Cu 65 de ani în urmă, URSS a uimit lumea întreagă trimițând primul emisar robotic de pe Pământ pe Lună. Aselenizarea sondei Luna 2, în septembrie 1959, a fost un eveniment remarcabil, sonda ajungând pe satelitul nostru natural la mai puțin de doi ani după ce Sputnik 1 inaugurase era spațială. Evenimentul a declanșat o adevărată cursă spațială între Statele Unite și URSS.
S.U.A. au răspuns provocării selenare cu o serie de exploratori robotici și umani. La mai puțin de 10 ani după ce Luna 2 a ajuns pe Lună, Neil Armstrong a făcut primul său „pas mic pentru omenire”.
Însă exact când explorarea științifică a Lunii a început cu seriozitate, politica a pus capăt celui mai mare efort tehnologic din istoria omenirii, iar Luna a dispărut din visele noastre.
Acum, în primele decenii ale secolului XXI, programul Artemis de reîntoarcere a omului pe Lună a început să prindă rădăcini. Statele Unite și partenerii săi internaționali au pregătit planuri și echipamente pentru a readuce omul pe Lună în acest deceniu.
Actuala cronologie Artemis, disponibilă publicului, rămâne foarte optimistă, dar trebuie temperată datorită complexității și ambiției extraordinare a programului. Poate deloc surprinzător, Artemis se confruntă cu întârzieri repetate de dezvoltare, deși niciunul dintre obstacolele tehnologice nu pare a fi insurmontabil.
Planul Artemis
Spre deosebire de Programul Apollo, în care toate modulele misiunii au fost încărcate la bordul unei singure rachete Saturn V, Programul Artemis va utiliza mai multe vehicule dezvoltate de NASA și industria privată. Acestea includ lansatorul Space Launch System (SLS) al NASA și Boeing, lansatorul Super Heavy al SpaceX și racheta New Glenn a Blue Origin. În plus, SpaceX și Blue Origin construiesc landere lunare. Alte echipamente includ costume spațiale lunare și rovere autonome care să transporte astronauții și cargoul la suprafața polului sud al Lunii.
Misiunea fără echipaj Artemis 1 deja a zburat în 2022. Misiunea Artemis 2, planificată pentru 2025, va utiliza racheta SLS pentru a trimite un echipaj de patru astronauți într-un zbor în jurul Lunii, la bordul unei capsule Orion. Prima aselenizare din Programul Artemis vine odată cu Artemis 3; această misiune și cele ulterioare vor cuprinde o schemă complexă de lansări multiple și o combinație de trei nave spațiale cu echipaj. Dezvoltarea a două sisteme de aselenizare independente este menită a stimula competiția și servește drept poliță de asigurare în caz de probleme tehnice la unul dintre vehicule.
Artemis 1
După o întârziere de șase ani, misiunea fără echipaj Artemis 1 a fost lansată pe 16 noiembrie 2022 și a validat racheta Space Launch System și capsula spațială Orion. Testul de zbor cu durata de 25 de zile a inclus șase zile pe orbita lunară și apropierea la 130 km de suprafața Lunii. După revenirea pe Pământ, s-a constatat că scutul termic al capsulei Orion a suferit o eroziune mai accentuată decât cea estimată la reintrarea în atmosferă. Acest lucru, împreună cu eșecul testării sistemului de mediu al lui Orion, a întârziat zborul misiunii cu echipaj Artemis 2, în timp ce aceste probleme sunt analizate și corectate.
Costumele spațiale lunare
Unul dintre numeroșii factori care determină momentul în care Artemis va coborî pe Lună sunt costumele spațiale ce vor fi utilizate de astronauți. Astronauții Apollo au rămas pe Lună trei zile, folosind costume spațiale dezvoltate la sfârșitul anilor 1960. Confortul pe termen lung și uzura din cauza prafului lunar extrem de abraziv au devenit rapid probleme. Echipajul Artemis va petrece inițial șase zile pe Lună, călătoria extinzându-se în cele din urmă la 30 de zile, iar factorii care au apărut în timpul misiunii Apollo trebuie abordați în contextul acestor explorări viitoare.
Noile costume lunare ale NASA sunt dezvoltate de startup-ul Axiom Space, condusă de foști manageri experimentați ai NASA. Gigantul modei Prada oferă expertiză în privința cusăturilor și lucrului cu materiale exotice. Designul noului costum, cunoscut sub numele de Axiom Extravehicular Mobility Unit, sau pe scurt AxEMU, este deosebit de provocator.
Spre deosebire de costumele Apollo care funcționau doar în lumina zilei și erau concepute pentru a menține astronauții în mediu răcoros, costumele Axiom trebuie să funcționeze timp de până la două ore în interiorul craterelor umbrite permanent, lângă polul sud. Aici temperaturile pot scădea la mai puțin de minus 243 de grade Celsius. Provocările de proiectare cu care se confruntă Axiom pot fi rezolvate, dar ele încetinesc dezvoltarea următoarei generații de costume spațiale lunare.
Artemis 2
Așteptată să zboare nu mai devreme de septembrie 2025, Artemis 2 va folosi SLS pentru a trimite un echipaj de patru persoane la bordul unei capsule spațiale Orion într-o misiune de 10 zile. Echipajul va fi format din comandantul Reid Wiseman, pilotul Victor Glover și specialiștii Christina Koch și Jeremy Hansen. Koch va fi prima femeie care va călători pe Lună, iar Hansen va fi primul non-american (canadian) care va face călătoria. Cvartetul a petrecut un total de 660 de zile în spațiu în misiuni de lungă durată către Stația Spațială Internațională și au întreprins 12 ieșiri în spațiu.
Capsula spațială Orion. | Foto: LOCKHEED MARTIN
Înainte de a pleca spre Lună, Artemis 2 va intra pe o orbită înaltă a Pământului timp de 24 de ore pentru a verifica sistemele capsulei Orion. După separarea de treapta superioară a SLS, echipajul va prelua controlul manual, va întoarce capsula și se va apropia de treapta superioară într-o manevră de andocare simulată pentru a vedea cum se descurcă Orion în spații apropiate. Apoi Orion se va întoarce și își va aprinde motorul de serviciu pentru a porni spre Lună.
Vehicule spațiale pentru explorarea Lunii
Programul Artemis va utiliza patru vehicule spațiale diferite pentru reîntoarcerea omului pe Lună.
Capsula Orion, de formă conică, va fi lansată de SLS și va transporta patru astronauți pe orbita lunară pentru a se întâlni cu landerul lunar. Orion va fi susținută de Modulul de serviciu construit de partenerii europeni, care va furniza energie, propulsie și suport pentru viață.
Starship HLS va avea la bază actuala Starship testată acum pe orbita Pământului. Deoarece nu va trebui să reintre în atmosferă, ea nu va fi dotată cu scut termic și aripi de control. Vehiculul va avea cinci panouri solare, iar culoarea sa albă va împiedica Soarele să încălzească propulsoarele criogenice. Frânarea din timpul aselenizării va fi realizată cu ajutorul a șase motoare Raptor montate la bază. HLS va fi, de asemenea, echipată cu o ecluză și un sistem de lift pentru a transporta echipajul și echipamentele pe suprafața lunară la aproape 30 de metri sub zona sa locuibilă.
Landerul Blue Moon Mark 2. | Foto: BLUE ORIGIN
Landerul Blue Moon Mark 2 de la Blue Origin este de așteptat să asigure aselenizarea echipajelor de până la patru astronauți, începând cu Artemis 5. Landerul dispune de o ecluză pentru a permite accesul la suprafața lunară fără a depresuriza compartimentul echipajului. Un predecesor mai mic, de unică folosință, doar pentru marfă, Mark 1, va fi capabil să livreze 3,3 tone de provizii oriunde pe Lună. Un zbor demonstrativ al landerului Mark 1 ar putea fi lansat mai târziu în 2025, când vehiculul va încerca să efectueze o aterizare precisă pe suprafața Lunii la 100 m de o țintă desemnată.
Sunt planificate și variante cargo ale Starship HLS și Blue Moon Mark 2. Capacitatea de încărcare a navei va fi de 100 de tone, deși aceasta depinde de performanța propulsorului Super Heavy. Transportul de marfă Mark 2 va livra 22 de tone de provizii pe suprafața lunară atunci când este configurat pentru a fi reutilizabil și 33 de tone într-o călătorie singulară.
Artemis 3
Pentru misiunea inițială de aselenizare Artemis 3 – prima aselenizare cu echipajul de la Apollo – Starship HLS (Human Landing System) va fi plasată pe orbită lunară, unde va aștepta până la 100 de zile sosirea capsulei Orion cu echipaj uman.
Aducerea lui Starship pe suprafața Lunii va implica o schemă complexă de realimentare a vehiculelor spațiale pe orbită. În primul rând, o versiune depozit de combustibil a Starship va fi plasată pe orbită folosind propulsorul Super Heavy de la SpaceX. În continuare, o serie de până la 20 de vehicule spațiale cisternă reutilizabile, lansate de propulsorul Super Heavy, vor umple depozitul de combustibil cu 910.000 kg de metan lichid și oxigen lichid. Starship HLS va fi lansată ulterior, se va alimenta din depozitul lunar, apoi se insera pe orbita lunară.
Echipajul de patru astronauți va pleca separat, la bordul capsulei spațiali Orion, lansată de racheta SLS a NASA, și va călători spre orbita lunară pentru a se întâlni și a andoca cu Starship HLS. Doi dintre membrii echipajului se vor transfera pe Starship HLS, care îi va transporta pe suprafața lunară, unde va ateriza lângă polul sud. În timpul șederii de 6,5 zile sunt planificate până la patru ieșiri pe suprafața selenară. Instrumentele transportate la suprafață vor investiga proprietățile seismice și fizice ale Lunii. După decolare, Starship HLS se va întâlni cu Orion pe orbită, iar toți cei patru astronauți se vor întoarce pe Pământ la bordul capsulei Orion.
Deși calendarele publicate arată ca Artemis 3 ar trebuie să aselenizeze până la sfârșitul anului 2026, documentele interne ale NASA sugerează că aselenizarea a fost amânată până în februarie 2028. Multe etape de proiectare trebuie încheiate înainte ca zborul să fie aprobat. Acestea includ soluționarea eroziunii neașteptate suferite de scutul termic al capsulei spațiale Orion, precum și provocările cu care se confruntă Axiom Space în dezvoltarea costumului spațial lunar.
Noi rachete pentru Lună
Programul Artemis se va baza pe o flotă de rachete și vehicule cu echipaj. Acestea includ Space Launch System (SLS) al NASA, sistemul Starship/Super Heavy al Space X și racheta New Glenn dela Blue Origin.
SLS are o lungime de 98 de metri și va trimite capsula spațială Orion cu echipaj pe orbită lunară pentru a se alătura landerului lunar. SLS constă dintr-un booster de bază care utilizează patru motoare RS-25 reutilizate de la naveta spațială retrasă a NASA și două propulsoare de rachetă cu combustibil solid (SRB) nerecuperabile, adaptate de asemenea de la navetă.
Primele patru zboruri ale SLS vor consuma cele 16 motoare RS-25 rămase de la naveta spațială, iar primele opt misiuni SLS vor consuma SRB-urile rămase de la navetă. Misiunile ulterioare vor folosi motoare mai noi, aflate în curs de dezvoltare.
Configurația inițială a SLS folosește o treaptă superioară modificată provenită de la o rachetă Delta construită de United Launch Alliance. Denumită Interim Cryogenic Propulsion Stage (Treapta de Propulsie Criogenică Interimară), ea va fi înlocuită cu o treaptă superioară îmbunătățită pentru Artemis 4. Acest lucru va permite lansărilor SLS să aducă module suplimentare la Lunar Gateway (Poarta Lunară), odată cu capsula Orion.
Este clar că longevitatea boosterului SLS va fi limitată din cauza costului său exorbitant – estimat în prezent la 2 miliarde de dolari per lansare – și a ratei scăzute de zbor. În prezent, nu există suficient hardware SLS pentru a suporta o rată anuală de lansare, iar upgrade-urile SLS necesare pentru Artemis 4 ar putea întârzia misiunea până la sfârșitul anului 2028.
Există speranțe ca SLS să poată lansa în viitor diverse sonde spațiale robotizate pentru a reduce costul unitar la un nivel cât mai scăzut, de 1 miliard de dolari pe zbor, dar este dificil să atragi utilizatori pentru un vehicul atât de scump. În cele din urmă, capacitățile de lansare comercială reutilizabile mai accesibile vor face ca SLS să fie depășit și va dispărea din industria zborului spațial.
Artemis 4
Începând cu Artemis 4, o mică stație spațială numită Lunar Gateway (Poarta Lunară) va orbita în jurul Lunii și va servi drept punct de așteptare pentru aselenizările ulterioare. Primele două module Gateway vor fi lansate la bordul unei rachete Falcon Heavy. Misiunile Artemis 5, 6 și 7 vor integra module Gateway suplimentare aduse cu capsula spațială Orion.
Planificarea misiunii Artemis 4 depinde de cronologia lui Artemis 3. Deocamdată lansarea este programată nu mai devreme de septembrie 2028, însă o dată mai realistă este sfârșitul anului 2029. Artemis 4 va folosi racheta SLS Block 1A îmbunătățită, care va avea o capacitate suplimentară de încărcare utilă 15.000 kg, permițându-i să transporte Modulul Internațional de Locuire (I-Hab) dezvoltat de către agențiile spațiale europeană și japoneză.
I-Hab, împreună cu modulele lansate anterior de Falcon Heavy, vor stabili avanpostul funcțional Lunar Gateway. Ca și în misiunea anterioară, Starship HLS va fi lansată prima, se va întâlni cu Lunar Gateway și va aștepta sosirea lui Orion și a echipajului Artemis 4. Doi astronauți vor efectua apoi a doua aselenizare din cadrul Programului Artemis la bordul Starship HLS. Apoi toți membrii echipajului se vor întoarce pe Pământ la bordul capsulei Orion.
Artemis 5 – și mai departe
Planificată provizoriu pentru lansare nu mai devreme de martie 2030, Artemis 5 va cuprinde prima utilizare a landerului Blue Moon de la Blue Origin, care va fi lansat spre Lunar Gateway de o rachetă New Glenn a Blue Origin. Patru astronauți vor pleca spre Lunar Gateway la bordul unei capsule spațiale Orion, care va transporta și un modul suplimentar pentru Lunar Gateway.
La Lunar Gateway, doi astronauți se vor transfera pe Blue Moon pentru o aselenizare la polul sudic selenar, lângă un rover prepoziționat numit Lunar Terrain Vehicle (LTV). LTV va fi prima utilizare a unui rover pe Lună de la Apollo 17 din 1972. După întoarcerea la Gateway, astronauții se va alătura celorlalți doi membri ai echipajului de la bordul lui Orion pentru întoarcerea pe Pământ.
Dacă aceste aselenizări inițiale merg bine, viitoarele aselenizări vor urma la intervale de aproximativ un an. Fiecare va folosi Lunar Gateway pentru a transfera echipajul de la capsula Orion fie la Starship HLS, fie pe landerul Blue Moon.
În prezent, există provocări tehnice și financiare serioase în calea drumului lui Artemis către Lună. Cronologia actuală, foarte optimistă, va deveni cu siguranță ficțiune. Dar atâta timp cât există voința internațională, aceste obstacole pot fi depășite și mai multe urme umane se vor alătura celor lăsate pe Lună în urmă cu jumătate de secol de eroii erei Apollo.
Sursa: Astronomy.com