Artemis 1: Orion i SLS zmontowane przed lotem testowym

Program "Żywy trup" o kolejny krok bliżej realizacji. Okej, złośliwości na później. Pierwsza misja amerykańskiego programu kosmicznego Artemis coraz bliżej. W dniu 20 października 2021 roku po raz pierwszy w dotychczasowej historii przygotowań ciągnących się jak smarki z nosa... dobrze, już przestaję... załogowy statek kosmiczny Orion znalazł się na szczycie budowanego przez NASA systemu SLS (Space Launch System). Przybliżyliśmy się zatem o kolejny krok do debiutu Oriona w docelowej konfiguracji startowej, debiutu, którego można się spodziewać według deklaracji amerykańskiej agencji z początkiem 2022 roku. Zespolenie Oriona i zestawu SLS w hali montażowej VAB to mały krok dla człowieka, ale przepotężny skok dla NASA - wystarczyło 7 lat od pierwszego lotu Oriona w ramach testu EFT-1. Ktoś powie, że długo? Och, mogliśmy czekać przecież i 77 lat. Dobra, teraz naprawdę obiecuję, koniec złośliwości.

Orion ma się stać następcą wycofanych dekadę temu promów kosmicznych. Nie będzie to całkowity debiut tego statku kosmicznego. Jak być może pamiętają czytelnicy będący tutaj przez co najmniej połowę historii istnienia bloga, ➨ w grudniu roku 2014 mogliśmy wspólnie ekscytować się debiutem Oriona w locie kosmicznym, choć z istotnymi różnicami względem nadchodzącego startu. Statek nie posiadał wtedy jeszcze całego oprzyrządowania, jakie zostało mu przeznaczone na prawdziwe misje programu Artemis (wówczas nikomu się nie śniło, że program przybierze taką nazwę), lot trwał jedynie kilka godzin będąc testem przede wszystkim newralgicznych elementów statku jak poszycia zewnętrznego (przed radiacją, na jaką będzie narażony wraz z załogą poza najbliższym otoczeniem Ziemi), osłony termicznej podczas wejścia w atmosferę z wyższą prędkością względem powrotu z niskiej orbity okołoziemskiej, poprawności działania silniczków systemu LAS (Launch Abort System) podczas wznoszenia na orbitę (choć w EFT-1 bez ucieczki Oriona), a samo wystrzelenie następcy wahadłowców odbyło się z wykorzystaniem ciężkiej rakiety nośnej Delta 4 Heavy.

Pierwszy start statku kosmicznego Orion w misji demonstracyjnej EFT-1, z wykorzystaniem rakiety Delta 4 Heavy, z 5 grudnia 2014 r. Credit: NASA

Trudno w to uwierzyć, ale od tamtej ➨ misji testowej EFT-1 minęło już blisko 7 lat i dopiero teraz jesteśmy o krok od pierwszego lotu testowego Oriona w docelowej konfiguracji, z wykorzystaniem budowanego od wielu... wielu... lat przez NASA podstawowego wariantu systemu SLS, mimo, że wiele... wiele jego elementów nie stanowi jakiegokolwiek przełomu w dziedzinie kosmicznych technologii. Przez te lata założenia programu zdążyły się pozmieniać, ba! - sama nazwa programu zdążyła się zmienić (pierwotnie był to po prostu SLS), ba! - pozmieniało się nazewnictwo poszczególnych misji - z EM-1 (Exploration Mission-1) bądź SLS-1 na zwyczajne Artemis 1, Artemis 2 i tak dalej, za nazwą samego programu.

Misja Artemis 1 realizowana będzie z wykorzystaniem rakiety SLS w wariancie podstawowym - SLS Block 1. Od dołu: cztery silniki główne RS-25 (wykorzystywane w programie promów kosmicznych); pierwszy centralny stopień zawierający w sobie zbiorniki ciekłego wodoru i ciekłego tlenu oraz system awioniki. Po obu stronach centralnego stopnia dwie 5-segmentowe rakiety pomocnicze SRB na paliwo stale (wykorzystywane w programie promów kosmicznych w wersji 4-segmentowej); wyżej adapter łączący pierwszy centralny stopień z drugim stopniem. Jednostka napędowa drugiego stopnia, adapter łączący górny stopień ze statkiem MPCV Orion. Na szczycie Orion oraz system LAS wykorzystywany dawniej w programie Apollo, aktywujący się w razie stwierdzenia anomalii grożącej eksplozją i śmiercią załogi podczas pierwszych minut wznoszenia na orbitę. Credit: NASA

Zestawienie wybranych konstrukcji - historycznych, będących w użyciu i planowanych. SLS w wariancie Block 1 plasuje się w tym przypadku w połowie drogi między radziecką Energią, a budowanym przez SpaceX 120-metrowym Starshipem, który ➨ na początku sierpnia 2021 odbył już pierwszą "przymiarkę" na stanowisku startowym. Credits: Thorenn/praca własna/Wiki.

W ostatnich miesiącach w Centrum Kosmicznym Kennedy'ego na Florydzie trwały prace związane z montażem poszczególnych elementów zestawu startowego SLS. W potężnej hali montażowej VAB (Vehicle Assembly Building) zespalano ze sobą poszczególne części rakiety jaka niebawem wyniesie Oriona w kosmos. Centralną część systemu SLS pierwszego stopnia stanowić będzie ogromny człon centralny stanowiący zbiornik na paliwo ciekłe (wodór i tlen, tak jak przy wahadłowcach - nawet kolorystycznie dostrzeżemy podobieństwo do zewnętrznego zbiornika ET) oraz dwie rakiety wspomagające (SRB) na paliwo stałe (to chyba też brzmi znajomo?), które będą pracować w pierwszych 120 sekundach misji. Różnica rakiet SRB użytych w SLS będzie taka, iż są one 5-segmentowe (wyższe), podczas gdy w programie STS miały one 4 segmenty. Człon centralny będzie wykorzystywał zamontowane u spodu cztery silniki RS-25D, które... były wykorzystywane w promach kosmicznych (tam były ich trzy sztuki). Cały pierwszy stopień SLS (człon centralny+SRB) wytwarzać będą przy starcie ciąg rzędu 39.000 kN, o 15% większy niż produkował Saturn V. Drugi (górny) stopień zestawu SLS stanowić będzie pojedynczy człon ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) a więc dawny DCSS (Delta Cryogenic Second Stage) na paliwo ciekłe używany już od wielu lat w rakietach z rodziny Delta III i Delta IV. Cały zestaw w konfiguracji Block 1 łącznie z Orionem liczy 98 metrów wysokości (13 m mniej od Saturna V). Dla porównania, budowany przez SpaceX statek Starship z rakietą Super Heavy mierzy 120 metrów. Oczywiście i on na razie nie odbył lotu kosmicznego, uprzedzając głosy adwokatów żywego trupa, pardon, SLS-a, ale... Starship przynajmniej już ➨ stanął na wyrzutni!

 

Ostatnie prace montażowe w VAB. Powyżej statek kosmiczny Orion zespalany ze szczytem górnego stopnia rakiety SLS. Credit: NASA

 

Orion zamontowany na ukończonej rakiecie SLS w wariancie Block 1, po raz pierwszy w ciągu dotychczasowych przygotowań. Konstrukcja w tym wariancie mierzy 98 m wysokości. Credit: NASA

Gdy ostatni raz szerzej pisałem o założeniach SLS oczekując na debiut Oriona, pierwszą misję nowego programu NASA - ➨wtedy nazywaną jeszcze EM-1 - planowano na rok 2018. Później, co przytaczałem w ramach wpisu ➨ "Quo vadis, SLS?" był to już termin na nie wcześniej, niż grudzień 2019. Obecnie, jak można zauważyć, finiszujemy w roku 2021 i dopiero po raz pierwszy cała konstrukcja kompletna Florydzie została złożona w całość (w podstawowym wariancie Block 1, o budowaniu innych nawet nie wspominając) i oczekuje na rollout na stanowisko startowe, a później sam start - lecz po planowanym później powrocie do VAB, inspekcji i ponownym wytoczeniu na wyrzutnię.

Założenia misji Artemis 1 są niemal te same, jak dotychczas. Ma to być lot bezzałogowy, trwający 26 dni, z wykonaniem oblotu Oriona wokół Księżyca i powrotem do ziemskiej atmosfery z prędkością 11 km/sek., zatem w warunkach bardziej wymagających, niż miało to miejsce przy deorbitacji wahadłowców. Pierwotnie lot wykluczał wchodzenie na orbitę okołoksiężycową, jednak ten element planu się zmienił i obecnie przewidziane jest spędzenie Oriona 6 dni na tzw. odległej orbicie wstecznej (DRO) wokół Księżyca przy dystansie minimalnym rzędu 100 km od jego powierzchni. Po ewentualnym powodzeniu misji Artemis 1 statek kosmiczny Orion uzyska certyfikację dla lotów załogowych, a te według założeń na dzień dzisiejszy mają się rozpocząć od misji Artemis 2, planowanej na wrzesień 2023 roku. Prócz Oriona w Artemis 1 poleci 10 małych CubeSatów dla szeregu badań naukowych i zaprezentowania technologii.

Hot-fire test z 18.03.2021 r. Próbne odpalenie członu centralnego rakiety SLS trwające nieco ponad 8 minut (499,6 sek.) a więc odpowiadające czasowi pracy podczas rzeczywistego startu. Credit: NASA TV/Boeing

Dla przypomnienia, Artemis jest amerykańskim programem lotów kosmicznych w głównej mierze realizowanym przez NASA, ale przy współudziale agencji ESA i innych państw, oraz szeregu prywatnych przedsiębiorstw branży kosmicznej. Głównym celem programu jest powrót człowieka na Księżyc w roku 2024. Dokonać tego miałaby już misja Artemis 3 planowana za 3 lata, z lądowaniem być może w okolicach południowego bieguna Księżyca. Po przedefiniowaniu celów amerykańskiej agencji kosmicznej program pierwotnie ➨ nazywany SLS został przemianowany na Artemis, która w mitologii greckiej była bliźniaczą siostrą Apolla i boginią Księżyca. Biorąc pod uwagę założenia programu - skupienie się bardziej na eksploracji naszego satelity i liczne podobieństwa z programem Apollo, nazwa wydaje się odpowiednia. W ramach programu ma też dojść do lądowania pierwszej kobiety na Księżycu (przy sześciu lądowaniach programu Apollo wszystkich 12 astronautów stąpających po powierzchni Srebrnego Globy stanowili mężczyźni) oraz stworzenia infrastruktury umożliwiającej stały pobyt człowieka na jego powierzchni.

Ostatecznie zdobyte doświadczenie ma wspomóc załogowe misje na Marsa, ale sama Czerwona Planeta nie figuruje jako cel którejkolwiek z planowanych misji programu Artemis. Jest to jedna z bardziej widocznych zmian po przedefiniowaniu celów - wcześniej w ramach programu SLS o Marsie mówiło się znacznie częściej, planowana była też misja na orbitę marsjańską (EM-11 planowaną jako dwuletni lot załogowy w roku 2033). W tym sensie można rzec, że NASA zeszła na ziemię i okrajając założenia SLS przemianowanego na Artemis nieco bardziej realistycznie podeszła do tematu, jednak nawet obecne plany, wśród których jest wstępnie rozpisanych kilka misji - wydają się trudne do wykonania, zwłaszcza przy tak ślamazarnym tempie prac i bardzo niskiej częstotliwości realizowanych lotów:

• Artemis 1 - w wariancie SLS Block 1, misja bezzałogowa, czas trwania 26 dni, cel - orbita okołoksiężycowa, start najwcześniej w lutym 2022 roku;
• Artemis 2 - w wariancie SLS Block 1, misja załogowa (4 astronautów), czas trwania 10 dni, cel - oblot Księżyca z załogą na pokładzie, start we wrześniu 2023;
• Artemis 3 - w wariancie SLS Block 1 Crew, misja załogowa (4 astronautów), czas trwania 30 dni, cel - lądowanie na Księżycu (2 astronautów), start we wrześniu 2024 roku;
• Artemis 4 - w wariancie SLS Block 1B Crew, misja załogowa (4 astronautów), czas trwania 30 dni, cel - dostarczenie stacji Gateway na orbitę okołoksiężycową i modułu i-HAB (międzynarodowego habitatu dla załóg misji księżycowych);
• Artemis 5 do 11 co roku od 2026 do 2032 roku...
• ...a prócz tego seria misji wspomagających, realizowanych przez podmioty jedynie współpracujące z NASA.
  
  

Tak daleko w przyszłość jednak nie ma co wybiegać, a powyższej rozpiski nie traktować zbyt serio. Opóźnienia są pewne - wystarczy wrócić ➨ do tekstu sprzed zaledwie 4 lat i porównać plan lotów SLS z obecnym scenariuszem rozwoju Artemis by dostrzec ile tu fantazji amerykańskich urzędników, którzy na dopieszczonych wizualizacjach muszą udowadniać, że nie przejadają publicznych pieniędzy na marne, a ile realizmu. Nie można też zapominać o ewentualności anulowania programu po wykonaniu jednej czy dwóch misji, choć na obecnym etapie może to nie być równie łatwe co jeszcze kilka lat temu. Nawet nie uciekając daleko w przeszłość mamy przykłady takich decyzji, jak choćby anulowanie programu Constellation przez administrację Baracka Obamy. Prądy polityczne i innego rodzaju zawieruchy wieją nieustannie z rozmaitych stron, jak w kontekście załogowej astronautyki działa NASA będąca paśnikiem dla niezliczonych urzędników widzi każdy realnie stąpający po ziemi obserwator i w dzisiejszych realiach, także przez niesłychany rozwój agencji komercyjnych, których przełomowe dokonania SpaceX często na tym blogu przytaczane są tylko jednym z przykładów, nie można wykluczać żadnego scenariusza, łącznie z takim gdy państwowa agencja USA da sobie spokój z całym tym SLS i tworzeniem wizualizacji coraz to rozmaitszych wariantów tego systemu, który będzie wystrzeliwany rzadziej, niż raz na ruski rok, na rzecz przekazania tej roboty w ręce prywatnych graczy.

Powiązane:

Przygotowania do pierwszej misji następcy promów kosmicznych
LIVE BLOG: EFT-1: Pierwsza misja statku kosmicznego Orion - relacja na żywo
Próba ognia statku Orion: nagranie wideo z wejścia w atmosferę
Quo vadis, SLS? 3 lata po misji EFT-1 Orion
Bukiet z Raptorów i 120 metrów kosmicznej konstrukcji, czyli pierwsza przymiarka Starshipa z Super Heavy na wyrzutni

  f    t   Bądź na bieżąco z tekstami, zjawiskami astronomicznymi, alarmami zorzowymi i wszystkim co ważne dla amatora astronomii - dołącz do stałych czytelników bloga na Facebooku, obserwuj blog na Twitterze bądź zapisz się do subskrybentów kwartalnego Newslettera.

Komentarz własny w oparciu o materiały Artemis 1, SLS, NASA SLS, PFA, NASA.