НАСА изпраща хора обратно на Луната

НАСА наскоро обяви астронавтите, които ще съставят екипажа на Артемис II. В тази мисия четиричленният екипаж ще извърши окололунен полет, подобен на това, което изпълни мисията Артемис I без екипаж, и ще се върне на Земята. Тази мисия ще проправи пътя за дългоочакваното завръщане на Луната през 2025 г., когато четирима астронавти ще летят до Луната, а двама („първата жена и първият цветнокож“) ще кацнат на повърхността с помощта на Starship HLS. Тези мисии са част от плана на НАСА за създаване на програма за „продължително изследване и развитие на Луната“.

Както НАСА подчертава повече от десетилетие, програмата Артемис е част от нейния стратегически план на мисията „От Луната до Марс“. Във вторник, 18 април, НАСА публикува резултатите от първия си преглед на стуктурната (архитектурната) концепция (ARC 2022), стабилен анализ, предназначен да се приведе в съответствие с цялостната стратегия на мисията и да дефинира поддържащата стуктура. Това включваше документ и резюме, които предоставят подробна картина на архитектурата и процеса на проектиране на мисията, плюс шест подкрепящи бели книги, които разглеждат някои от най-големите въпроси относно проучването и стуктурата му.

Архитектурата на дългосрочната мисия на агенцията включва хардуера, необходим за човешки мисии до Луната и Марс, включително ракети, космически кораби, роувъри, скафандри, комуникационни връзки и др. Той също така определя видовете операции, необходими за тестване на тези елементи и развиване на необходимата експертиза, така че всичко да функционира заедно като единна система. ARC 2022 също така уточнява как елементите на мисията ще бъдат постепенно разработени и доставени на Луната и Марс за дългосрочни, пилотирани от хора мисии в дълбокия космос.

Екипажът на мисията Артемис II на НАСА (отляво надясно): астронавтите на НАСА Кристина Хамок Кох, Рийд Уайзман (седнал), Виктор Глоувър и астронавтът на Канадската космическа агенция Джереми Хансен. Кредит: NASA

ARC 2022 е проведено от Дирекцията на мисията за развитие на изследователски системи (ESDMD) на НАСА през януари 2023 г. за преглед на ревизираните цели от Луната до Марс. Този документ, публикуван през септември 2022 г., установи насоки за разпределяне на инвестиции от НАСА и нейните търговски и международни партньори в космическата агенция. Агенцията започна да разработва своя ARC в края на 2022 г., за да проучи как тези цели могат да бъдат преобразувани в специфични архитектурни елементи, които могат да функционират заедно, за да изпълняват пилотирани мисии.

„Нашият първи преглед на архитектурната концепция е крайъгълен камък, който ще помогне на нашата стратегия от Луната до Марс да се разгърне чрез целите в мисиите както в близък, така и в дългосрочен план. Ние сме съгласувани с партньорите към бъдеще с разширени икономически възможности, научни открития и по-голяма активност на и около Луната, както и с неограничени възможности по-дълбоко в Слънчевата система“, заявява заместник-администраторът на НАСА Пам Мелрой в скорошно изявление за пресата на НАСА.

Цели

Съгласно ревизираните цели “от Луната до Марс”, НАСА е установила четири широки категории за постигане на своите цели за изследване. Те включват наука, инфраструктура, транспорт и обитаване и операции, в които 63 цели са разделени на десет групи. Те включват:

  • Лунна и планетарна наука
  • Хелиофизика
  • Човешки и биологични науки
  • Физика и физични науки
  • Функционална науката
  • Приложна наука
  • Лунна инфраструктура
  • Инфраструктура на Марс
  • Транспорт и обитаване
  • Операции

За да реши тези задачи, НАСА подчертава необходимостта от системи за изследване на космоса, които могат да осигурят безопасността на астронавтите по време на транзит до Луната, Марс и дълбокия космос, необходимостта от биорегенеративни системи за поддържане на живота (BRLSS), производство на храни, производство и разпределение на енергия (повторяйки програмата Kilopower на НАСА) и проучвания на дългосрочните физиологични ефекти от микрогравитацията, радиацията и околната среда на космоса, Луната и Марс върху човешката физиология.

„Архитектура надясно“

С установените дългосрочни цели и поддържащи цели, архитектурният подход започва отдясно (желаното крайно състояние) и работи назад, за да разложи целите и задачите на необходим пълен набор от елементи, системи, подсистеми и др. за постигане на успех. Чрез прилагане на усилията към крайното състояние, този процес на архитектура отдясно може да бъде пренесен надолу с нарастваща специфичност, за да се създаде пълен план.
След като рамката е напълно проектирана чрез поглед към бъдещото състояние, развитието на елемента следва отляво, интегрирайки се в архитектурата на чертежа с напредването на разработката.

Завръщане на Луната (за да останем там!)

Първо, има сегмент Human Lunar Return (Завръщане на хора на Луната), който разглежда първоначалните възможности, системи и операции, които ще установят човешко присъствие на и около Луната. Това включва системата за космическо изстрелване (SLS), космическия кораб Orion, основните елементи на Lunar Gateway, системата за кацане на хора (HLS), скафандрите на системата за извънземна дейност Exploration Extravehicular Activity System (xEVA) и многото комуникационни и други системи, които ги свързват. Всички тези елементи влизат в действие за предложеното от НАСА завръщане на Луната, което ще завърши с мисията Артемис III през 2025 г.

Второ, Foundational Exploration (Основно проучване) ще продължи да използва възможностите, установени в първия сегмент, и инициира нови системи за разширяване на продължителността на мисиите и видовете операции на повърхността, които астронавтите могат да извършват. Това ще включва допълнителни модули към Lunar Gateway и доставката на елементи за обитаване и мобилност на повърхността (Basecamp Артемис). Те също така ще позволят симулации на мисия на Марс и валидиране на технологии, използвани за изследване на марсианската повърхност и провеждане на научни изследвания.

Трето, има сегмент Sustained Lunar Exploration (Устойчиво изследване на Луната), където НАСА има за цел да изгради „бъдеща икономическа възможност, разширени научни открития и по-голямо участие на и около Луната“ със своите международни партньори. Специфичните цели в този сегмент включват подобрено производство и съхранение на електроенергия, местно производство на гориво, консумативи (храна и вода), строителни материали, широкомащабно производство на стоки и услуги и развитие на жилищни и поддържащи системи за подпомагане на по-големи популации.

Мисии до Марс

В четвъртия сегмент, Humans to Mars (Хора на Марс), нещата стават малко по-неясни. Авторите на прегледа признават, че специфичните елементи за изпращане на екипажи на Марс не са напълно изяснени и че се проучват няколко варианта. Бъдещата разработка на тези елементи в крайна сметка зависи от профила на мисията, избран от НАСА, независимо дали е опция „само в орбита“ или мисия, включваща астронавти, пътуващи до повърхността и извършващи научни операции. Въпреки това прегледът подчертава, че трябва да бъдат изпълнени определени предположения и минимални изисквания.

Концепция на художник на операции на повърхността на Марс. Кредит: NASA

Те включват първоначална мисия с четиричленен екипаж, пътуващ до Марс, двама членове на екипажа, спускащи се на повърхността, и операции на повърхността за 30 марсиански дни (сола), изпращане на спускаеми апарати за предварително разполагане на товара преди кацането на екипажа, създаване на минимална повърхностна инфраструктура (електричество и комуникации), но без повърхностно местообитание, и мисия, при която екипажът носи цялото количество гориво, от което се нуждае за двупосочно пътуване, което означава, че няма да има производство на гориво на Марс. Прегледът установява, че други въпроси относно профилите на мисията ще бъдат разгледани в следващите цикли на анализ.

„НАСА вече има основа, базирана на цели, върху която да гради нашите настоящи и бъдещи планове за проучване. Нашият подход е предназначен да гарантира, че изследването на Луната и Марс е устойчиво”, заявява Кати Кьорнер, заместник-асоцииран администратор на дирекция „Мисия за развитие на системи за изследване“ в централата на НАСА във Вашингтон.

Има много изводи от този преглед, не на последно място от които е липсата на дефиниция за елементите, необходими след 2025 г. и 2028 г. В този момент НАСА е подготвила и планирала всичко, водещо до първата пилотирана мисия до Луната след ерата на Аполо. Това, което следва мисията Артемис III , е донякъде общо, но основните елементи (като завършване на Lunar Gateway и разполагане на базовия лагер Артемис) са на чертожната дъска и са в процес на разработка.

Въпреки това елементите, необходими за операции между 2028 г. и 2033 г. (когато е планирана първата мисия до Марс), са в режим на застой от 2018-2019 г. Те включват Deep Space Transport, системата за слънчево електрическо задвижване (SEP), която ще използва, базовия лагер на Марс и други концепции, които бяха предложени след Акта за разрешаване на НАСА от 2010 г. Съществува и неразрешеният въпрос дали използването на ядрени двигатели е жизнеспособен вариант, тъй като има изследвания, които показват, че няма да бъде готово до 2033 г.

Както показват предположенията и минималните изисквания, мисията „само в орбита“ все още е възможна, въпреки че не е постигнат консенсус по този въпрос – както е посочено в доклада Achieve Mars (AM) IX. И, разбира се, има проблем с бюджетната среда. Според публикация от 2015 г. на двама бивши служители на НАСА, финансирането на агенцията ще трябва да се утрои, за да се постигне архитектурата на мисията от Луната до Марс до 2033 г. (увеличена от сегашните 0,5% от годишния федерален бюджет на САЩ на 1,5% ) .

Накратко, има много работа, която трябва да се свърши, ако НАСА се надява да постигне целите на мисията си “От Луната до Марс”. Но със завършването на SLS, успеха на Артемис I и обявяването на екипажа за мисията Артемис II, хората са много вълнувани. С наближаването на 2033 г. технологиите ще узряват и ще се появи по-пълна картина на архитектурата на мисията на НАСА.