Czarne chmury nad przyspieszonym powrotem ludzi na Księżyc

Wiceprezydent Stanów Zjednoczonych Mike Pence ogłosił w marcu br., że NASA przyspiesza swój nowy program załogowej eksploracji Księżyca. Astronauci mają wylądować na powierzchni Srebrnego Globu już w 2024 roku. Od tego czasu dużo wydarzyło się w ramach przygotowań do pierwszych misji programu Artemis, ale pojawiło się też dużo przeszkód, nie tylko technicznych. Czy NASA zdąży na czas z ambitnym planem księżycowym?

Agencja podkreśla, że nowy plan załogowych misji na Księżyc podzielony jest na dwie fazy. W pierwszej NASA skupia się na szybkości - trzeba zrobić wszystko, by przeprowadzić bezpieczne załogowe lądowanie astronautów w 2024 roku. Po tym osiągnięciu nastąpi druga faza, której celem będzie zapewnienie stałej, zrównoważonej obecności na Księżycu do 2028 roku.

Głównymi elementami planu NASA są:

ciężka rakieta nośna SLS
statek załogowy Orion, przeznaczony do lotów poza otoczenie Ziemi
stacja wokółksiężycowa Gateway, mająca stanowić bezpieczną przystań dla astronautów
komercyjny lądownik, który dostarczy astronautów na powierzchnię Księżyca, a potem umożliwi im bezpieczny powrót na stację
nowy skafander kosmiczny do prowadzenia operacji na powierzchni Księżyca

Jakie misje zostaną przeprowadzone aż do lądowania astronautów na powierzchni Księżyca w 2024 roku?

2020 - Artemis 1 - misja bezzałogowa, test rakiety SLS i statku Orion w locie wokółksiężycowym
2021-2022 - program komercyjnych lądowników CLPS, które dostarczą ładunki badawcze i technologiczne NASA na powierzchnię Księżyca
2022 - Artemis 2 - pierwsza załogowa misja Orion, powrót astronautów na orbitę wokół Księżyca
2022 - dostarczenie pierwszego modułu stacji Gateway PPE (moduł napędowy i zasilania, który jest budowany przez firmę Maxar)
2022 - misja łazika VIPER, przeznaczonego do badań powierzchni w okolicy bieguna południowego Księżyca i poszukiwania lodu wodnego w kraterach
2023 - dostarczenie modułu mieszkalnego stacji Gateway
2024 - misje komercyjne dostarczające lądownik księżycowy do stacji Gateway
2024 - Artemis 3 - misja załogowa do stacji Gateway z lądowaniem dwóch astronautów na powierzchni Księżyca

Przeczytaj też: NASA ogłasza misję łazika VIPER, który poszuka lodu wodnego na powierzchni Księżyca w 2022 roku

Aby jednak powyższy harmonogram mógł zostać zrealizowany, potrzebna jest zgoda polityczna, rozwój technologii i postępy w budowie poszczególnych komponentów misji. W kolejnych rozdziałach krótko podsumowujemy co wydarzyło się w programie w ostatnich miesiącach.

NASA ogłasza konkurs na budowę załogowego lądownika księżycowego

Wizja artystyczna komercyjnego lądownika księżycowego. Źródło: NASA.

30 września NASA ogłosiła konkurs na propozycje komercyjnych lądowników księżycowych do pierwszej fazy programu Artemis. Firmy miały tylko miesiąc na składanie projektów, bo termin minął 1 listopada.

Agencja ma do stycznia 2020 r. wybrać cztery firmy, które dostaną kontrakty na rozwój swoich koncepcji. W październiku 2020 r. z tej czwórki zostaną wybrane dwa projekty, które dostaną finansowanie na pełną budowę swoich lądowników. Jeden z nich zostanie użyty w misji Artemis 3 w 2024 r., a drugi w misji Artemis 4 rok później.

Zobacz też: Firma Blue Origin chce wraz z partnerami zbudować lądownik dla programu Artemis

Podstawowe wymagania jakie muszą spełniać lądowniki to: zabranie na pokład dwóch astronautów, możliwość przebywania do 6,5 dni na powierzchni Księżyca, możliwość wykonania dwóch spacerów kosmicznych i możliwość powrotu na orbitę z próbkami o masie co najmniej 35 kg.

Intensywny harmonogram wymusił też, by agencja poszła na pewne ustępstwa. Zredukowano liczbę wymaganych raportów, które firmy biorące udział w konkursie będą musiały wysyłać do agencji. Postanowiono też usunąć wymaganie zdolności lądownika do wielokrotnego użytku i tankowania na powierzchni Księżyca. Co ciekawe z konkursu zniknęło też wymaganie, by lądownik musiał dokować ze stacją Gateway, wystarczy, by dokował ze statkiem Orion.

Nowe-stare skafandry

Prezentacja nowych skafandrów NASA. Od lewej: prototyp xEMU do spacerów Księżycowych misji Artemis i skafander Orion Crew Survival System dla astronautów statku Orion. Źródło: NASA/Joel Kowsky.

15 października NASA zaprezentowała prototypy skafandrów, które mają zostać wykorzystane w załogowym programie Artemis.

Pierwszym pokazanym skafandrem był xEMU (ang.: Exploration Extravehicular Mobility Unit) - ma to być strój, w którym astronauci wyjdą na powierzchnię Księżyca po raz pierwszy od 1972 r. xEMU korzysta z technologii rozwiniętych w skafandrach wykorzystanych do misji Apollo oraz tych obecnie wykorzystywanych podczas wyjść na zewnątrz Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Skafandry xEMU mają poprawiać mobilność w porównaniu do EMU. Astronautom ma być łatwiej chodzić w tych skafandrach i wykonywać ruchy rękami i nogami, niż to miało miejsce w misjach Apollo. Poprawiono także usuwanie dwutlenku węgla, co ma wydłużyć możliwość pracy w skafandrze do 8 godzin. Podczas misji programu Apollo problemem okazał być się też pył księżycowy, nowa generacja skafandrów ma je rozwiązywać - być bardziej wytrzymała i mieć odporne systemy podtrzymywania życia na niewielkie drobiny pyłu.

Postępy w miniaturyzacji elektroniki umożliwiły wyposażenie nowych skafandrów w więcej zapasowych modułów, co poprawi bezpieczeństwo, Usprawniono też moduł komunikacji. Inżynierowie pracujący nad nowymi skafandrami podkreślają, że z niewielkimi modyfikacjami będą one mogły służyć na ISS, na stacji Gateway, powierzchni Księżyca czy nawet na Marsie.

Na prezentacji pokazano też skafandry startowe do statku załogowego Orion. Statek Orion to nowy budowany dla NASA statek, który będzie wykorzystany do misji poza Ziemię - na Księżyc, a w przyszłości może też na Marsa. Nowy pomarańczowy skafander jest ewolucją skafandrów wykorzystywanych w misjach wahadłowców. Skafander jest niehermetyzowany, jednak na wypadek dekompresji statku, w którym znajdować się będzie astronauta może się "zahermetyzować" i stanowić swojego rodzaju “osobisty statek’ dla astronauty przez nawet 6 dni.

Oba skafandry wyróżniają się udoskonalonymi możliwościami dopasowania do astronauty. Nowe kombinezony mają być też wygodniejsze i bardziej modularne. Jeden skafander księżycowy xEMU ma trafić na Międzynarodową Stację Kosmiczną do testów. W 2024 roku w skafandrach xEMU na powierzchnię Księżyca wyjdą astronautka i astronauta misji Artemis 3, w pierwszym planowanym załogowym lądowaniu na Księżycu od czasów programu Apollo.

Ustawodawcy sceptyczni wobec Artemis

Można zastanawiać się nad możliwościami technologicznymi na przyspieszony powrót ludzi na Księżyc, jednak na końcu finansowanie tego przedsięwzięcia zależy od polityków. Swój pesymizm wyraził przewodniczący podkomisji Izby Reprezentantów ds. finansowania m.in. agencji NASA. Jose Serrano jasno wyraził brak przekonania co do konieczności przesunięcia daty lądowania człowieka z 2028 na 2024 rok. Wyraził przy tym frustrację z powodu braku jasnej informacji od agencji ile ten przyspieszony program ma kosztować do 2024 roku.

Biały Dom zaproponował poprawkę do budżetu na 2020 rok, w którym zawnioskował o dodatkowe 1,6 mld dolarów, jednak NASA ciągle zwleka z podaniem dokładnych szacunków kosztu dla całego programu. Administrator NASA Jim Bridenstine, przesłuchiwany podczas posiedzenia tej podkomisji powiedział, że agencja pracuje teraz nad propozycją budżetu dla niej na 2021 rok i przy okazji nad ogólnym szacunkiem całkowitych kosztów programu Artemis w latach 2021-2024. Liczby te, jak stwierdził, mogą być znane być może dopiero w lutym 2020 r. Swój sceptycyzm podzielali inni przedstawiciele demokratów w podkomisji. Republikańscy reprezentanci pytali z kolei o możliwość większego wykorzystania rakiety SLS, kosztem użycia w misjach programu rakiet komercyjnych. Bridenstine tłumaczył, że dla celu lądowania na Księżycu już w 2024 roku nie jest to możliwe, gdyż do tego czasu uda się wyprodukować maksymalnie trzy zestawy systemu SLS.

Kolejne kontrowersje wzbudza sposób w jaki zostanie pozyskane ewentualne zwiększenie środków NASA na program Artemis. Bridenstine powtórzył po raz kolejny, że nie chce by dodatkowe środki na program księżycowy pochodziły z innych działań agencji, a więc pieniądze te musiałyby zostać wzięte z innych obszarów budżetu. To jeszcze bardziej utrudni uzyskanie obupartyjnego porozumienia.

Senat przyjął 31 października poprawkę do budżetu NASA, zwiększającą finansowanie agencji do 22,75 mld dolarów na 2020 rok. Poprawka uwzględnia część (ale nie wszystkie) koszty zakładane w nowym programie komercyjnego lądownika załogowego. Na tym jednak nie kończy się walka w izbach ustawodawczych. Izba Reprezentantów musi jeszcze wynegocjować z Senatem alokację środków we wszystkich obszarach budżetu Stanów Zjednoczonych. To może potrwać tygodniami lub miesiącami, tym bardziej, że wiele aspektów takich jak budowa muru budzi duże kontrowersje.

Każde opóźnienie wpłynie negatywnie na konkurs lądowników załogowych. Ken Bowersox pełniący obowiązki zastępcy administratora NASA ds. załogowej eksploracji stwierdził, że “im dłużej będziemy czekać na rozstrzygnięcia budżetowe, tym bardziej zwiększa się ryzyko przesunięcia celu lądowania na 2025 rok”.

Nowe kontrakty na rakietę SLS i statek Orion

Pierwszy dolny stopień rakiety SLS po zakończonej integracji elementów strukturalnych w ośrodku Michoud w Nowym Orleanie. Źródło: NASA/Steven Seipel.

NASA rozszerzyła w październiku kontrakt z firmą Boeing na wsparcie budowy rakiet dla 10 misji programu Artemis. Większy kontrakt ma zostać sfinalizowany w 2020 r. i obejmuje budowę 10 dolnych stopni oraz 8 górnych stopni EUS. Obecnie Boeing ma kontrakt na budowę dwóch dolnych stopni dla misji Artemis 1 i Artemis 2 oraz budowę pierwszego górnego stopnia EUS dla przyszłej wersji rakiety w misji Artemis 4. Nowa umowa umożliwi firmie budowę dolnego stopnia SLS dla misji Artemis 3, która ma być pierwszą misją załogowego lądowania na Księżycu w 2024 r. Boeing będzie mógł też zaplanować prace nad kolejnymi stopniami dla przyszłych misji.

Wcześniej, bo we wrześniu firma Lockheed Martin poinformowała o podpisaniu kontraktu z NASA na budowę kolejnych sześciu kapsuł załogowych Orion. W ramach nowej umowy opiewającej na 2,7 mld dol. firma ma zbudować trzy statki dla misji Artemis 3, 4 i 5. W 2022 r. zostaną zamówione 3 statki dla kolejnych misji na kwotę 1,9 mld dol.

Postępy w integracji pierwszej rakiety SLS

Podczas gdy podpisywano kontrakty na wytworzenie elementów dla misji Artemis 3 i przyszłych, firmy czyniły postępy w integracji statków i dolnych stopni rakiety SLS dla pierwszych dwóch misji Artemis 1 i Artemis 2.

Do końca roku powinny zakończyć się prace integracyjne nad pierwszym egzemplarzem dolnego stopnia rakiety SLS, który zostanie wykorzystany w misji Artemis 1. Kiedy montaż rakiety zakończy się, zostanie ona przetransportowana do Stennis Space Center, gdzie wszystkie cztery silniki zostaną poddane odpaleniu, symulującemu pełny lot rakiety. NASA uważa, że testy te potrwają 5-6 miesięcy. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem to w połowie roku po dokonaniu koniecznych remontów dolny stopień zostanie wysłany do Kennedy Space Center, gdzie zostanie zintegrowany z pozostałymi częściami rakiety SLS i statkiem Orion.

Zobacz też: Poprzedni raport z przygotowań do misji Artemis 1

Agencja planuje przeprowadzenie bezzałogowej misji Artemis 1 w 2020 roku, ale coraz więcej osób wskazuje, że start ten opóźni się do 2021 r.

Nowe partnerstwa międzynarodowe

Michał Szaniawski (prezes POLSA) i Jim Bridenstine (administrator NASA) podczas podpisania wspólnego stanowiska o możliwościach współpracy w ramach programu Artemis. Źródło: NASA/Bill Ingalls.

Program Artemis przyciąga inne państwa. Podczas Międzynarodowego Kongresu Astronautycznego, który odbył się w tym roku w Waszyngtonie z administratorem NASA Jim Bridenstinem rozmawiali w sprawie udziału w programie przedstawiciele 26 państw, w tym Michał Szaniawski, prezes Polskiej Agencji Kosmicznej.

Na razie o konkretnych elementach misji możemy mówić w przypadku Kanady i Japonii, o czym informowaliśmy w osobnym artykule. Nie jest też jeszcze jasne jakie umowy będą taką współpracę regulować. Z racji bardzo krótkiego harmonogramu, wielu ekspertów polityki kosmicznej sugeruje zaadaptowanie International Space Station Intergovernmental Agreement podpisanego przez 15 państw w 1998 r. przy okazji pracy nad Międzynarodową Stacją Kosmiczną.

Podsumowanie

Widać, że w ostatnich miesiącach bardzo dużo działo się wokół programu Artemis. Przeszkody polityczne i niewielki margines czasowy mogą jednak też szybko pogrzebać nowe plany administracji Donalda Trumpa i agencji NASA. Najbliższe miesiące pokażą czy tak się stanie.

Na podstawie: NASA/SpaceNews/NSF/SN

Opracował: Rafał Grabiański

Więcej informacji: