NASA’s daunting to-do list for sending people back to the Moon

Pół wieku po wylądowaniu pierwszych ludzi na Księżycu, NASA chce ponownie umieścić ludzi na powierzchni Księżyca, ale tym razem agencja ma jeszcze bardziej ambitny termin do spełnienia. Celem jest wysłanie ludzi z powrotem na Księżyc do 2024 roku, czyli zaledwie pięć lat od teraz. NASA ma tym razem o wiele więcej sprzętu do opracowania – co sprawia, że wielu zastanawia się, czy tak ambitny powrót na Księżyc może zostać zrealizowany.

Plan powrotu NASA na Księżyc nosi nazwę Artemis i podobnie jak Apollo, program wymaga gigantycznej rakiety, a także lądowników, które zabiorą ludzi na powierzchnię Księżyca. Być może największą rzeczą, która odróżnia Artemis od programu Apollo jest to, że tym razem nacisk kładziony jest na zrównoważony rozwój. Zamiast wysyłać ludzi na kilkugodzinne spacery po Księżycu, NASA chce zbudować jakiś rodzaj trwałej placówki w pobliżu powierzchni Księżyca w dającej się przewidzieć przyszłości. Dlatego Artemis zawiera oddzielny komponent nazwany Gateway – stację kosmiczną, która ma być zbudowana na orbicie wokół Księżyca. Zamiast ludzi podróżujących bezpośrednio na powierzchnię Księżyca z Ziemi, podróżowaliby oni najpierw do Gateway, a następnie podróżowali w lądownikach na Księżyc.

Niektóry sprzęt potrzebny do Artemis jest już głęboko w rozwoju. Masywna rakieta zwana Space Launch System i kapsuła załogowa Orion są już w przygotowaniu od około dekady. Razem mają polecieć po raz pierwszy w 2021 roku. Ale zarówno Gateway, jak i lądowniki potrzebne do Artemis dopiero się rozkręcają.

Nie wystarczy tylko zbudować ten sprzęt – wszystko trzeba będzie też przetestować. To jest dużo do zrobienia, a wiele z sukcesu tego projektu zależy od tego, czy NASA może dostać pieniądze, których potrzebuje, aby go ściągnąć. Fakt, że administrator NASA nadal wstrząsa przydziałami personelu nie jest również dobrym znakiem. Trzech wysoko postawionych urzędników NASA albo odeszło, albo zostało przeniesionych w ciągu ostatnich kilku miesięcy. Reassignments w agencji są zazwyczaj duża czerwona flaga, że NASA nie jest zadowolony ze sposobu rzeczy są prowadzone, i NASA administrator Jim Bridenstine powiedział, że ma nadzieję dostać nowych liderów, którzy mogą zapewnić lepsze koszty i szacunki harmonogramu.

Bridenstine nalega architektura dla Artemis jest pobyt ten sam na teraz, pomimo przywództwa shakeup. Jakiekolwiek drastyczne zmiany z pewnością wpłynęłyby na możliwości osiągnięcia sukcesu. Ale nawet bez żadnych większych zmian, to będzie bardzo niesamowite, jeśli ten ambitny plan Moon może być ciągnięty off w ogóle.

Transport

Artemis jest zasadniczo jest budowany wokół sprzętu transportowego, że NASA została pracuje na więcej niż dekadę. Kiedy George W. Bush był prezydentem, NASA również próbowała wrócić na Księżyc – z inicjatywą nazwaną Constellation. W ramach tego programu agencja pracowała nad kapsułą załogową Orion, a także nad potężną rakietą Ares V. Kiedy Constellation została anulowana za czasów administracji Obamy, te dwa elementy sprzętu przetrwały, a Ares V przekształcił się w SLS. NASA od dawna twierdził, że SLS jest krytyczny dla wszelkich inicjatyw deep-space, jak to będzie najpotężniejszą rakietę wokół, gdy zakończone, zdolne do lofting między 57.000 i 88.000 funtów do Moon.

Ale nawet z takim dużym startem głowy, żaden pojazd nie jest gotowy do lotu. Pierwszy lot SLS miał odbyć się już w 2017 roku, ale obecnie wygląda na to, że pierwszy lot odbędzie się w 2021 roku, jak twierdzi Bridenstine. Oba programy były nękane przez przekroczenia kosztów i opóźnienia, które przyciągnęły do nich mnóstwo krytyków, którzy twierdzą, że NASA powinna polegać na komercyjnych rakietach, które już latają i są tańsze w eksploatacji.

Mimo zamieszania wokół programów, ten etap inicjatywy Artemis jest być może najdalej posunięty niż cokolwiek innego. NASA rozważała nawet lot Oriona wokół Księżyca przy użyciu komercyjnych rakiet, takich jak Falcon Heavy firmy SpaceX i Delta IV Heavy firmy ULA, ale agencja ostatecznie zdecydowała się pozostać przy SLS, argumentując, że byłoby to bardziej skomplikowane w tym momencie, aby dokonać zmiany. Rakieta i kapsuła są wszystkie, ale gwarantowane, aby przetrwać, ze względu na dobrze ustawionych ustawodawców, którzy chcą, aby produkcja pojazdów była kontynuowana w ich stanach.

Po tym, jak SLS i Orion latać na ich pierwszej misji razem – start testowy nazwany Artemis 1 – ich następna misja będzie nosić załogę na innym locie testowym wokół Księżyca o nazwie Artemis 2. Trzeci lot tej pary, o artystycznej nazwie Artemis 3, zabierze ludzi do Bramy, którą NASA planuje zbudować – stacji pośredniej, którą odwiedzą przed zejściem na powierzchnię Księżyca.

Posterunek

Brama jest tym aspektem programu Artemis, który ma sprawić, że cały projekt będzie bardziej zrównoważony niż Apollo. Jest to w zasadzie mniejsza wersja Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, która będzie rezydować na orbicie wokół Księżyca. Celem jest, aby Gateway służył jako platforma, na której astronauci mogą mieszkać, trenować i prowadzić badania przez krótkie okresy czasu, przed udaniem się na powierzchnię Księżyca, aby zbadać.

NASA po raz pierwszy przedstawiła koncepcję Gateway w marcu 2017 roku, po tym jak prezydent Trump został niedawno wybrany i zanim kampania powrotu ludzi na Księżyc nabrała pełnej pary. Agencja wyobrażała sobie Gateway jako łańcuch połączonych ze sobą modułów, z siedliskami połączonymi z laboratoriami, ładowniami i elektrowniami. Podobnie jak w przypadku Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, moduły miałyby pochodzić od wielu różnych partnerów – firm komercyjnych lub innych międzynarodowych agencji kosmicznych. Pomysł polegał na tym, aby Brama zbierała się powoli, z ludźmi po raz pierwszy odwiedzającymi placówkę w 2024 r., a następnie podróżującymi na Księżyc w 2028 r.

Wtedy administracja Trumpa wyrzuciła ten plan przez okno. Biały Dom nie tylko chciał, aby astronauci po raz pierwszy odwiedzili Wrota w 2024 roku, ale administracja powiedziała również NASA, że ludzie powinni podróżować na powierzchnię Księżyca w tej podróży, zbyt. Wraz z tym przyspieszeniem pojawiła się odchudzona wersja koncepcji Gateway. Zamiast tworzyć w pełni dopracowaną stację kosmiczną przed rozpoczęciem lądowań na Księżycu, NASA koncentruje się teraz na przygotowaniu najmniejszej możliwej placówki do 2024 roku. Nieformalnie nazwany „chudy” Brama, ta stacja będzie tylko dwa moduły, tworząc miejsce, gdzie astronauci mogą dokowania i transferu do lądownika bez lending zbyt długo.

Brama koncepcja została dość kontrowersyjny dodatek do agencji architektury księżycowej, nawet przed pchnięcie na 2024. Niektórzy eksperci, w tym były administrator NASA, twierdzą, że budowa bramy jest kosztownym i niepotrzebnym krokiem w programie Artemis, który doda złożoności do misji i sprawi, że cały wysiłek będzie mniej bezpieczny. Zamiast tego, zwolennicy tacy jak Robert Zubrin z The Mars Society wzywają do podróżowania bezpośrednio na powierzchnię Księżyca, wysyłając sprzęt do podróży na Księżyc przed czasem. Używając Gateway zamiast, NASA wyda dużo dodatkowej energii tylko do budowy stacji i dostać ludzi tam, Zubrin argues.

Na razie, NASA posuwa się naprzód z Gateway i już zleciła firmie lotniczej Maxar stworzenie pierwszego kluczowego elementu stacji. Moduł ten będzie wyposażony w panele słoneczne i pędniki, które zapewnią zasilanie i mobilność całej Gateway. Element ten ma zostać ukończony i wystrzelony na komercyjnej rakiecie do 2022 roku. Jednak nowy tymczasowy szef eksploracji NASA, Ken Bowersox, zasugerował, że zmiany w ostatecznym projekcie Gateway mogą być na horyzoncie, więc możliwe jest, że ten element Artemis może dostać remont.

Lądownik

Lądownik, najbardziej kluczowy kawałek potrzebny do rzeczywistego dotarcia na Księżyc, jest nadal trochę znakiem zapytania dla NASA. Agencja musi jeszcze podjąć decyzję o tym, która komercyjna firma kosmiczna stworzy sprzęt. A NASA ma nadzieję, że wybierze do dwóch projektów lądownika dla Artemis, według Bridenstine.

NASA rozpoczęła swoje poszukiwania i jest już mocno nastawiona na koncepcje lądownika. W kwietniu, Lockheed Martin ujawnił swój pomysł na lądownik księżycowy, który w dużej mierze czerpie z projektu kapsuły załogowej Orion (którą Lockheed Martin buduje dla NASA). W maju firma Blue Origin zaprezentowała koncepcję lądownika Blue Moon. Firma pracuje nad Blue Moon już od trzech lat, i wystrzelił w górę silnik opracowany dla lądownika po raz pierwszy w czerwcu.

Niezależnie od tego, kto NASA wybiera, agencja kosmiczna będzie próbować rzeczy trochę inaczej z tego projektu. Zazwyczaj, gdy NASA przypisuje wykonawców do projektowania dużych kawałków sprzętu, agencja ma dużo kontroli nad projektem i nadzoruje wiele z procesu produkcyjnego. Ale ostatnio NASA eksperymentuje z nowym sposobem robienia interesów, który daje firmom większą kontrolę nad tym, co budują. Znany jako kontrakt o stałej cenie, NASA po prostu daje firmie ryczałtową sumę pieniędzy na rozwój pojazdu, a firma jest odpowiedzialna za projekt, z mniejszym wkładem ze strony NASA. Jest to ten sam model, który NASA wykorzystała do swoich programów Commercial Crew i Cargo, gdzie firmy takie jak SpaceX, Boeing i inne opracowały systemy do transportu dostaw – i ostatecznie astronautów – do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

W ostatecznym rozrachunku celem jest zaoszczędzenie pieniędzy i danie firmom więcej swobody w tworzeniu pojazdów w sposób, w jaki widzą, że pasuje. Ale oczywiście, zegar tyka i NASA musi podjąć decyzję wkrótce, jeśli agencja ma mieć jakąkolwiek nadzieję na spotkanie 2024. Blue Origin twierdzi, że ma przewagę, co może pomóc. Ale prawdopodobnie będą tony testów związanych z tym lądownikiem, biorąc pod uwagę, jak bardzo jest on krytyczny dla całej misji. Czy pięć lat to wystarczający czas, aby to wszystko się wydarzyło, pozostaje do przewidzenia.

Kombinezony

Sprzęt, który przenosi astronautów, nie jest jedyną rzeczą, która ulega przeprojektowaniu. Tworzenie nowych kombinezonów kosmicznych może nie wydawać się tak zniechęcające jak budowa nowych lądowników i stacji kosmicznej, ale te międzyplanetarne zestawy są kluczowe dla każdego przyszłego lądowania na Księżycu. Niestety, NASA ma trudności z opracowaniem kombinezonów nowej generacji. Raport z 2017 roku z Biura Inspektora Generalnego NASA stwierdził, że agencja jest nadal wiele lat od posiadania nowych kombinezonów gotowych do eksploracji głębokiego kosmosu.

Częścią problemu otaczającego rozwój kombinezonów kosmicznych był brak jasności co do celu NASA. „Jeśli chodzi o rozważania projektowe dotyczące kombinezonów kosmicznych, jednym z kluczowych czynników, które muszą wiedzieć, jest to, dokąd zmierzamy i jakie misje zamierzamy wykonać”, mówi Letisha Antone, kierownik programu w raporcie OIG na temat kombinezonów kosmicznych NASA w The Verge. Program Constellation Busha wróciłby na Księżyc, Obama wysłałby astronautów NASA albo na powierzchnię asteroidy, albo na Marsa, albo – wstępnie – w okolice Księżyca. Każde z tych miejsc przeznaczenia ma różne czynniki środowiskowe, które mogłyby wymagać zmian w garnitur.

Jak przyszły lądownik, agencja musi dostać pracy na garniturach wkrótce do spełnienia 2024 termin. Ale nawet z twardym celem ustalonym pod administracją Trumpa, nie jest jasne, w jaki sposób NASA będzie posuwać się naprzód z kombinezonami kosmicznymi. Ustalenie, co astronauci Artemis chcą robić na Księżycu, będzie ogromnym czynnikiem projektowym. Żadne plany nie zostały ujawnione, ale Bridenstine mówi, że kombinezony będą kompatybilne z wieloma lokalizacjami kosmicznymi. „To, na co patrzymy, to architektura kombinezonu kosmicznego, która jest elastyczna, taka, która może być używana zarówno na niskiej orbicie okołoziemskiej, jak i na Księżycu” – zeznał przed senacką komisją ds. handlu 17 lipca. Powiedział również, że plan zakłada przetestowanie części kombinezonów kosmicznych na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej do 2020 roku, a następnie posiadanie w pełni funkcjonujących kombinezonów dla misji Artemis do 2023 roku. „Jeśli Artemis zostanie sfinansowany, będziemy mogli przyspieszyć te prace, aby stworzyć margines w harmonogramie” – powiedział.

Sytuacja

NASA może mieć techniczne możliwości, aby to osiągnąć, ale agencja będzie potrzebowała impulsu w finansowaniu, aby zakończyć cały program Artemis w tak krótkim czasie. Biały Dom poprosił o dodatkowe 1,6 miliarda dolarów dla NASA w przyszłym roku, na szczycie agencji regularne żądanie budżetu, aby pomóc finansować Artemis. Bridenstine powiedział niedawno, że cały program Artemis w ciągu najbliższych pięciu lat będzie wymagał dodatkowych 20-30 miliardów dolarów, oprócz średniego rocznego budżetu NASA. (Chociaż on zabezpieczył się kilka razy mówiąc, że może to kosztować mniej niż to, ponieważ agencja będzie mocno współpracować z komercyjnym przemysłem kosmicznym.)

To jest znaczny wzrost, podobny do wzrostów, które NASA dostała podczas zimnej wojny dla Apollo. Ale dzisiejszy Kongres może być niechętny do dawania funduszy administracji, która była obarczona kontrowersjami. To również nie pomaga politycznie, że początkowy $1.6 mld Biały Dom zażądał dla NASA został wyciągnięty z nadwyżki w Pell Grants, który zapewnia stypendia dla studentów college’u w potrzebie pomocy finansowej.

Dodatkowo, istnieje bardzo realna szansa, że NASA może nie dostać nowego budżetu do końca roku, ale zamiast tego może być finansowany przez kontynuację uchwały – tymczasowy środek, który zapewni pieniądze do agencji, podczas gdy pełny roczny budżet jest zdecydowany. W czasie obowiązywania uchwały, programy NASA są finansowane na najniższym proponowanym poziomie, co może zahamować ich rozwój. „Rzeczywistość jest taka, że nie dokonujemy wtedy inwestycji, których potrzebujemy,” powiedział Bridenstine podczas przesłuchania 17 lipca na temat możliwości kontynuacji uchwały. „Ale co gorsza, kontynuujemy inwestycje, które nie są nam potrzebne. I tak to jest, w rzeczywistości, strata pieniędzy, kiedy kończymy w , i to jest jeden z moich największych obaw.”

Na razie, to finansowanie niepewność w połączeniu z brzytwa cienkie harmonogramy dla sprzętu programu – czy to rakieta, lądownik, stacja kosmiczna, a nawet garnitury – sprawia, że wydaje się, że cała architektura Artemis jest w kruchym stanie w tej chwili. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, system może zadziałać zgodnie z planem, ale opóźnienie któregokolwiek z głównych elementów procesu może jeszcze bardziej utrudnić NASA dotrzymanie terminu 2024 roku i po raz kolejny odłożyć odliczanie do historii.

Zobacz wszystkie historie w Science