Wielki powrót ludzkości na Księżyc, czyli misja Artemis
Sześćdziesiąt pięć lat temu ZSRR zaszokowało świat, po raz pierwszy w historii wysyłając na Księżyc obiekt stworzony przez człowieka. We wrześniu 1959 roku, niecałe dwa lata po wystrzeleniu Sputnika 1, rosyjski statek kosmiczny Łuna 2 zderzył się z powierzchnią naszego naturalnego satelity. Było to oszałamiające osiągnięcie, tym bardziej w początkach rozwijającego się wówczas wyścigu kosmicznego. Stany Zjednoczone odpowiedziały na to kosmiczne wyzwanie serią misji mających przybliżyć ludzkość do zdobycia Księżyca. Niecałe 10 lat później Neil Armstrong postawił swój słynny ,,mały krok dla człowieka". Jednakże nim podbój srebrnego globu zdążył rozwinąć się na dobre, sytuacja polityczna i ekonomiczna zmusiła nas do chwilowego porzucenia marzeń o eksploracji Księżyca. Program Artemis ma już wkrótce odmienić ten stan rzeczy. Według obecnych planów ludzkość ma powrócić na Księżyc w ciągu kilku najbliższych lat. Tak wysoce zaawansowana technologicznie misja boryka się jednak z wieloma problemami i opóźnieniami. Pytanie więc brzmi: kiedy ponownie staniemy na Księżycu? W przeciwieństwie do misji Apollo, która całkowicie opierała się na użyciu rakiety Saturn V, program Artemis przewiduje użycie różnych pojazdów kosmicznych do różnych celów. Misja bezzałogowa Artemis 1 wystartowała w 2022 roku. Misja Artemis 2, obejmująca lot czteroosobowej załogi wokół Księżyca na pokładzie statku kosmicznego Orion, jest planowana na 2026 rok. Pierwsze lądowanie na Księżycu w ramach programu nastąpi podczas misji Artemis 3. The post Wielki powrót ludzkości na Księżyc, czyli misja Artemis first appeared on AstroNET – Polski Portal Astronomiczny.
Zdjęcie w tle: NASA/ESA/ATG Medialab
Sześćdziesiąt pięć lat temu ZSRR zaszokowało świat, po raz pierwszy w historii wysyłając na Księżyc obiekt stworzony przez człowieka. We wrześniu 1959 roku, niecałe dwa lata po wystrzeleniu Sputnika 1, rosyjski statek kosmiczny Łuna 2 zderzył się z powierzchnią naszego naturalnego satelity. Było to oszałamiające osiągnięcie, tym bardziej w początkach rozwijającego się wówczas wyścigu kosmicznego. Stany Zjednoczone odpowiedziały na wyzwanie serią misji mających przybliżyć ludzkość do zdobycia Księżyca. Niecałe 10 lat później Neil Armstrong postawił pierwszy, „mały” krok.
Jednakże nim podbój Srebrnego Globu zdążył rozwinąć się na dobre, sytuacja polityczna i ekonomiczna zmusiła nas do chwilowego porzucenia marzeń o eksploracji Księżyca. Program Artemis ma już wkrótce odmienić ten stan rzeczy. Według obecnych planów ludzkość ma powrócić na Księżyc w ciągu kilku najbliższych lat. Tak wysoce zaawansowana technologicznie misja boryka się jednak z wieloma problemami i opóźnieniami. Już teraz opóźniona jest o wiele lat, więc pytanie więc brzmi: kiedy ponownie staniemy na Księżycu?
Na razie za sobą mamy Artemis 1. Misja bezzałogowa wystartowała w 2022 roku. Dalej czeka nas misja Artemis 2, obejmująca lot czteroosobowej załogi wokół Księżyca na pokładzie statku kosmicznego Orion. Obecnie jest planowana na 2026 rok. Pierwsze lądowanie na Księżycu w ramach programu nastąpi dopiero podczas misji Artemis 3.
Artystyczna koncepcja statku Starship HLS, mającego szerokość 9 m i wysokość 50 m nad powierzchnią Księżyca.
Artemis 1
Po sześciu latach opóźnienia, 16 listopada 2022 roku wystartowała testowa misja bezzałogowa Artemis 1. Lot trwał 25 dni i obejmował 6 dni na orbicie Księżyca, podczas których statek zbliżył się na odległość zaledwie 130 km od powierzchni naszego naturalnego satelity. Po zakończeniu misji Artemis 1 stwierdzono, że osłona termiczna statku kosmicznego Orion uległa większej erozji podczas ponownego wejścia w atmosferę niż przewidywano. To, w połączeniu z innymi wyzwaniami technologicznymi, opóźnia lot załogowej misji Artemis 2 do czasu naprawienia tych problemów.
Księżyc i Ziemia wyłaniające się w tle zdjęcia wykonanego przez bezzałogową kapsułę Orion podczas misji Artemis I.
Skafandry
Jednym z kluczowych czynników decydujących o tym, kiedy misja załogowa wyląduje na Srebrnym Globie, są skafandry kosmiczne. Astronauci misji Apollo pracowali na Księżycu przez 3 dni, używając skafandrów zaprojektowanych w końcówce lat sześćdziesiątych. Pył znajdujący się na Księżycu powodował jednak ich szybkie niszczenie, a astronauci skarżyli się na dyskomfort. Te niedogodności staną się jeszcze istotniejsze podczas misji w ramach programu Artemis, podczas których czas spędzany na Księżycu ma się stopniowo wydłużać.
Nowe skafandry mają ułatwić astronautom schylanie się w celu pobierania próbek.
NASA opracowuje obecnie nowe stroje dla astronautów w ramach projektu Axiom Extravehicular Mobility Unit. W przeciwieństwie do skafandrów użytych w czasie misji Apollo, które pracowały w promieniach Słońca i były stworzone tak, by ochładzać astronautów, skafandry AxEMU muszą być zdolne do działania przez nawet 2 godziny w temperaturze -243°C, panującej w całkowicie zacienionych kraterach w okolicach bieguna południowego Księżyca. Te wymagania stanowią technologiczne wyzwanie – z całą pewnością osiągalne, lecz niezwykle kosztowne i wymagające czasu.
Artemis 2
Misja Artemis 2, planowana na kwiecień 2026 roku, ma wysłać na pokładzie statku Orion czteroosobową załogę na dziesięciodniową misję, polegającą na okrążaniu Księżyca w odległości około 7400 km od powierzchin. Rakieta SLS wejdzie na orbitę okołoziemską, gdzie po dwóch okrążeniach górny stopień rakiety ICPS zostanie oddzielony. Załoga przejmie ręczne sterowanie i przeprowadzi manewr symulowanego dokowania z górnym stopniem rakiety, by sprawdzić, jak systemy Oriona radzą sobie z precyzyjnymi manewrami. Następnie Orion zapali silnik modułu serwisowego, wyruszając na Księżyc.
Jak powrócimy na Księżyc?
Program Artemis pozwoli ludzkości powrócić na Księżyc dzięki kilku różnym pojazdom kosmicznym.
Porównanie rozmiarów różnych pojazdów kosmicznych.
Stożkowy statek Orion, przypominający powiększony moduł dowodzenia Apollo, zostanie wyniesiony przez rakietę SLS i zabierze na swoim pokładzie czworo astronautów na orbitę Księżyca, by tam spotkać się z lądownikiem księżycowym. Orion będzie wspierany przez zbudowany przez Europejski Moduł Serwisowy od Airbusa, który zapewni mu moc, napęd i wsparcie systemów podtrzymujących życie.
Wielki lądownik HLS (Human Landing System) jest opaty na obecnym Starshipie, ale będzie pozbawiony zewnętrznej osłony termicznej i klap sterujących aerodynamiką, gdyż już nigdy nie powróci do atmosfery ziemskiej. Będzie wyposażony w pięć paneli słonecznych, a biała powłoka zapobiegnie nadmiernemu nagrzewaniu się kriogenicznego paliwa. Ostre hamowanie podczas lądowania na Księżycu będzie można wykonać dzięki sześciu silnikom Raptor zamontowanym na ogonie HLS. Aby jednak zapobiec wzniecaniu przez nie pyłu i gruzu oraz potencjalnemu powodowaniu szkód, zostaną one wyłączone w pobliżu powierzchni Księżyca, a HLS wyląduje przy użyciu słabszych silników odrzutowych. HLS będzie również wyposażony w śluzę powietrzną i system wind, które umożliwią transport załogi i ładunku na powierzchnię Księżyca, znajdującą się prawie 30 metrów poniżej powierzchni mieszkalnej HLS.
Lądownik księżycowy Blue Moon Mark 2, rozwijany przez firmę Blue Origin, ma umożliwić załogom składającym się z maksymalnie czterech astronautów lądowanie na powierzchni Księżyca, począwszy od misji Artemis V. Natomiast mniejsza wersja lądownika, Blue Moon Mark 1, będzie zdolna do dostarczania ładunków o masie do 3,3 tony w dowolne miejsce na Księżycu. Planowany lot testowy lądownika Blue Moon Mark 1 może odbyć się pod koniec 2025 roku i zakłada precyzyjne lądowanie na powierzchni Księżyca, z dokładnością do 100 metrów od wyznaczonego celu. Rozwój obu wersji lądowników jest istotnym elementem strategii Blue Origin w kontekście eksploracji i załogowych misji księżycowych.
Planuje się także warianty towarowe lądowników Starship HLS oraz Blue Moon Mark 2. Starship, z docelową ładownością wynoszącą aż 100 ton, uzależnia swoją pełną wydajność od efektywności superciężkiego wzmacniacza. Z kolei transportowa wersja Blue Moon Mark 2 ma umożliwiać dostarczenie na powierzchnię Księżyca 22 ton zaopatrzenia przy konfiguracji umożliwiającej ponowne użycie pojazdu lub nawet 33 ton podczas misji jednokierunkowych.
Moon Mark 2.
Artemis 3
Na potrzeby misji Artemis 3 – pierwszego załogowego lądowania na Księżycu od czasów Apollo – HLS zostanie umieszczony na orbicie okołoksiężycowej, gdzie będzie przebywał przez około 100 dni w oczekiwaniu na przybycie statku Orion wraz z jego załogą.
Dotarcie statku kosmicznego na Księżyc będzie wymagało złożonego manewru tankowania na orbicie. Najpierw zostanie tam umieszczona wersja statku Starship z magazynem paliwa. Następnie seria maksymalnie 20 tankowców wielokrotnego użytku wystrzelona przez wzmacniacz Super Heavy napełni skład paliwa 910 000 kg ciekłego metanu i ciekłego tlenu. Starship HLS wystartuje, zatankuje paliwo w magazynie, a następnie poleci na orbitę księżycową.
Załoga czworga astronautów wystartuje oddzielnie, statkiem kosmicznym Orion, na szczycie należącej do NASA rakiety SLS i uda się na orbitę okołoksiężycową, aby spotkać się i zadokować do statku Starship HLS. Dwóch członków załogi zostanie przeniesionych na statek Starship HLS, który przetransportuje ich na powierzchnię Księżyca i wyląduje w pobliżu bieguna południowego. Podczas 6,5-dniowego pobytu planowane są maksymalnie cztery spacery po Księżycu. Instrumenty wyniesione na powierzchnię będą badać właściwości sejsmiczne i fizyczne Księżyca. Następnie, statek kosmiczny HLS wystartuje i spotka się z krążącym wokół Orionem, którym wszyscy czterej astronauci powrócą na Ziemię.
Mimo, że opublikowane harmonogramy przewidują, że Artemis 3 wyląduje na Księżycu do końca 2026 roku, wewnętrzny plan NASA dotyczący lądowania został przesunięty na luty 2028 roku. Przed zatwierdzeniem lotu musi zostać rozwiązanych wiele problemów technicznych, takich jak erozja osłony termicznej statku kosmicznego Orion czy opracowanie skafandra kosmicznego.
Krytycznym problemem w programie Artemis są słabe wyniki rakiety SpaceX Super Heavy. Zamiast umieszczać na orbicie 100 ton ładunku lub paliwa, obecnie osiągalna liczba jest bliższa 50 ton. Jeśli nie zostanie to naprawione, będzie to wymagało dwukrotnie większej liczby „tankowców”, co wydłuży napełnianie statku kosmicznego będącego magazynem paliwa aż do sześciu miesięcy. Obecne wyniki rakiety Super Heavy mogą opóźnić lądowanie na Księżycu nawet o 5 lat.
Artemis 4
Wizja artystyczna stacji kosmicznej Gateway.
Począwszy od misji Artemis 4, mała stacja kosmiczna Lunar Gateway będzie okrążać Księżyc po sześciodniowej orbicie i służyć jako punkt wypadowy dla lądowań na Księżycu. Pierwsze dwa moduły Gateway zostaną wystrzelone na pokładzie rakiety SpaceX Falcon Heavy, a misje Artemis 5, 6 i 7 będą łączyć dodatkowe moduły Gateway ze statkiem kosmicznym Orion.
Planowanie misji w Artemis 4 zależy od harmonogramu Artemis 3. Aktualne ogłoszenia publiczne mówią o uruchomieniu nie wcześniej niż we wrześniu 2028 roku, a bardziej realistyczną datą jest koniec 2029 roku. Artemis 4 będzie korzystać z ulepszonej rakiety SLS Block 1A, która będzie miała dodatkową ładowność 15 000 kg, umożliwiającą uniesienie Międzynarodowego Modułu Mieszkaniowego (I-Hab), opracowywanego przez europejskie i japońskie agencje kosmiczne. I-Hab wraz z modułami wystrzelonymi wcześniej przez Falcon Heavy utworzy funkcjonalną placówkę Lunar Gateway. Podobnie jak w przypadku poprzedniej misji, statek Starship HLS wystartuje jako pierwszy, spotka się z Lunar Gateway i będzie oczekiwał na przybycie Oriona i załogi Artemis 4. Następnie dwóch astronautów dokona drugiego lądowania na Księżycu na pokładzie statku Starship HLS. Wszyscy członkowie załogi powrócą na Ziemię na pokładzie statku Orion.
Artemis 5
Wystrzelenie Artemis 5 jest planowane na nie wcześniej niż marzec 2030 r. Będzie pierwszym wykorzystaniem lądownika Blue Moon, który zostanie wyniesiony do Lunar Gateway za pomocą rakiety Blue Origin New Glenn. Czworo astronautów wystartuje na pokładzie statku Orion w rakiecie SLS, która będzie zawierać również dodatkowy moduł Lunar Gateway. W Gateway dwoje astronautów przeniesie się na Blue Moon, aby wylądować na biegunie południowym w pobliżu wstępnie ustawionego łazika Lunar Terrain Vehicle (LTV). LTV będzie pierwszym użyciem łazika księżycowego na Księżycu od czasu misji Apollo 17 w 1972 r. Po powrocie do Gateway astronauci dołączą do pozostałych członków załogi na pokładzie Oriona i udadzą się na Ziemię.
Co dalej?
Jeśli początkowe lądowania Artemis na Księżycu przebiegną pomyślnie, przyszłe lądowania będą następować w mniej więcej rocznych odstępach. Każde z nich wykorzysta Lunar Gateway do przeniesienia załogi z Oriona do statku Starship HLS lub lądownika Blue Moon. Na razie to jednak dość odległa przyszłość, na drodze do której stoi wiele wyzwań finansowych i technicznych.
Korekta – Zofia Lamęcka
The post Wielki powrót ludzkości na Księżyc, czyli misja Artemis first appeared on AstroNET – Polski Portal Astronomiczny.
