Nowa amerykańska ciężka rakieta nośna Vulcan wyniosła w drogę na Księżyc komercyjny lądownik Peregrine. To pierwsza amerykańska misja na powierzchnię Księżyca od czasu ostatniej misji programu Apollo.
Debiut rakiety Vulcan odbył się 8 stycznia 2024 r. Nowa dwustopniowa konstrukcja nośna wystartowała o 8:18 czasu polskiego ze stanowiska SLC-41 na kosmodromie w Cape Canaveral na Florydzie. W swojej pierwszej misji na szczycie miała lądownik księżycowy Peregrine firmy Astrobotic. To pierwsza misja w ramach programu komercyjnych lądowników księżycowych CLPS, dzięki którym NASA przygotowuje się do ponownego lądowania człowieka na Księżycu.
Lot przebiegł pomyślnie. W pierwszej fazie rakietę rozpędzała para silników BE-4 w dolnym stopniu i dwie dodatkowe rakiety boczne na paliwo stałe. Po wypaleniu rakiety boczne zostały odrzucone, a lot kontynuował dolny człon rakiety. 4 minuty i 59 sekund po starcie zakończył pracę i oddzielił się od górnej części rakiety. Górny stopień Centaur z parą silników RL-10C rozpoczął swoje pierwsze odpalenie 5 minut i 23 sekundy po starcie. Silniki działały do 15 minut i 45 sekund po starcie, aż rakieta z ładunkiem osiągnęły orbitę parkingową.
Drugie odpalenie Centaura nastąpiło 43 minuty i 35 sekund po starcie. Silniki działały przez 4 minuty i 2 sekundy. Tyle wystarczyło by wysłać ładunek na trajektorię lotu do Księżyca. Następnie Peregrine został wypuszczony przez rakietę. Górny stopień wykona jeszcze jeden manewr, by umieścić siebie na orbicie wokółsłonecznej.
O rakiecie Vulcan
Rakieta Vulcan przygotowywana do lotu na stanowisku startowym. Źródło: ULA.
Vulcan to nowa ciężka rakieta nośna konsorcjum United Launch Alliance. Dwustopniowy system ma zastąpić rakiety z rodzin Atlas V i Delta IV. Rakieta mierzy 61,6 m wysokości i 5,4 m średnicy.
Dolny stopień rakiety jest napędzany parą silników BE-4 firmy Blue Origin na ciekły metan i ciekły tlen. Razem silniki osiągają ciąg prawie 5 MN. Dodatkowy udźwig może zapewnić zestaw dodatkowych bocznych rakiet na paliwo stałe GEM 63XL firmy Northrop Grumman. Rakieta może mieć 2, 4 lub 6 takie rakiety (albo nie mieć ich wcale).
Górny stopień rakiety to Centaur V. Jest to kriogeniczny człon rozpędzany parą silników RL-10C zasilanych ciekłym wodorem i ciekłym tlenem. Stopień jest w stanie wykonywać wielokrotne odpalenia podczas misji kosmicznych.
O lądowniku Peregrine
Wizja lądownika Peregrine na powierzchni Księżyca. Źródło: Astrobotic.
Peregrine ma być pierwszym lądownikiem księżycowym dla USA od czasu zakończenia programu Apollo w latach 70. To pierwsza sonda, która została wysłana na Księżyc w ramach programu Commercial Lunar Payload Services, gdzie NASA w konkursie wybiera podmioty, które wykonają usługę dostarczenia na powierzchnię Księżyca ładunków naukowych i technologicznych. Misja Peregrine-1 opiewa na 79,5 mln USD.
Peregrine wyląduje w Sinus Viscositatis – regionie w pobliżu ciekawych struktur geologicznych przypominająych kopuły „Gruitheisen Domes” na północny-wchód od Oceanu Burz.
Lądownik mierzy 1,9 m wysokości i 2,5 m szerokości. Główna struktura lądownika w kształcie aluminiowej bryły jest wspierana przez zestaw czterech nóg. Napęd do lądowania dostarcza zestaw 5 silników hipergolicznych TALOS-150 zamontowanych u dołu lądownika. Dodatkowo statek posiada 4 3-silnikowe zestawy silniczków kontroli orientacji. Energię elektryczną dostarczać będą panele słoneczne zamontowane na górnej ścianie lądownika.
Lądownik jest w stanie przenieść na powierzchnię Księżyca do 90 kg ładunków. W misji Peregrine-1 leci 20 ładunków naukowych.
Na lądowniku znalazło się 5 ładunków NASA:
- LETS (Linear Energy Transfer Spectrometer). Detektor promieniowania kosmicznego, który pozwoli zebrać dane na temat dawek promieniowania dostarczonych w czasie misji na powierzchnię Księżyca. Podobny ładunek LETS leciał już na obu misjach statku Orion: EFT-1 w 2014 r. i księżycowej misji Artemis 1. Za eksperyment odpowiedzialny jest ośrodek Johnson Space Center.
- NIRVSS (Near-Infrared Volatile Spectrometer System). Kamera, spektrometr i detektor termiczny, które zostaną użyte do zbadania składu chemicznego i temperatury powierzchni regolitu księżycowego w miejscu lądowania. Eksperyment przygotował ośrodek Ames Research Center.
- NSS (Neutron Spectrometer System). Licznik neutronów w regolicie księżycowym. Urządzenie pomoże ocenić ilość wodoru znajdującego się w regolicie księżycowym w miejscu lądowania i zmierzy jak w czasie cyklu doby księżycowej zmienia się zawartość lotnych wodorowych substancji na powierzchni. Za przygotowanie urządzenia odpowiedzialne jest Ames Research Center.
- PITMS (Peregrine Ion-Trap Mass Spectrometer). Spektrometr do pomiaru obecności substancji lotnych w atmosferze Księżyca. Urządzenie zmierzy ilość i zmianę ilości w czasie grup wodorotlenkowych, wody, gazów szlachetnych, azotu i sodu. Urządzenie to jest podobne do wysłanego w misji Rosetta, która badała kometę 67P. Urządzenie zostało zbudowane wspólnie przez agencje NASA i ESA.
- LRA (Laser Retroflector Array) – zestaw ośmiu retroreflektorów, które pozwolą wykonywać z satelitów i lądowników księżycowych dokładne pomiary odległości do powierzchni. Urządzenie przygotowało Goddard Space Flight Center.
Meksyk wysyła na Peregrine zestaw 5 miniłazików Colmena. Pojazdy o wadze 60 gramów i średnicy 12 cm zostaną wyrzucone na powierzchnię Księżyca przez specjalny mechanizm katapultowy i mają poruszać się po powierzchni Księżyca w zorganizowanym szyku.
Amerykańska uczelnia Carnegie Mellon University zbudowała dla tej misji ważący 2 kg niewielki łazik Iris do fotografowania okolic lądowania i testów lokalizacji radiowej.
Łazik Iris podczas integracji z lądownikiem Peregrine. Źródło: CMU.
Firma Astrobotic wysyła na własnym lądowniku eksperymentalny system nawigacji terenowej TRN. Względna optyczna nawigacja terenowa będzie mogła być wykorzystana do przyszłych precyzyjnych lądowań na powierzchni Księżyca z dokładnością do 100 m.
Niemiecka agencja kosmiczna DLR wysyła swój zestaw detektorów promieniowania M-42, uzupełniający eksperyment pomiaru promieniowania przeprowadzony z NASA w ramach misji Artemis I.
Na lądowniku podróżuje też 13 różnych kapsuł czasu zawierających pamiątkowe tabliczki, zbiory zdjęć w formie cyfrowej czy nawet cyfrowy portfel zawierający kryptowaluty. Kapsuły dostarczyły do lądownika rozmaite firmy i organizacje z USA, Niemiec, Kanady, Wielkiej Brytanii, Argentyny, Węgier, Japonii i Seszeli.
Podsumowanie
Była to 6. udana misja orbitalna na świecie w 2024 roku. W locie debiutowała nowa rakieta nośna Vulcan. Teraz lądownik Peregrine będzie po oszczędnej trajektorii leciał w kierunku Księżyca. Próba lądowania na powierzchni nastąpi 23 lutego.
Na podstawie: NASA/ULA/NSF
Opracował: Rafał Grabiański
Na zdjęciu:
