Program Artemis
Kraj | Stany Zjednoczone |
---|---|
Agencja | Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej |
Cele | Eksploracja Księżyca |
Status | W rozwoju |
Miotacze | Kosmiczny system startowy |
---|---|
Uruchom bazy | Kompleks startowy 39 , Centrum Kosmiczne im. Kennedy'ego |
Początek | 2019 |
---|---|
1 st launch | 2021 (planowane) |
1 st launch obsadzony | 2023 (planowane, misja Artemis II ) |
Artemis Program jest załogowy program kosmiczny z NASA , z amerykańską agencję kosmiczną , której celem jest doprowadzenie do załogi do księżycowej gleby przez 2024. Z inicjatywy prezydenta USA Donald Trump , data powrotu człowieka na Księżyc , który NASA wyznaczyła na 2028 r. bez jasno określonego harmonogramu, została przesunięta o cztery lata w przód wkwiecień 2019z określonymi celami, dając początek programowi Artemis . Powinno to doprowadzić do zrównoważonej eksploracji naszego satelity, czyli organizacji regularnych misji, których zwieńczeniem byłoby zainstalowanie stałego stanowiska na Księżycu. Program powinien także umożliwić testowanie i dopracowywanie sprzętu i procedur, które zostaną wdrożone podczas przyszłych misji załogowych na powierzchnię planety Mars . Realizacja misji programu Artemis wymaga opracowania kilku statków kosmicznych : ciężkiego wyrzutni Space Launch System (SLS), statku kosmicznego Orion , którego realizacja rozpoczęła się w 2010 roku, ale charakteryzuje się regularnymi przesunięciami budżetowymi i kalendarzowymi, całkowicie nowy księżycowy statek kosmiczny Human Landing System (HLS), odpowiedzialny za transport ludzi na księżycową ziemię oraz misje robotów, odpowiedzialne za prowadzenie rozpoznania i dodatkowych badań naukowych. Architektura misji oparta na przyszłej stacji kosmicznej Lunar Orbital Platform Gateway (LOP-G), umieszczonej na orbicie wokół Księżyca, będzie służyła jako łącznik między Ziemią a powierzchnią Księżyca.
Aby spełnić ambitne cele programu Artemis w bardzo krótkim czasie nałożonym na niego, NASA zleca w szczególności podwykonawstwo zaprojektowania ważnych komponentów (sonda księżycowa HLS, moduły stacji kosmicznej LOP-G, lądowniki zrobotyzowanych misji) oraz usługi ich wystrzeliwania. maszyny i tankowanie stacji kosmicznej. wKwiecień 2021rozwój HLS powierzono firmie SpaceX , która zaoferowała wersję swojego Starshipa . Zgodnie z programem ustanowionym wMaj 2019, Artemis III , wystrzelony w 2024 roku, będzie pierwszą misją, która sprowadzi na Księżyc mieszaną załogę dwóch astronautów na pobyt trwający sześć i pół dnia. Od 2026 r. muszą być przeprowadzane misje charakteryzujące się dłuższymi pobytami, czteroosobową załogą naziemną zamiast dwóch i większą ilością sprzętu w celu wzmocnienia naukowego sprzężenia zwrotnego. Statek księżycowy będzie wtedy częściowo wielokrotnego użytku. Miejsca lądowania wybrane dla wszystkich tych misji znajdują się na biegunie południowym Księżyca, ponieważ rezerwy lodu wodnego obecne w wiecznie zacienionych kraterach mają znaczenie strategiczne w perspektywie misji długoterminowych .
Oprócz bardzo napiętego terminu, projekt napotyka na problem budżetowy podobny do tego, który w 2009 roku był fatalny dla programu Constellation , który dążył do tych samych celów. W 2019 roku NASA przeznaczy na ten projekt linię budżetową w wysokości 1,6 miliarda dolarów, podczas gdy 5 do 7 miliardów dolarów rocznie będzie potrzebnych w latach 2021-2025 na opracowanie pierwszej fazy programu.
Od czasu załogowej misji Apollo 17 w 1972 r., ostatniej misji programu Apollo NASA , żaden astronauta nie oddalił się więcej niż kilkaset kilometrów od Ziemi. Agencja kosmiczna US nosi odtąd bada scenariusz załogowej misji na Marsa , ale żaden konkretny harmonogram został uprzednio zostać zdefiniowane dla tego projektu, którego koszt przekracza o rząd wielkości do tego z programu księżycowego . Ze swojej strony amerykańscy przywódcy zainicjowali kilka ambitnych programów załogowych przeznaczonych do dalekiego kosmosu (tj. poza niską orbitą okołoziemską ) w dziesięcioleciach po programie Apollo , ale te zawsze kończyły się niepowodzeniem z powodu braku zasobów i prawdziwej woli politycznej. Te poronionych projekty są w porządku chronologicznym Space Exploration Initiative of George HW Bush (1989), Constellation Program z George W. Bush (2004) i Flexible Path (2010), którego pierwszy misji, Asteroid pobierania i utylizacji , został odwołany 2017.
ten 20 lipca 1989Do 20 -tego rocznicy lądowania Apollo 11 , Prezydent Stanów Zjednoczonych George HW Bush rozpoczął ambitny program przestrzeni ponad 30 lat, Space Exploration Initiative (SEI), co powinno umożliwić instalację stałej bazy na Księżycu . Ale jego koszt, brak poparcia opinii publicznej i silna niechęć Kongresu sprawiły, że projekt się nie powiódł. W 2004 roku jego syn, prezydent George W. Bush publikuje długoterminowe cele, które chce przypisać amerykańskiemu programowi kosmicznemu, podczas gdy katastrofa promu kosmicznego Columbia właśnie przygwoździła do ziemi flotę starzejących się promów kosmicznych i że los z Międzynarodowej stacji Kosmicznej , na ukończeniu jest w zawieszeniu. Prezydencki projekt Vision for Space Exploration chce umieścić człowieka z powrotem w centrum eksploracji kosmosu : powrót astronautów na Księżyc zaplanowany jest przed 2020 rokiem w ramach serii misji mających na celu przygotowanie do ewentualnej trwałej obecności człowieka na planecie. gleby i opracowania sprzętu niezbędnego do przyszłych misji załogowych na Marsa, które mają się odbyć znacznie później. Tym razem zarówno opinia publiczna, jak i Kongres opowiadają się za projektem: program Constellation jest następnie ustanawiany przez NASA, aby spełnić oczekiwania prezydenta. Przewiduje on budowę dwóch rodzajów wyrzutni , Ares I i Ares V , a także, podobnie jak Apollo programu , dwóch załogowych statków kosmicznych, Altair i Orion . NASA wykorzystuje, dostosowując je, silniki rakietowe opracowane dla rakiety Saturn V , paliwo rakietowe promu kosmicznego, a także wiele instalacji naziemnych z czasów programu Apollo . Program jest jednak opóźniony i boryka się z problemem finansowania, który według wstępnych planów ma zostać zrealizowany bez znacznego zwiększenia ogólnego budżetu NASA. Po inauguracji prezydent USA Barack Obama zlecił ocenę programu Constellation przez Komisję Augustyńską , stworzony w tym celu w dniu7 maja 2009. Wynika z tego, że brakuje trzech miliardów dolarów rocznie na osiągnięcie wyznaczonych celów, ale potwierdza zainteresowanie drugą eksploracją Księżyca przez człowieka jako etapem pośrednim przed załogową misją na Marsa. Początekluty 2010Prezydent Obama ogłasza rezygnację z programu Constellation , co następnie zostaje potwierdzone.
Pomimo przerwania programu Constellation , NASA zdecydowała się kontynuować prace nad ciężką wyrzutnią Space Launch System (SLS) oraz międzyplanetarną sondą Orion . Te statki kosmiczne mają być wykorzystywane do wykonywania misji międzyplanetarnych o coraz większej złożoności, których ostatecznym celem jest umieszczenie ludzi na Marsie . Tak zdefiniowana strategia, zwana „ Elastyczną Ścieżką ”, jest znacznie bardziej postępowa niż to, co przewidywano w poprzednich projektach marsjańskich. Przed umieszczeniem człowieka na Marsie planowane jest przeprowadzenie misji wokół Księżyca, na pobliskich asteroidach, a następnie na marsjańskim księżycu Fobos w celu opracowania materiałów i zdobycia doświadczenia. Pierwsze misje SLS i Orion w przestrzeni cis-księżycowej były stopniowo definiowane w kolejnych latach. Jednak strategia eksploracji samego systemu marsjańskiego pozostaje niejasna.
Pierwszą misją programu Flexible Path jest wysłanie załogi na powierzchnię asteroidy bliskiej Ziemi : Asteroid Retrieval and Utilization (ARU) musi połączyć badania in situ tego obiektu i przetestować nowy sprzęt, w szczególności poprzez przemieszczanie skała o średnicy czterech metrów na powierzchni asteroidy, aby umieścić ją na orbicie księżycowej. Jednak zarówno wewnętrznie w NASA, jak i w Kongresie Stanów Zjednoczonych niewiele osób poparło tę misję i ostatecznie została odwołana wczerwiec 2017. To anulowanie stawia Księżyc z powrotem w centrum załogowego programu kosmicznego.
Kilka powodów wyjaśnia powtarzające się niepowodzenia projektów misji księżycowych i marsjańskich.
Rosja ogłosiła w połowie 2010 roku, że planuje opracować księżycową stację orbitalną, Lunar Orbital Station i wysłać ludzi na powierzchnię Księżyca do 2030 roku, korzystając z opracowywanego statku kosmicznego Federatsia . Ze swojej strony Europejska Agencja Kosmiczna uruchomiła w 2015 roku ideę księżycowej wioski , czyli stałej bazy na Księżycu opracowanej przez wszystkie kosmiczne narody. Chiny, których osiągnięcia kosmiczne robią wielkie postępy, od 2017 roku planują wylądować ludzi na powierzchni Księżyca w latach 30. XX wieku.
Księżycowa Stacja Kosmiczna Brama Głębokiego Kosmosu (2017)W kwietniu 2017 r. NASA wyjaśniła strategię swojego programu załogowego kosmosu z myślą o porzuceniu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, która w perspektywie średnioterminowej jest przestarzała. Zapowiada budowę stacji kosmicznej umieszczonej na orbicie księżycowej zwanej Deep Space Gateway (DSG). Będzie mógł pomieścić załogi przez okres 42 dni. Będzie zawierał moduł obudowy, moduł napędowy i może być modułem służącym jako śluza powietrzna. DSG zostanie złożona z komponentów transportowanych przez przyszłą ciężką wyrzutnię SLS i będzie obsługiwana przez statek kosmiczny Orion . W pierwszej fazie programu załogi, które mają zajmować stację od 2025 roku, wykorzystają ją do nauki życia i pracy na orbicie księżycowej. Ta faza umożliwi również ćwiczenie spotkań między statkami daleko od niskiej orbity okołoziemskiej. NASA pragnie na tym etapie wezwać prywatne firmy i partnerów międzynarodowych do misji tankowania. Misje te są wstępem do wysłania misji na Marsa, stanowiących końcową fazę programu. Do przewożenia załóg planuje się opracowanie dużego statku kosmicznego, Deep Space Transport . Ten zostanie przewieziony na stację księżycową po wystrzeleniu przez SLS, a następnie zostanie zatankowany przed wystrzeleniem w kierunku Marsa z czteroosobową załogą.
W kwietniu 2019 roku, na kilka miesięcy przed pięćdziesiątą rocznicą misji Apollo 11, w której pierwszy człowiek postawił stopę na księżycowej ziemi, wiceprezydent USA Mike Pence , skrytykował NASA i jej podwykonawców za opóźnienie w rozwoju ciężkiej wyrzutni SLS (data pierwszego lotu przesunęła się z 2017 na 2021), informuje, że prezydent USA Donald Trump chce, aby pierwsza załoga została zdeponowana na powierzchni Księżyca w 2024 roku, czyli na cztery lata przed planowanym do tej pory przez NASA terminem. Prezydent przypisuje agencji kosmicznej dwa cele: z jednej strony zachowanie daty 2024, a z drugiej prowadzenie „tzw. zrównoważonych” misji pozwalających na eksplorację Księżyca, a następnie Marsa . Aby móc zrealizować pierwszy cel, NASA postanawia zaprojektować dwa rodzaje misji. Pierwsze misje są uproszczone (krótki pobyt sześciu i pół dnia na Księżycu, ograniczona waga udźwigu, dwuosobowa załoga, brak wstępnego rozmieszczania materiału na powierzchni, jednorazowy statek księżycowy). Tak zwane misje zrównoważone, które odbywają się od 2026 roku, wykorzystują większy statek księżycowy, który może przewozić więcej sprzętu i czteroosobową załogę, podczas gdy pobyt na powierzchni jest dłuższy. Miejsce lądowania misji znajdowałoby się w pobliżu południowego bieguna Księżyca, ponieważ jest to zarówno ważny cel naukowy, jak i zasoby wodne, które można wykorzystać do ułatwienia dłuższych pobytów na Księżycu poprzez zwiększenie autonomii załogi (woda, tlen).
Środek-Maj 2019, dodatkowa koperta w wysokości 1,6 miliarda dolarów została wydana w ramach roku budżetowego 2020 na ten program księżycowy, który jest ochrzczony z tej okazji „programem Artemidy ”, od imienia greckiej bogini uosabiającej Księżyc w mitologii greckiej . Jest to wyraźne nawiązanie do programu Apollo , którego nazwa pochodzi od greckiego boga i brata bliźniaka Artemidy, Apollo . Fundusze należy wykorzystać w następujący sposób:
We wrześniu 2020 r. NASA wyprodukowała dokument wymieniający koszty fazy 1 programu Artemis , który obejmuje misje od Artemis I do Artemis III w latach 2021-2025. Niezbędny budżet szacowany jest na 28 miliardów dolarów, ale nie obejmuje stacji kosmicznej Gateway , siedlisk na powierzchni i budowy stromobilu , które stają się niezbędne dopiero w drugiej fazie programu. Główne pozycje w budżecie to rozwój modułu księżycowego HLS ( 16 miliardów USD ) oraz statku kosmicznego Orion i wyrzutni SLS (w sumie 7,6 miliarda USD ). Dla porównania, koszt programu Apollo szacowany jest na 250 miliardów dolarów (w 2020 roku), ale 28 miliardów nie obejmuje kwot już wydanych w ciągu ostatnich dwóch dekad na rozwój ciężkiej wyrzutni SLS i statku kosmicznego Orion .
Aby sprostać bardzo napiętym harmonogramom narzuconym przez pierwszą misję na powierzchnię Księżyca w 2024 roku, administrator NASA prosi we wrześniu 2020 roku o 3,2 miliarda dolarów od 2021 roku na sfinansowanie rozwoju modułu księżycowego.
W lutym 2021 r. administracja Bidena potwierdza swoje poparcie dla programu Artemis.
W 2019 i 2020 roku NASA podejmuje wiele decyzji, by spróbować dotrzymać wyznaczonego na 2024 roku terminu realizacji pierwszego celu programu Artemis, czyli powrotu astronautów na Księżyc. Agencja kosmiczna postanawia zlecić firmom z sektora kosmicznego nie tylko wykonanie, ale także zaprojektowanie kilku urządzeń:
We wrześniu 2020 r. NASA szczegółowo opisuje fazę dokumentu 1 programu Artemis, która obejmuje pierwsze trzy misje, w tym Artemis III , który musi zrzucić załogę na Księżyc.
Pierwsze misje programu Artemis określone są w 2020 roku:
Przestarzały | Misja / statek kosmiczny | Rodzaj przekładni | Opis/cel | Miejsce docelowe | Wyrzutnia | Uwaga |
---|---|---|---|---|---|---|
2021 | KAPELUSZ | Eksperymentalna 12U nano-satelita | Test stabilności orbity wybranej dla stacji księżycowej Gateway | NRHO wokół Księżyca | Elektron | |
czerwiec 2021 | Wędrowny 1 | lądownik księżycowy | Usuwanie instrumentów na powierzchni Księżyca | Powierzchnia księżyca | Wulkan / Centaur | Pierwszy lot lądownika |
Październik 2021 | Nova-C | Lądownik księżycowy | Usuwanie instrumentów na powierzchni Księżyca | Powierzchnia księżyca | Sokół 9 | Pierwszy lot lądownika |
Listopad 2021 | Artemida I | Statek kosmiczny Oriona | Pierwszy lot ciężkiej wyrzutni SLS | Orbita okołoksiężycowa | Blok systemu startu w kosmos 1 | Pierwszy lot wyrzutni SLS. Misja bezzałogowa |
grudzień 2022 | XL-1 | Lądownik księżycowy | Usuwanie instrumentów na powierzchni Księżyca | Powierzchnia księżyca | Sokół 9 | Pierwszy lot lądownika |
2023 | Artemida II | Statek kosmiczny Oriona | Pierwszy lot z załogą statku kosmicznego Orion | Orbita okołoksiężycowa | Blok systemu startu w kosmos 1 | |
koniec 2023 | Gryf i Żmija | Lądownik (Griffin) i astromobil księżycowy | Badanie lodu wodnego | Powierzchnia księżyca | Komercyjny Launcher | |
koniec 2023 | HLS | Statek księżycowy | Wstępne pozycjonowanie statku do misji Artemis III | Powierzchnia księżyca | Komercyjny Launcher | Trzy premiery |
2024 | ŚOI i HALO | Moduły stacji księżycowej Gateway | Moduły napędowe i siedliskowe | NRHO wokół Księżyca | Sokół ciężki | |
2024 | Artemida III | Statek kosmiczny Oriona | Misja z załogą na powierzchnię księżyca | NRHO wokół Księżyca | Blok systemu startu w kosmos 1 | Astronauci używają HLS wstępnie ustawionego na orbicie księżycowej do lądowania i pobytu na powierzchni księżyca |
Główne tradycyjne kraje partnerskie NASA ogłosiły zamiar uczestnictwa w programie Artemis. Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej jest dostarczanie Canadarm 3 zdalnego sterowania ramieniem do stacji kosmicznej Lunar Gateway. Kanada dysponuje budżetem w wysokości US $ +1,5 mld euro w ciągu 24 lat rozwoju i utrzymania sprzętu. Włochy zawarły we wrześniu 2020 r. umowę o współpracy z NASA w ramach programu Artemis. Budżet 1 miliarda euro mógłby pokryć budowę modułów ESPRIT i iHab dla księżycowej stacji kosmicznej Lunar Gateway. W tym samym miesiącu Japonia ze swojej strony zawarła również umowę z NASA o uczestnictwie w programie Artemis. Kraj ten mógłby dostarczyć statek towarowy HTV-X wywodzący się z HTV, który byłby odpowiedzialny za zaopatrywanie księżycowej stacji kosmicznej, a także moduł mieszkalny. Ze swojej strony Europejska Agencja Kosmiczna finansuje budowę modułu serwisowego statku kosmicznego Orion.
Załogi misji Artemis będą składały się z astronautów z różnych krajów uczestniczących w programie Artemis: Amerykanów, Japończyków, Europejczyków, Kanadyjczyków itp.
Amerykańscy członkowie załóg pierwszych misji programu Artemis wybierani są z grona astronautów NASA, w skład którego wchodzi 48 członków (w tym 17 kobiet) od czasu integracji na początku 2020 roku promocji 22 ( Żółwie, czyli żółwie). ). Astronauci tej promocji to 7 kobiet i 6 mężczyzn, 6 cywilów i 7 żołnierzy. Pod koniec 2020 roku mianowanych jest 18 amerykańskich astronautów (dziewięciu mężczyzn i dziewięć kobiet), którzy mają uczestniczyć w programie Artemis. Osiem z nich jest częścią najnowszej promocji.
Lista amerykańskich astronautów wybranych do programu ArtemisAdministrator NASA , Bridenstine, powiedział w lipcu 2019 r., że pierwsza załoga, która wylądowała na Księżycu, obejmuje kobietę z wcześniejszym doświadczeniem w misji kosmicznej, czyli będącą częścią załogi międzynarodowej stacji kosmicznej Stacji . . Dobór załóg do misji Artemis powinien nastąpić co najmniej dwa lata przed ich startem. Również skład załogi Artemis II powinien zostać ogłoszony w 2021 roku. W jej skład wejdzie trzech Amerykanów i jeden Kanadyjczyk.
Cele programu określone przez NASA są zarówno naukowe, jak i techniczne.
Program Artemis ma pomóc w realizacji celów naukowych wyznaczonych przez 10-letni raport o nauce planetarnej, opracowany przez National Research Council of the United States . Główne wątki raportu, którymi zajmuje się program Artemis to rozumienie procesów planetarnych i cyklu ptaków, rekonstrukcja historii zderzenia u źródeł powstania układu Ziemia-Księżyc, poszukiwanie pierwiastków zapewniających informacje o Słońcu u jego początków, obserwowanie wszechświata z Księżyca, przeprowadzanie eksperymentów w środowisku księżycowym oraz badanie metod i sprzętu w celu zmniejszenia ryzyka, jakie narażają załogi misji eksploracji planet.
Aby zrealizować te cele, strategia opracowana przez NASA w ramach programu Artemis obejmuje:
Astronauci na powierzchni Księżyca będą odpowiedzialni za prowadzenie eksperymentów naukowych:
Ciągła obecność astronautów na powierzchni Księżyca powinna umożliwić rozwój i testowanie nowych podejść, technologii i systemów, które można wykorzystać w trudniejszych warunkach. Poczynione inwestycje powinny pozwolić na zmniejszenie wpływu eksploracji kosmosu i umożliwić uruchamianie załogowych misji na Marsa. Priorytetowe obszary badawcze to:
Architektura misji księżycowej, zgodnie z definicją w Maj 2019, opiera się na dostępności kilku statków kosmicznych: ciężkiej wyrzutni Space Launch System , księżycowej stacji kosmicznej Lunar Orbital Platform-Gateway, która działa jako przekaźnik między orbitą księżycową a powierzchnią Księżyca, statku kosmicznego Orion, który jest używany do transferu załoga między Ziemią a księżycową stacją kosmiczną oraz księżycowy statek kosmiczny HLS ( Human Landing System ) odpowiedzialny za zrzucenie załogi na księżycową ziemię, a następnie zwrócenie jej na stację kosmiczną. Planowane jest również kilka lotów komercyjnych wyrzutni, które będą umieszczać misje robotyczne na powierzchni naszego satelity w celu przygotowania przybycia załóg i zatankowania księżycowej stacji kosmicznej.
Blok 1 Space Launch System ciężka wyrzutnia opracowane głównie przez Boeinga można umieścić 26 ton w księżycowej orbicie . Odpowiada za wodowanie statku Orion z załogą na pokładzie. Osiem z 37 startów planowanych do 2028 roku dla programu Artemis jest obsługiwanych przez tę wyrzutnię. Jego pierwszy lot ma odbyć się w 2020 lub 2021 roku. Wersja blokowa 1 obejmuje pierwszy stopień pochodzący z zewnętrznego zbiornika amerykańskiego wahadłowca kosmicznego i napędzany czterema silnikami rakietowymi wersja RS-25 E wywodząca się z silników promu kosmicznego. Podczas startu ciąg jest zapewniany głównie przez dwa pięciosegmentowe dopalacze rakietowe na paliwo stałe, wywodzące się bezpośrednio z dopalaczy rakietowych promu kosmicznego (SRB), które miały tylko cztery segmenty. Drugi stopień ICPS ( Interim Cryogenic Propulsion Stage ) wywodzi się z drugiego stopnia wyrzutni Delta IV , jest napędzany pojedynczym silnikiem rakietowym na paliwo ciekłe RL-10 B2, spalającym mieszaninę ciekłego wodoru i ciekłego tlenu.
Statek kosmiczny Orion jest odpowiedzialny za transport załogi między Ziemią a księżycową stacją kosmiczną w podróżach tam iz powrotem. W przeciwieństwie do niedawno opracowanych statków amerykańskich, ma zdolność do wyjścia poza niską orbitę ziemi osłonę termiczną , aby wytrzymać atmosfery reentry prędkość o 11 km / s , wysokiej zdolności manewrowej, zabezpieczenie termiczne dostosowany do interplanetary trasy kokpicie umożliwiając długi pobyt załoga itp. Zajmuje architekturę statku kosmicznego Apollo ze stożkowym modułem sterującym zawierającym kokpit, w którym przebywa załoga oraz moduł serwisowy, w którym zgromadzono wszystko, co nie jest potrzebne do powrotu na Ziemię. Ten ostatni moduł jest wypuszczany przed wejściem w atmosferę. Zespół ma masę 26 ton, w tym 15,5 tony na moduł serwisowy. W przeciwieństwie do statku kosmicznego Apollo, do dostarczania energii wykorzystuje panele słoneczne . Posiada system dokowania podobny do tego z amerykańskiego promu kosmicznego . Ma ilość propelentów znacznie niższa niż Apollo, która nie pozwala na umieszczenie w niskiej księżyca orbity jak sondy Apollo ( delta-V na 1340 m / s na 2800 m / s ) (IT doki Europejska księżycowa stacja kosmiczna, która jest umieszczona na wysokiej orbicie, która oszczędza delta-V około 1500 m / s ). Statek kosmiczny Orion został zaprojektowany do lądowania na wodzie po powrocie na Ziemię. Może przewozić cztery osoby na misję trwającą trzy tygodnie.
Charakterystyka | Orion ( Artemida II ) | Apollo | Sojuz |
---|---|---|---|
Długość | ~ 8,14 m² | 11,03 m² | 7,48 m² |
Maksymalna średnica | 5,03 m² | 3,9 m² | 2,72 m² |
Zakres | 18,8 m² | 3,9 m² | 10,06 m² |
Masa całkowita ( materiały miotające ) | 25,85 t (?) | 30,33 t (18,5 t ) | 7,25 t (0,9 t ) |
Objętość pod ciśnieniem / do zamieszkania | 19,56 m 3 / 8,95 m 3 | / 6,17 m 3 | / 9 m 3 |
Delta-V | 1340 m / s | 2800 m / s | 390 m / s |
Źródło energii | Panele słoneczne | Ogniwa paliwowe | Panele słoneczne |
Produkcja energii | 11 kW | 0 kW | 0,6 kW |
Czas trwania misji | 21 dni | 14 dni | 14 dni |
Rozmiar załogi | 4 | 3 | 3 |
Strefa lądowania | Morze | Morze | Ziemia |
Księżycowa stacja kosmiczna Lunar Orbital Platform-Gateway służy jako przekaźnik między Ziemią a powierzchnią Księżyca. Nie jest to element obowiązkowy dla pierwszych misji na księżycowy grunt: w specyfikacjach statku księżycowego HLS spotkanie na orbicie księżycowej między statkiem Orion a HLS jest możliwością, na którą kandydat może się zdecydować. Z kolei dla tzw. misji zrównoważonych od 2026 roku stacja księżycowa staje się obowiązkowa, w szczególności w celu umożliwienia ponownego wykorzystania całości lub części statku księżycowego. W przypadku pierwszych misji programu Artemis pierwszeństwo mają dwa moduły niezbędne do misji, które muszą mieć miejsce na ziemi księżycowej:
Stacja kosmiczna jest umieszczona na orbicie wokół Księżyca znanej jako NRHO (ang. Near Rectilinear Halo Orbit ). Jest to orbita halo którego orbitalny okres od 6,5 dni The perilune (najbliższy punkt of the Moon) jest 3366 km na południowy i apolune 70 000 km . Ta orbita została wybrana, ponieważ ma kilka zalet:
W 2024 roku księżycowa stacja kosmiczna będzie ograniczona do dwóch modułów: modułu obudowy HALO ( 2 na schemacie) oraz modułu dostarczającego energię i napęd PPE ( 4 ). Na schemacie zacumowane są inne statki biorące udział w pierwszych misjach Artemidy: statek zaopatrzeniowy ( 3 ), statek Orion (1) i statek księżycowy ( 5 ), który musi zrzucić załogę na ziemię.
Księżycowa stacja kosmiczna znajduje się na orbicie NRHO. Ten diagram pokazuje różne północne i południowe orbity NRHO L1 i L2. Zachowana orbita to południe L2.
Rolą księżycowego statku kosmicznego HLS ( Human Landing System ) jest zrzucenie dwóch astronautów na księżycową ziemię. Na powierzchni służy jako siedlisko podczas misji, która początkowo trwa około tygodnia, a następnie sprowadza załogę z powrotem na stację kosmiczną.
SpecyfikacjeAby spełnić te cele, NASA zaleca architekturę składającą się z trzech modułów, która umożliwia ograniczenie masy każdego modułu do mniej niż 15 ton, co czyni go kompatybilnym z pozycjonowaniem wokół Księżyca przez pojazdy użytkowe (podobna wersja dwumodułowa do Moduł Apollo miałby masę od 9 do 12 t (moduł wznoszenia) + 32-38 t . (moduł opadania):
Specyfikacje NASA określają główne cechy statku kosmicznego HLS. Muszą powstać dwie kolejne wersje statku kosmicznego: jednorazowa wersja 2024, zdolna do transportu dwóch astronautów z koniecznością przebywania w ciągu dnia księżycowego oraz wersja ostateczna używana od 2026 roku, która jest w stanie przewieźć od trzech do czterech astronautów i umożliwia przetrwanie księżycowa noc.
Charakterystyka | Wymagania dla misji 2024 | Wymagania dotyczące zadań po 2026 r. |
---|---|---|
Załoga | 2 osoby | 3 do 4 osób |
Zdolność manewrowa | Umożliwia podróż w obie strony między orbitą księżycową a miejscem położonym między 84 a 90 ° szerokości geograficznej południowej Możliwość przerwania misji Automatyczne lądowanie na powierzchni Księżyca Rendezvous i automatyczne dokowanie na stacji kosmicznej i statku kosmicznym Orion |
|
Niezawodność | 97,5% z co najmniej dwoma spacerami kosmicznymi (nie wielokrotnego użytku) | 98% na misję, 87% w okresie 10 lat (> = 5 misji) |
Dokładność lądowania | 100m. | |
Lądowisko | Świeci na stałe | > 50 godzin nieprzerwanej nocy (docelowo 191 godzin) |
Długość pobytu | w module osiem ziemskich dni Na powierzchni Księżyca 6,5 dnia |
|
Spacery kosmiczne | czas trwania > 4 godz. Liczba> 2 |
czas trwania > 8 godz. Liczba = 5 |
Ładunek zdeponowany na powierzchni Księżyca | > 865 kg w tym kombinacja xEMU 373 kg Żywność 59 kg Załoga 175 kg |
> 1595 kg |
Inny ładunek podczas lądowania | co najmniej 80 kg oprzyrządowania w tym 10-20 kg na kamery i instrumenty w przedziale pasażerskim |
patrz wyżej |
Ładowność startowa | > 525 kg łącznie z kombinacją xEMU 167 kg Żywność 18 kg Załoga 175 kg |
> 1070 kg |
Inna ładowność startowa | co najmniej 15 kg (docelowo 100 kg ) | patrz wyżej |
Aby dotrzymać tych napiętych terminów, NASA zwraca się do sektora prywatnego o opracowanie modułu księżycowego. W połowie maja 2019 r. wstępnie wybrane są propozycje jedenastu producentów opracowania modułu księżycowego lub części modułu księżycowego: Aerojet Rocketdyne , Blue Origin , Boeing , Dynetics , Lockheed Martin , Masten , Maxar (który zapewnia moduł napędowy Gateway ), Northrop Grumman , Orbit Beyond , Sierra Nevada i SpaceX . Blue Origin z Blue Moon i Lockheed Martin z lądownikiem pochodzącym ze statku kosmicznego Orion są ulubionymi.
Proces selekcji odbywa się w dwóch etapach. ten30 kwietnia 2020 r., administrator NASA Jim Bridenstine ogłasza, że wybrano trzech kandydatów do uszczegółowienia ich oferty: Blue Origin, która otrzyma 579 mln USD na doprecyzowanie swojej oferty, Dynetics, która otrzyma 253 mln USD i SpaceX, która otrzyma 135 mln USD. Finalistę należy ogłosić w lutym 2021 r. Trzy wstępnie wybrane urządzenia pod koniec kwietnia to:
ten 16 kwietnia 2021NASA wybiera propozycję SpaceX do opracowania i uruchomienia dwóch pierwszych misji. Ocena NASA koncentrowała się na trzech kryteriach: w malejącej kolejności ważności, aspektach technicznych (projektowanie, rozwój, ryzyko, testy, operacje startowe i postęp misji itp.), kosztach i zarządzaniu projektem (organizacja, zarządzanie planowaniem, ryzyko itp. .). Z technicznego punktu widzenia rozwiązania SpaceX i Blue Origin są uważane za dopuszczalne (średni poziom 3/5 w skali NASA, która ma pięć poziomów), podczas gdy rozwiązanie Dynetics jest uważane za mało istotne (2/5). Koszt propozycji SpaceX (2,89 mld USD) jest znacznie niższy niż konkurentów (dwa razy mniej niż Blue Origin i czterokrotnie mniej niż Dynetics. Pod względem zarządzania projektem propozycja SpaceX jest oceniana jako Znakomita). (5/5), podczas gdy oferta dwóch konkurentów została oceniona jako bardzo dobra (4/5). Początkowo rozważano wybór drugiej propozycji na tym etapie rozwoju, ale propozycja Blue Origin, oceniona jako dopuszczalna pod względem technicznym i zarządzania projektem, była nie zachowane, biorąc pod uwagę jego koszt i ograniczony budżet dostępny dla NASA na ten element programu Artemis.
Dla programu Artemis opracowywane są dwa rodzaje skafandrów
Kombinezon kosmiczny OCSS ( Orion Crew Survival System ) jest noszony przez astronautów na statku kosmicznym Orion podczas startu i fazy powrotu do atmosfery . Wodoodporny (w zestawie hełm), pozwala przetrwać w razie przypadkowej dekompresji i tradycyjnie ma kolor pomarańczowy, aby ułatwić dostrzeżenie astronautów po ich wylądowaniu po powrocie na Ziemię. Jego cechy są zbliżone do skafandrów kosmicznych używanych podczas misji na Międzynarodową Stację Kosmiczną . Ale w przeciwieństwie do tych, każdy skafander kosmiczny jest skrojony na dokładne wymiary użytkownika. Przeprojektowano strefy tarcia, rękawice zapewniają lepszy dotyk, a buty zapewniają lepszą ochronę przed ogniem, a jednocześnie są bardziej komfortowe.
Kombinezon kosmiczny xEMU ( Exploration Extravehicular Mobility Unit ) jest noszony przez astronautów podczas spacerów kosmicznych po powierzchni Księżyca. Wprowadzono wiele ulepszeń w kombinezonach kosmicznych noszonych przez załogi Międzynarodowej Stacji Kosmicznej podczas ich spacerów kosmicznych oraz w kombinezonach astronautów Apollo . Kombinezon jest lepiej chroniony przed korozyjnym zanieczyszczeniem pyłem księżycowym. Miniaturyzacja elektroniki umożliwiła zduplikowanie większości ważnych systemów, co pozwala zmniejszyć ryzyko i rozważyć dłuższe wycieczki. Jest w stanie wytrzymać ekstremalne temperatury od -250 ° C do +250 ° C. xEMU zapewnia lepszą zwinność dzięki przeprojektowanym przegubom, które również ograniczają wysiłek wykonywany przez astronautę. Nowy system mikrofonów/słuchawek, ulepszony w celu uzyskania lepszej jakości dźwięku, eliminuje niewygodną nasadkę snoopy . Astronauci założyli skafander kosmiczny, wchodząc przez znajdujące się z tyłu drzwi za pomocą urządzenia rosyjskich skafandrów Orlan .
EGS ( Exploration Ground Systems ) skupia wszystkie instalacje niezbędne do wykonania końcowego montażu i wystrzelenia rakiet (SLS i komercyjnych wyrzutni), które przeniosą różne statki i wyposażenie na Księżyc. W tym celu obiekty w kompleksie startowym 39 w Kennedy Space Center na Florydzie są adaptowane i rehabilitowane. Dotyczy to launch pad 39B, z których SLS wyrzutnia, VAB montaż budynku, ruchoma platforma startowa i robot odpowiedzialny za transport musi zdjąć.
The Deep Space Network 36-metrowej średnicy anteny tablica odpowiedzialny za komunikację z Deep Space statków i załóg na powierzchni księżyca jest uaktualniony. Sprzęt w antenach Goldstone , Canberra i Madrid (dwie anteny w każdej lokalizacji) został zaktualizowany, aby umożliwić przepustowość 100 megabitów na sekundę w łączu w dół i 20 Mb/s w łączu w górę . Nowa sieć anten parabolicznych o średnicy 18 metrów LGS ( Lunar Ground Stations ) jest stworzona do komunikacji z misjami księżycowymi. Zestaw protokołów, interfejsów i standardów komunikacyjnych, LunaNet, został zdefiniowany w celu ułatwienia wymiany między robotami, załogami i sprzętem w środowisku księżycowym.
Kosztów Optymalizacja i terminów, NASA wykorzystuje wyrzutnie handlowych z jednej strony, aby ustawić różne składniki - moduły księżycowej stacji kosmicznej oraz z HLS księżycowy statku kosmicznego. - Z drugiej strony, aby dostarczyć księżycowej stacji kosmicznej Lunar Orbital platformy Brama w materiały eksploatacyjne (materiały miotające, woda, tlen). Z 37 startów zaplanowanych na lata 1999-2028, 29 musi być wspieranych przez komercyjne wyrzutnie, a pozostałe osiem przez gigantyczną wyrzutnię SLS. Warunki umów, które zostaną podpisane z dostawcami tej usługi, są podobne do warunków programu COTS na tankowanie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej . Zgodnie z najbardziej prawdopodobną architekturą misji, trzy moduły statku księżycowego (mogły być tylko dwa, ale to wykluczyłoby z gry statki handlowe dla jednego z dwóch modułów), których łączna masa sięga około czterdziestu ton, zostaną wysłane oddzielnie, aby pomieścić ograniczone możliwości wyrzutni. W przypadku misji tankowania, zgodnie ze specyfikacjami ustalonymi przez NASA latem 2019 r., dostawca musi zapewnić kosmiczny statek towarowy, który może zacumować przy księżycowej stacji kosmicznej, wytwarzać własną energię i pozostawać zacumowany przez rok.
Wyrzutnia | Budowniczy | 1 lot | Możliwości orbity księżycowej | Koszt | Uwaga |
---|---|---|---|---|---|
System startu w kosmos blok 1 | Boeing | 2020 lub 2021 | 26 t. | ||
Falcon Heavy w wersji jednorazowego użytku | SpaceX | operacyjny | 15 ton. | 90 milionów USD | |
Vulcan ze sceną Centaura | United Launch Alliance | 2021 | 13 t. | ok. 200 mln USD? | Mocniejsza wersja dostępna w 2024 20 |
Nowa glenn | Niebieskie pochodzenie | 2021 | 13,6 t. | od 100 do 200 milionów USD? |
Przed lądowaniem ludzi w rejonie księżycowego bieguna południowego NASA chce rozpocząć kilka misji robotycznych w celu przeprowadzenia pierwszego zwiadu. Pierwszym celem tych misji jest zbadanie cech występującego lodu wodnego, będącego raison d'être wyboru bieguna południowego. Pozostałe cele to badanie geologii Księżyca i środowiska w celu przygotowania pierwszych misji załogowych. Te misje robotów będą kontynuowane po pierwszym wylądowaniu załogi na księżycowej ziemi.
Agencja kosmiczna postanowiła powierzyć rozwój lądowników odpowiedzialnych za deponowanie tego sprzętu naukowego na Księżycu prywatnemu przemysłowi. Program Commercial Lunar Payload Services (CLPS) działa analogicznie do programu COTS tankowania Międzynarodowej Stacji Kosmicznej . Będą musieli wykonać pierwszy lot do 2020 i 2021 roku. Opracowane urządzenia muszą mieć na powierzchni Księżyca co najmniej 40-100 kg .
Trzy lądowniki księżycowe zostały wybrane w 2019 i 2020 roku, aby umieścić 23 ładunki technologiczne lub naukowe na księżycowej ziemi: Peregrine z Astrobotic Technology , Nova-C z Intuitive Machines i XL-1 z Masten Space Systems mają wykonać pierwszy lot między 2021 r. i 2022.
W październiku 2019 NASA zdecydowała się na opracowanie łazika (łazika) VIPER . w celu zbadania lodu wodnego obecnego w regolicie na dnie kraterów znajdujących się na południowym biegunie Księżyca. Woda może odgrywać ważną rolę dla załogi astronautów przebywających na powierzchni Księżyca, dostarczając niezbędne materiały eksploatacyjne – tlen, wodę użytkową i paliwo – dzięki technologiom wykorzystywania zasobów in situ . Sonda, która ma zostać wystrzelona około grudnia 2022 roku, jest jedną z misji rozwijanych w ramach programu Artemis. Posiada wiertło i trzy przyrządy przeznaczone do analizy rdzeni glebowych. Usunięcie 250- kilogramowego łazika na księżycowej ziemi musi być powierzone programowi Commercial Lunar Payload Services .
Zgodnie z harmonogramem opublikowanym w maju 2019 r. NASA planuje przeprowadzić 37 startów w latach 2019-2028 w ramach programu Artemis. Loty te obejmują wysyłanie robotycznych misji rozpoznawczych, pozycjonowanie na orbicie księżycowej elementów stacji kosmicznej i przykłady księżycowego statku kosmicznego HLS, tankowanie stacji kosmicznej i wreszcie wysłanie załóg przeznaczonych do testowania wyrzutni SLS. ( Artemis I ) statek kosmiczny Orion ( Artemis II ), następnie wyląduje na Księżycu ( Artemis III , 4, 5, 6). Większość startów jest wykonywana przez komercyjne wyrzutnie.
Misje I fazy programu Artemis (2021-2024) mają na celu dotrzymanie terminu wyznaczonego przez prezydenta Trumpa. Po potwierdzeniu działania wyrzutni SLS i statku kosmicznego Orion w locie, obejmuje to umieszczenie pierwszej załogi na ziemi księżycowej przy użyciu modułu księżycowego HLS w 2024 roku (misja Artemis III ). Postęp trzech misji Artemis w tej fazie nie obsługuje stacji kosmicznej Gateway, niemniej jednak planowane jest uruchomienie w tym okresie napędu stacji PPE i modułów żywych HALO.
Program Artemis ma rozpocząć się od dwóch misji mających na celu sfinalizowanie pojazdów i procedur przed sprowadzeniem pierwszej załogi na Księżyc. Pierwszy lot, misja Artemis 1, ma na celu przetestowanie bezzałogowego statku kosmicznego Orion w 2021 roku . Artemis 2 ma przewieźć ten sam statek z załogą w latach 2022-2023 na lot wokół Księżyca. W obu przypadkach statek Orion musi zostać umieszczony na orbicie przez ciężką wyrzutnię SLS Block 1. W tym samym roku komercyjna rakieta musi umieścić pierwszy moduł stacji na orbicie księżycowej . To moduł napędzający i dostarczający energię. W 2023 r. komercyjna rakieta ma wystrzelić drugi moduł MiniHab typu habitat. Moduł ten posiada co najmniej dwa wolne porty dokujące, dzięki czemu możliwe jest jednoczesne zadokowanie modułu księżycowego odpowiedzialnego za sprowadzenie astronautów na księżycową ziemię (mężczyzny i kobiety) oraz statku kosmicznego Orion. Moduł księżycowy, w skład którego wchodzą trzy podzespoły, zostanie umieszczony na orbicie księżycowej dzięki trzem lotom komercyjnym.
Poszczególne etapy programu Artemis w latach 2020-2024.
Postęp misji Artemis III .
Misja Artemis III jest pierwszą, która przenosi załogę na księżycową ziemię. Według scenariusza zalecanego przez NASA, jego łączny czas trwania wynosi od 25 do 34 dni, a pobyt na Księżycu to sześć i pół dnia. Załoga składa się z czterech osób, z których dwie (załoga mieszana) muszą zejść na ziemię księżycową. Postęp tej pierwszej misji na księżycowej ziemi wygląda następująco:
Ostatecznym celem programu Artemis jest stworzenie stałych obiektów w rejonie Bieguna Południowego, umożliwiających załogom odbycie długoterminowych pobytów poświęconych rozwojowi technologii niezbędnych do eksploracji planet przez człowieka (przygotowanie misji na powierzchnię Marsa) oraz naukowe badanie Księżyca. Misje fazy II programu Artemis muszą umożliwiać doskonalenie procedur na powierzchni planety, opierając się na księżycowej stacji kosmicznej Gateway o zwiększonej pojemności i księżycowym obozie bazowym założonym na powierzchni Księżyca w taki sposób, aby stały i trwały. zajęty w regularnych odstępach czasu. Te ostatnie muszą zawierać moduł mieszkalny, system produkcji energii, urządzenia pozwalające na eksploatację zasobów in situ (woda, tlen, materiały budowlane) oraz dwa rodzaje łazików (ciśnieniowy i bezciśnieniowy).
Zgodnie z planami opublikowanymi przez NASA w maju 2019 r. astronauci będą mieli księżycowy statek kosmiczny HLS o znacznie zwiększonej pojemności, który może zrzucić na ziemię do czterech osób. Siedlisko będzie w stanie wytrzymać częściową lub nawet całkowitą noc księżycową (cel). Udostępniony im sprzęt jest wstępnie pozycjonowany przez misje robotyczne. Stacja kosmiczna będzie sukcesywnie rozbudowywana o nowe moduły (śluza powietrzna, habitat itp.). Postęp misji, który pozostaje do ustalenia w 2020 r., mógłby wyglądać następująco:
Dla niektórych wykonalność programu Artemis wraz z ustalonym harmonogramem jest niepewna, biorąc pod uwagę skromne kwoty przydzielone na program w ramach budżetu na 2020 r. oraz brak koperty budżetowej przeznaczonej na program na kolejne lata:
: dokument używany jako źródło tego artykułu.