26 marca br. wiceprezydent Stanów Zjednoczonych Mike Pence ogłosił, że celem administracji Donalda Trumpa będzie przeprowadzenie załogowego lądowania na Księżycu do 2024 roku. Od tego czasu NASA przekształca opracowane do tej pory plany na lądowanie w 2028 roku, a duża liczba widocznych już teraz przeszkód każe poddać w wątpliwość możliwość realizacji tego przedsięwzięcia.
Po oficjalnym przyspieszeniu załogowego programu księżycowego USA, eksperci związani z branżą kosmiczną oczekiwali poprawek do budżetu, które Kongresowi ma zaproponować Biały Dom. Szacowano, że aby zrealizować lądowanie człowieka już w 2024 roku potrzebne będzie dodatkowych 6-8 mld dolarów rocznie. W maju wreszcie ogłoszono propozycję poprawki na 2020 rok - wzrost o 1,6 mld dolarów. Jak podkreślał administrator NASA Jim Brindenstine - te pieniądze wystarczą na początek, ale z każdym kolejnym rokiem potrzeba będzie większego zastrzyku pieniędzy. Co istotne, poprawka nie spowodowała cięć w innych sektorach działalności NASA. Ograniczony został tylko program wokółksiężycowej stacji orbitalnej Gateway, która ma stanowić miejsce wypadów astronautów na Srebrny Glob. Stacja ta ma do 2024 roku składać się z absolutnego minimum - dwóch modułów.
Źródło: NASA
Jak ma wyglądać plan ponownego lądowania człowieka na Księżycu?
O wstępnym harmonogramie pisaliśmy już przy okazji ogłoszenia przyspieszonego programu księżycowego.
Za trzon programu załogowego odpowiadają rozwijane już od dekady systemy: superciężka rakieta nośna SLS, budowana przez firmy Boeing, Lockheed Martin, ULA i Aerojet Rocketdyne oraz kapsuła załogowa NASA przystosowana do lotów w głęboką przestrzeń kosmiczną Orion, budowana przez firmę Lockheed Martin.
Pierwszy bezzałogowy test rakiety SLS ze statkiem Orion miał odbyć się w 2020 roku. Jednak już od jakiegoś czasu wiadomo, że będzie bardzo trudno ukończyć do tego czasu budowę i testy rakiety. Jeśli jednak uda się rozwiązać wszystkie trudności to już pod koniec przyszłego roku zostanie przeprowadzona misja EM-1 (obecnie już raczej nazywana Artemis-1). Dwa lata później do Oriona po raz pierwszy wsiądą astronauci. Wybiorą się w podróż wokół Księżyca w ramach misji Artemis-2. W tym samym roku na orbitę wokół Księżyca za pomocą komercyjnej rakiety zostanie wysłany moduł elektryczno-napędowy (PPE) stacji Gateway. W 2023 roku na komercyjnej rakiecie poleci moduł mieszkalny stacji oraz duża eksploracyjna misja z łazikiem. Rok później przeprowadzona zostanie misja Artemis-3. Najpierw za pomocą trzech komercyjnych rakiet do stacji Gateway zostanie wysłany trzyczęściowy lądownik księżycowy, a następnie na misję poleci statek Orion z załogą, która przesiądzie się na stacji do lądownika i wykona pierwsze lądowanie na naszym naturalnym satelicie od prawie 60 lat.
Harmonogram powrotu na Księżyc postulowany przez NASA
- 2019 - komercyjne dostarczenie ładunków na powierzchnię Księżyca
- 2020 - misja bezzałogowa Artemis-1
- 2022 - misja załogowa Artemis-2
- 2022 - dostarczenie pierwszego modułu stacji Lunar Gateway (PPE)
- 2023 - duże bezzałogowe misje eksploracyjne na powierzchni Księżyca
- 2024 - lądowanie człowieka na Księżycu w ramach misji Artemis-3
Wiele rzeczy musi ułożyć się po myśli agencji NASA, by plan ten mógł być zrealizowany. Przedstawmy poniżej kilka największych problemów z jakimi trzeba się zmierzyć.
Rakieta SLS
Wizualizacja rakiety SLS wykonującej misję. Źródło: NASA
Ogromna rakieta SLS miała być prosta w budowie - korzystanie z dziedzictwa wahadłowców (składa się bowiem z tych samych silników w dolnym stopniu, tych samych członów bocznych na paliwo stałe) miało przyspieszyć jej rozwój i budowę. Niestety tak się nie stało. W pewnym momencie pojawiły się nawet plany przeprowadzenia debiutanckiego lotu rakiety wraz z załogą na pokładzie. Te pomysły zostały jednak porzucone. Analizowano też możliwości wykorzystania komercyjnych rakiet celem przeprowadzenia pierwszej misji ze statkiem Orion. Analizy wykazały jednak, że realizacja takiego planu trwałaby dłużej niż przewidywane opóźnienia w dostarczeniu pierwszego egzemplarza SLS.
NASA stara się usprawnić pracę nad pierwszą rakietą SLS, tak by była gotowa na lot w 2020 roku. Analizowane są zmiany w logistyce, sposobie integracji rakiety, wykonywane optymalizacje. Człon główny rakiety jest już prawie ukończony, teraz rozstrzyga się czy zostaną przeprowadzone integracyjne testy działania wszystkich silników na hamowni i, jeśli zostaną przeprowadzone, to w jakiej formie.
Kolejnym problemem jest zatrzymanie rozwoju powiększonej wersji rakiety tzw. Block 1B. W założeniach agencji rakieta z całkowicie nowym górnym stopniem EUS będzie potrzebna, by wykonać misje załogowe do Księżyca z potrzebnym zaopatrzeniem logistycznym. W budżecie proponowanym na 2020 rok te pieniądze zniknęły. Boeing skupia się na ukończeniu podstawowej wersji rakiety. Czy można jednak spodziewać się, że po tylu latach opóźnień kolejne egzemplarze systemu zostaną dostarczone na czas, na loty w 2022 roku i 2024 roku?
Polityka
Kolejną przeszkodą jest polityka i budżet. Potrzebne jest duże zwiększenie nakładów dla NASA z około 20 mld dolarów rocznie do nawet 28 mld. O uzyskanie międzypartyjnego porozumienia w Kongresie i Senacie będzie trudno, zważywszy na fakt, że dodatkowe pieniądze na 2020 rok dla NASA mają pochodzić z nadwyżki funduszu Pell Grant Reserve - pieniędzy na studia dla biedniejszej młodzieży. Termin 2024 zbiega się też z potencjalnym zakończeniem drugiej kadencji prezydenta Trumpa. Ciężko więc będzie o apolityczność całego przedsięwzięcia.
Lądownik
Koncepcja artystyczna lądownika księżycowego misji Artemis. Zdjęcie: NASA.
Najwięcej wysiłku kosztować jednak będzie zaprojektowanie, budowa i testy nowego załogowego lądownika księżycowego. Wszak NASA nie robiła tego przez ostatnich 60 lat! Lądownik ma składać się z trzech części: moduł transferowy do przemieszczenia lądownika ze stacji Gateway na orbitę wokół Księżyca, moduł zniżania do transferu załogi na powierzchnię oraz moduł powrotny do bezpośredniego powrotu na stację Gateway po wykonanej misji. NASA miała zająć się wykonaniem modułu powrotnego, dostosowanego do goszczenia załogi. Pozostałe dwa moduły miały zostać zbudowane przez firmy, które wygrają stosowny konkurs.
Przetarg na propozycje lądowników był ogłoszony przed końcem 2018 roku. Firmy mogły wysłać swoje projekty do 25 marca br. Po ogłoszeniu przyspieszonego programu księżycowego NASA zmieniła jednak zdanie i postanowiła ogłosić również konkurs na moduł powrotny, by w końcu zapowiedzieć, że trzy stopnie lądownika będą wykonane przez jedną firmę.
Oprócz lądownika trzeba będzie przygotować odpowiednie skafandry do wyjścia na powierzchnię. Firmy potencjalnie zainteresowane przygotowaniem tych systemów nieoficjalnie mówią, że by plan 2024 doszedł do skutku prace nad tą infrastrukturą muszą być rozpoczęte jak najszybciej.
Co się dzieje teraz?
Koncepcja stacji Gateway z modułem mieszkalnym w wykonaniu firmy Northrop Grumman. Źródło: Northrop Grumman.
Choć opóźnione, to w zaawansowanej fazie są prace nad rakietą SLS. Dzięki usprawnionemu harmonogramowi do końca 2019 roku firma Boeing powinna oddać główny człon rakiety. Jeszcze nie zdecydowano czy człon zostanie wtedy przetransportowany do Stennis Space Center celem integracyjnych testów silnika czy popłynie od razu do Cape Canaveral na Florydzie, gdzie przejdzie testy i integrację z pozostałymi komponentami.
NASA stara się też przesunąć część potrzebnej certyfikacji z misji EM-1 do załogowej misji EM-2. To pozwoliłoby zrealizować plan pierwszego lotu rakiety SLS jeszcze w 2020 roku, jeśli ta będzie gotowa.
Na ukończeniu jest też budowa drugiego egzemplarza statku Orion, przeznaczonego do misji EM-1. Już prawie ukończono testy pojedynczych modułów i trwają przygotowania do integracji. Latem br. statek powinien polecieć z Kennedy Space Center na Florydzie do Plum Brook Station w Ohio, gdzie przez cztery miesiące będą przeprowadzane testy środowiskowe (symulacje warunków kosmicznych) w komorze próżniowej.
16 maja agencja ogłosiła wybór 11 firm, które mają przeprowadzić badania i stworzyć prototypy załogowych lądowników. Trwają już testy prototypów modułów mieszkalnych stacji Gateway. W przedsięwzięciu bierze udział 5 firm. W przeciągu najbliższych kilku dni powinien też zostać ogłoszony zwycięzca przetargu na wykonanie pierwszego komercyjnego lądowania na powierzchni Księżyca z ładunkami NASA do końca 2019 roku. O konkursie informowaliśmy przed kilkoma miesiącami. Niebawem powinien też zostać ogłoszony wykonawca pierwszego modułu stacji Gateway - czyli modułu napędowego i zasilania PPE.
Podsumowanie
Bardzo dużo sprzyjających okoliczności musi nastąpić, by ambitny plan wylądowania człowieka na Księżycu w 2024 roku doszedł do skutku. Eksperci mają jednak nadzieję, że skrócony harmonogram nie wpłynie na bezpieczeństwo i nie upolityczni agencji. Nawet jeśli do 2024 roku ludzka stopa nie stanie ponownie na Księżycu, to jest nadzieja, że stanie się to wcześniej niż początkowo planowano, czyli być może już w 2026 roku - taka data najczęsciej pojawia się wśród komentatorów polityki kosmicznej USA.
Na podstawie: NASA, Arstechnica, Space Review, NASASpaceflight
Opracował: Rafał Grabiański
Więcej informacji:
- artykuł podsumowujący ostatnie nieoficjalne informacje na temat planów NASA
- strona NASA poświęcona planom księżycowym
- felieton Jeffa Fousta ze Space Review, podsumowujący plany NASA
Zdjęcie tytułowe: Widoczna strona Księżyca w pierwszej kwadrze. Źródło: NASA.
