2017 - bezzałogowy lot testowy kapsuły Dragon V2
Maj 2018 - załogowy lot demonstracyjny

W swoim raporcie Lueders poinformowała, że zarówno Boeing jak i SpaceX nie dysponuje obecnie systemami, które zapewniałyby wymagany współczynnik utraty załogi LOC. LOC to prosta miara mówiąca o potencjalnym ryzyku utraty załogi podczas misji. NASA ustawiła wymaganie, by nowe systemy cechowały się współczynnikiem na poziomie 1:270 – czyli jeden na 270 startów mógłby się skończyć utratą załogi. Lueders przyznała, że będzie ciężko osiągnąć taki wynik.

W tej chwili NASA zastanawia się, czy wymagania nie zostały postawione za wysoko i czy są realne do realizacji z obecną technologią. Firmy ciągle pracują nad zmniejszeniem ryzyka jednak jednocześnie badają czy jest to w ogóle możliwe przy tak zaawansowanych pracach i stawianych w kontrakcie wymaganiach.

Przypomnijmy, że wcześniejsze statki załogowe USA, czyli wahadłowce po zakończonej służbie uzyskały wynik LOC na poziomie 1:65, a więc ryzyko utraty załogi w locie wyniósł około 1,5%. Początkowo cele były jeszcze bardziej wyśrubowane. Przyszłe statki NASA i podmiotów prywatnych miały osiągać 10 razy większe bezpieczeństwo. Szybko jednak okazało się to być wymaganiem całkowicie nierealistycznym.

Głównym utrudnieniem w uzyskaniu docelowego współczynnika LOC zdaje się być obecnie nowe wymagania ochrony przed orbitującymi mikrometeroidami. Firmy skupiają się więc teraz na sposobach ochrony przed odłamkami w kosmosie jak również kilkoma innymi obszarami wpływającymi na bezpieczeństwo załogi. Czas pokaże jaki ostatecznie wynik uda się uzyskać firmom.

Sektor prywatny powoli przejmuje wiodącą rolę w amerykańskich operacjach na niskiej orbicie. Już od wielu lat z powodzeniem kapsuły Dragon i Cygnus dostarczają zaopatrzenie do stacji, a firmy Boeing i SpaceX są coraz bliżej wysłania ludzi na orbitę. Nie wiadomo jednak czy w przyszłym roku uda się zrealizować pierwsze loty z astronautami na pokładzie. Na wszelki wypadek, NASA wykupiła dodatkowe miejsca dla swoich astronautów w Sojuzach na koniec 2017 roku i 2018 z opcją na rok 2019. W najbliższych miesiącach będziemy coraz bliżej odpowiedzi na pytanie czy firmy zrealizują już i tak mocno opóźniony harmonogram.

Źródło: NASA/NSF

Więcej informacji:

• podsumowanie raportu opracowane przez NASASpaceFlight