Mini Międzynarodowa Stacja Kosmiczna na orbi­cie Księżyca

  • Lotnictwo Aviation International 8/2018
Mini Międzynarodowa Stacja Kosmiczna na orbicie Ksiezyca

Mini Międzynarodowa Stacja Kosmiczna na orbi­cie Ksiezyca

Pod koniec stycz­nia 2016 r. rosyj­ska agen­cja pra­sowa RIA Nowosti podała zaska­ku­jącą infor­ma­cję. Mówiła ona, że agen­cje kosmiczne Stanów Zjednoczonych, Federacji Rosyjskiej i Europy pro­wa­dzą roz­mowy doty­czące form ich przy­szłej współ­pracy po zakoń­cze­niu pro­gramu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS, International Space Station), co ma nastą­pić praw­do­po­dob­nie w oko­li­cach 2028 r.

Okazało się, że szybko osią­gnięto wstępne poro­zu­mie­nie co do tego, że po wiel­kiej sta­cji orbi­tu­ją­cej wokół Ziemi, kolej­nym wspól­nym pro­jek­tem sta­nie się sta­cja co prawda znacz­nie mniej­szych roz­mia­rów, ale poru­sza­jąca się tysiąc razy dalej – wokół Księżyca.

Pokłosie ARM i Constellation

Oczywiście naj­róż­no­rod­niej­sze kon­cep­cje baz księ­ży­co­wych – zarówno powierzch­nio­wych, jak i nisko i wyso­ko­or­bi­tal­nych, powsta­wały w minio­nych dzie­się­cio­le­ciach mniej wię­cej raz na dwa lata. Różniły się skalą – od nie­wiel­kich, umoż­li­wia­ją­cych pobyt dwu czy trzy­oso­bo­wej załogi przez okres kilku mie­sięcy, wyma­ga­ją­cych dowo­że­nia z Ziemi dosłow­nie wszyst­kiego, co jest potrzebne do życia, do potęż­nych kom­plek­sów, nie­mal samo­wy­star­czal­nych miast zalud­nio­nych przez tysiące miesz­kań­ców. Łączyło je jedno – brak fun­du­szy.
Kilkanaście lat temu przez krótki czas wyda­wało się, że pewne szanse ma ame­ry­kań­ski plan powrotu na Księżyc, znany pod nazwą „Constellation”, jed­nak i on padł ofiarą zarówno nie­do­boru środ­ków, jak i nie­chęci poli­tycz­nej. W 2013 r. NASA zapro­po­no­wała pro­jekt pod nazwą ARM (Asteroid Redirect Mission), póź­niej prze­mia­no­wany na ARU (Asteroid Retrieval and, Utilization), czyli ambitny pro­gram dostar­cze­nia w pobliże naszej pla­nety i zba­da­nia głazu z powierzchni jed­nej z pla­ne­toid. Misja miała być wie­lo­eta­powa.
W pierw­szej fazie miano wysłać do jed­nej z pla­ne­tek grupy NEO (Near-Earth objects), czyli bli­skich Ziemi, sta­tek ARRM (Asteroid Retrieval Robotic Mission), napę­dzany zaawan­so­wa­nym sil­ni­kiem jono­wym, miał wystar­to­wać z Ziemi w grud­niu 2021 r. i wylą­do­wać na powierzchni nie­zde­fi­nio­wa­nego obiektu po nie­spełna dwóch latach. Za pomocą spe­cjal­nych kotwic miał uchwy­cić głaz o śred­nicy około 4 m (jego masa mia­łaby się­gać 20 t), a następ­nie opa­ko­wać go szczelną otu­liną. Nastąpiłby odlot w kie­runku Ziemi, ale z dwóch waż­nych powo­dów nie doszłoby do lądo­wa­nia na niej. Po pierw­sze nie ma tak dużego statku, zdol­nego do zwie­zie­nia tak cięż­kiego obiektu, po dru­gie zaś nie chciano, by doszło do kon­taktu z ziem­ską atmos­ferą.
W tej sytu­acji powstał pro­jekt umiesz­cze­nia w 2025 r. zdo­by­czy na spe­cy­ficz­nej, bo wyso­kiej wstecz­nej orbi­cie oko­łok­się­ży­co­wej (DRO, Distant Retrograde Orbit). Cechuje się ona wysoką sta­bil­no­ścią, która nie pozwoli na zbyt szyb­kie spad­nię­cie na Księżyc. Ładunek byłby badany na dwa spo­soby – przez sondy auto­ma­tyczne oraz przez ludzi, dowo­żo­nych stat­kami Orion, jedyną pozo­sta­ło­ścią po pro­gra­mie „Constellation”. A co z ARU, który w kwiet­niu 2017 r. został ska­so­wany, można było zaim­ple­men­to­wać do bazy oko­łok­się­ży­co­wej? Dwa klu­czowe ele­menty – jeden mate­rialny, czyli sil­nik jonowy i jeden nie­ma­te­rialny – orbitę DRO.

Jaka orbita, jakie rakiety?

Przed decy­den­tami sta­nęło klu­czowe pyta­nie: po jakiej orbi­cie ma poru­szać się sta­cja, którą zaczęto robo­czo nazy­wać DSG (Deep Space Gateway, brama do głę­bo­kiego kosmosu). Gdyby w przy­szło­ści miano z niej wysy­łać ludzi na powierzch­nię Księżyca, oczy­wi­stym byłby wybór orbity niskiej, mniej wię­cej stu­ki­lo­me­tro­wej, jed­nak jeśli sta­cja mia­łaby rze­czy­wi­ście sta­no­wić także przy­sta­nek w dro­dze ku punk­tom libra­cyj­nym układu Ziemia-Księżyc, czy pla­ne­to­idom, to nale­żało ją umie­ścić na orbi­cie wyso­ko­elip­tycz­nej, dają­cej spory zysk ener­ge­tyczny.
W efek­cie wybrano drugą wer­sję, za która prze­ma­wiała więk­sza liczba celów, które dzięki temu można będzie osią­gnąć. Jednak nie była to kla­syczna orbita DRO, lecz NRHO (Near Rectilinear Halo Orbit) – nie­za­mknięta, kwa­zi­sta­bilna orbita prze­bie­ga­jąca w pobliżu róż­nych punk­tów rów­no­wagi gra­wi­ta­cyj­nej Ziemi i Księżyca. Kolejnym klu­czo­wym pro­ble­mem byłby wybór rakiety nośnej, gdyby nie to, że w ówcze­snej chwili żadna taka nie ist­niała. W tej sytu­acji oczy­wi­sto­ścią było posta­wie­nie na SLS (Space Launch System), super­ra­kietę budo­wana pod egidą NASA do celów głę­bo­kiej eks­plo­ra­cji Układu Słonecznego, jako że ter­min odda­nia jej naj­prost­szej wer­sji do użytku był naj­bliż­szy – wów­czas okre­ślano go na koniec 2018 r.
Oczywiście w odwo­dzie pozo­sta­wały dwie inne rakiety – Falcon Heavy firmy SpaceX oraz New Glenn-3S firmy Blue Origin, mające jed­nak dwie wady – niż­szy udźwig oraz to, że wów­czas rów­nież ist­niały jesz­cze tylko na papie­rze (w chwili obec­nej Falcon Heavy jest już po uda­nym debiu­cie, rakieta New Glenn zaś jest prze­wi­dziana do wpro­wa­dze­nia do eks­plo­ata­cji w 2021 r.). Nawet tak duże rakiety, zdolne do wynie­sie­nia na niską orbitę oko­ło­ziem­ską ładunki rzędu 65 t, będą w sta­nie dostar­czyć w rejon Księżyca masy w gra­ni­cach jedy­nie 10 t. Stało się to limi­tem dla masy poszcze­gól­nych ele­men­tów, gdyż natu­ral­nie DSG siłą rze­czy musiała być kon­struk­cją modu­łową. W pier­wot­nej wer­sji zakła­dano, że będzie to pięć modu­łów – napę­dowy i zasi­la­nia, dwa miesz­kalne, śluza powietrzna oraz logi­styczny, który po wyła­dunku peł­niłby rolę labo­ra­to­rium.
Ponieważ znaczne zain­te­re­so­wa­nie DSG wyra­ziły także pozo­stali uczest­nicy ISS, to zna­czy Japonia i Kanada, oczy­wi­stym się stało, że mani­pu­la­tor dostar­czy wyspe­cja­li­zo­wana w kosmicz­nej robo­tyce Kanada, Japonia zaś zaofe­ro­wała habi­tat z zamknię­tym sys­te­mem pod­trzy­my­wa­nia warun­ków życia. Dodatkowo Rosja oznaj­miła, że po wpro­wa­dze­niu do eks­plo­ata­cji statku zało­go­wego Federacja, nie­które z nich będą mogły być kie­ro­wane ku nowej sta­cji. Koncepcję nie­wiel­kiego bez­za­ło­go­wego lądow­nika, zdol­nego do przy­wo­że­nia z powierzchni Srebrnego Globu kil­ku­dzie­się­ciu do stu kil­ku­dzie­się­ciu kilo­gra­mów pró­bek obie­cały opra­co­wać wspól­nie ESA, CSA i JAXA. Dalekosiężne plany zakła­dały dołą­cze­nie pod koniec lat dwu­dzie­stych kolej­nego, więk­szego habi­tatu, a nieco póź­niej stop­nia napę­do­wego, który mógłby skie­ro­wać kom­pleks na tra­jek­to­rię wio­dącą ku innym celom.

  • Waldemar Zwierzchlejski

To jest skrócona wersja artykułu.

CZYTAJ E-WYDANIE KUP WYDANIE PAPIEROWE