Űrhajózás összefoglaló 2021

"Szokásos" évi visszatekintés, mi minden történt az űrhajózás kapcsán az elmúlt évben. – írta: Cifu, 1 hónapja

NASA: Az állami megrendelések és kereskedelmi piac nagy egymásra találása

A NASA nagyjából a Gemini- és az Apollo-programtól kezdve azt az eljárást követte, hogy a különféle űrjárművek koncepcionális tervezése megoszlott az űrközpontok és a beszállítók között, a beszállítóktól terveket vártak, de azokat az űrügynökséggel szorosan együttműködve vetették papírra, építették meg, majd az egész programban való használat és tulajdon alapvetően állami kézben volt.
Ez lassan változott csak, az Orbital Pegasus hordozórakétájának az 1980-as években hosszas harcok árán sikerült elérnie, hogy megrendelést kapjon, de az 1990-es évek legvégén és a 2000-es években ha lassan is, de elkezdett ez az új irány is lehetőséget kapni. Itt az űrügynökség már csak egyszerűen megrendel egy szolgáltatást, noha meghatározott célokat, igényeket tűzhet ki, illetve azok teljesítésétől teheti függővé a kifizetést és a kvázi további előre lépéseket, alapvetően a külső beszállító sokkal nagyobb függetlenséget kaphat.


Az STS űrrepülőgép felkészítése a következő útra – ezt anno az United Space Alliance (USA) cég végezte, a NASA közvetlen felügyeletével (@NASA)

Ennek a legfőbb előnye az, hogy a beszállítónak nem kell a NASA „gúzsaiban” táncolnia, nagyobb szabadságot kaphat a tervezés, építés és üzemeltetés kapcsán. A másik hatalmas előnye, hogy mivel a jármű tulajdonosa a beszállító marad, így azt a saját céljára (vagy más számára) is felhasználhatja. Ez azért hatalmas szó, mert eddig a fő kritika az amerikai űrprogram kapcsán az volt, hogy a NASA kifejezetten csak a tudományos célokat támogatta, és gyakorlatilag ott kaszálta el a kereskedelmi hajtásokat, mint az űrturizmus, ahol csak tudta. Bizonyos nézőpontból lehet úgy értelmezni, hogy az űrügynökség állami monopóliumnak szerette volna megőrizni a világűrt, hogy ne kelljen a civil cégekkel osztoznia rajta.


Az Orion űrhajó felhelyezése az SLS hordozórakétára 2022 elején, érdemes megfigyelni, hogy a NASA és az ESA logója látható rajta, nem a gyártó cégeké... (@NASA)

Ennek az együttműködésnek az első nagyobb találata a CRS (Kereskedelmi Ellátó-űrhajó) megrendelés volt, amelyet anno a SpaceX nyert a Dragonnal, illetve némi vargabetűvel az Orbital (ma Northrop Grumman) a Cygnusszal. Majd jött a nagyobb falat, az űrrepülőgép kiváltása, amely hosszas évek alatt csak nem akart megszületni, így az a csúfság esett meg, hogy az amerikai asztronauták egy évtizedig az orosz Szojuz űrhajóval járhattak csak a világűrbe, miután nyugdíjazták az STS űrrepülőgépet.
A NASA „saját” Orion űrhajója a klasszikus felállás alapján született meg – az űrügynökség felügyeli az egész programot és ő az egyedüli tulajdonosa annak. Az ISS személyzetcseréjéhez viszont „megengedően” két civil űrhajó-programot hívott életre: a SpaceX Crew Dragon-t és a Boeing Starlinert. Ezek viszont szabadon felhasználhatóak más célra is, akár kereskedelmi űrprogramokhoz is. A cél az lett volna, hogy szükség esetén a NASA leválassza magáról az ISS-t, hogy a tartós Hold-program felé fordulhasson teljes erővel (és büdzsével).

A SpaceX ha némileg döcögősen is, de alapvetően jól haladt az úton, 2019-ben végrehajtották a Demo-1 küldetést, amelyben személyzet nélkül repültek az ISS-re, és tértek vissza. Ez az űrhajó (C204 jelölésű) nem sokkal később egy földi tesztben megsemmisült. Aztán 2020 májusában a C206 Endeavour űrhajó két űrhajóssal a Demo-2 küldetés során két hónapot töltött el az ISS-hez csatlakozva, megszerezve a jóváhagyást a NASA-tól az üzemszerű személyzetcseréhez.


A SpaceX Crew-1 bedokkol az ISS-re – egy új korszak (@NASA)

Itt egy apró malőr következett a Roszkoszmosztól: nem hagyták jóvá a Crew Dragont az űrhajósaik számára, így a SpaceX Crew-1 (C207 Resilience űrhajóval) három amerikai és egy japán űrhajóst vitt a Nemzetközi Űrállomásra 2020 novemberében, és 2021 májusában tértek vissza. Ennek érdekessége, hogy rögtön a leghosszabb ideig a világűrben tartózkodó NASA űrhajó lett. Az STS űrrepülőgép ugyebár nagyjából két hetet tartózkodhatott a világűrben, az előd Apollo is csak nagyjából három hónapot. A Crew Dragon esetében egy akár egy év is lehet.


A SpaceX Crew-2 (fekete ingben) közös fotó az ISS legénységvel, köztük a SpaceX Crew-1 csapatával (@NASA)

A következő rendkívüli út is a Crew Dragonhoz kötődik: a C206 Endeavour űrhajóval április 23-án elindult az ISS-hez a SpaceX Crew-2 küldetés, miközben a Crew-1 még nem hagyta el azt, fedélzetén két NASA, egy japán és egy francia űrhajóssal. Az Endeavournak ez volt a második útja, tehát újra felhasznált űrhajóval indult ember a világűrbe (az STS űrrepülőgépen kívül erre még nem volt példa), ráadásul egy újrafelhasznált első fokozat tetején. Ez ugyanakkor már némileg túlterhelte az űrállomást: az ISS-en összesen hat állandó nyugvóhely található, négy az amerikai Harmony modulban és kettő az orosz Zvezdában. Ez esetben a Crew-2, majd a váltás után a Crew-1 a saját űrhajójukban aludt, de előre vetíti a problémát újfent, a két évtizeddel korábban a tervekből lehúzott NASA lakómodul hiánya okoz.

A SpaceX Crew Dragonjai pedig alapvetően jól szerepeltek, teljesen automatikusan kötöttek ki az űrállomáson, sőt, az egyik dokkolóállásról a másikra is emberi beavatkozás nélkül repült át. Azért a biztonság kedvéért utóbbinál a Crew-1 teljes létszámban az űrhajóban volt, hogy bármiféle probléma esetén lehetőség legyen a Földre való visszatérésre. Az ISS-nél jelenleg továbbra sincs dedikált „mentő” jármű, vagyis ha az egyik űrhajónak át kell manővereznie egy másik dokkológallérhoz például, akkor a személyzete végig a fedélzeten tartózkodik…


A SpaceX Crew-3 űrhajósai (Matthias Maurer, Tom Marshburn, Raja Chari és Kayla Barron) pózolnak űrhajójuk előtt (@SpaceX)

A SpaceX Crew-2 még november 9-én tért vissza, majd két napra rá indult a Crew-3, a C210 Endurance űrhajóval, ez esetben is három NASA és most egy német űrhajóssal és a tervek szerint 2022 áprilisig biztos maradnak.

Kicsit még visszatérve a CRS-re, 2020-ban indult még fel az ISS-hez az első Dragon 2 (vagy „új” Dragon) teherűrhajó a SpaceX CRS-21 út keretében, amely a CRS második megrendelésállományához kapcsolódik már. A Crew Dragonra épülő teherűrhajó nem csak több terhet tud túlnyomásos belső terében felvinni, mint elődje, de egyben automatikusan képes dokkolni is, míg az első CRS tenderen megrendelt teherhajóknál csak megközelítették az űrállomást, majd a CanadArm2-vel kellett azokat a dokkológallérhoz mozgatni és bedokkolni. Az új SpaceX CRS tehát jelentősen fejlesztett megoldás minden szempontból.

De hol van a Boeing Starliner, tehetjük fel a kérdést? Nos, a Starliner első személyzet nélküli repülése 2019 decemberében dicstelen véget ért két szoftverhiba miatt, nevezetesen 11 órával eltért egy belső időzítő a valós időponttól, így egy manővert kezdett végrehajtani, miközben nem a megfelelő pozícióban volt, elégetve a rendelkezésre álló hajtóanyagot. A bajt csak tetézte, hogy mindez egy olyan pályaszakaszban történt, amikor nem volt rádiókapcsolat az űrhajó és a vezérlőközpont között. Amire a kapcsolat helyreállt, már csak a menthetőt próbálták menteni. Az űrhajó két napnyi keringés után visszatért a Földre, és keresztséget is kapott: Calypso.


A Boeing Starliner OFT-1 küldetés vége: az űrhajó sikeresen Földet ért (@Boeing)

A Boeing némi, a NASA-val közös vizsgálódás után úgy döntött, hogy megismétlik a tesztrepülést, és a személyzettel való utakra csak ez után kerülhet sor. Ez komoly érvágás a pénzügyek terén, mert hajdan, még 2014-ben 4,2 milliárd dolláros fix árú szerződést kötött a NASA-val, amelyben ez az út is benne volt. Így a 2020-as pénzügyi jelentésében jelezte, hogy 410 millió dolláros nyereségtől esik el az OFT-2-nek nevezett út miatt (ennyibe kerül a késés és a második út). Akkor még úgy volt, hogy a Calypso 2020 végén repülhet, és 2021 közepén már személyzettel indulhat a világűrbe. Újabb, meg nem nevezett szoftverproblémák miatt azonban az OFT-2 először 2021 márciusra, majd 2021 júliusára csúszott, ott pedig a Nauka orosz modul miatti problémák miatt elhalasztották az ISS-re való dokkolást, így augusztusra lett átütemezve.


A Boeing Starliner OFT-2 indításra várva 2021. július 29-én (@Boeing)

Az Atlas-V rakéta orrára szerelt űrhajó indítási előtti tesztjekor augusztus 3-án viszont az űrhajó hajtóanyag-szelepei közül 13 beragadt. Némi vizsgálódás után a cég úgy döntött, hogy leszerelik a rakéta orráról, hogy alaposabban fel tudják tárni a hiba okát, és elháríthassák azt. A legvalószínűbb forgatókönyv az, hogy a szelepeknél pára jelentkezett, amely a dinitrogén-tetroxid (N2O4) oxidálószerrel érintkezve salétromsavvá (HNO3) alakulva megtámadta a fém alkatrészeket. Ezek fényében először októberre tolták tovább az indítást, majd meg nem határozott ideig, de várhatóan 2022 második feléig, legalább. A Boeing sietett leszögezni, hogy a késés nem kerül további adófizetői dollárokba, a cég 185 millió dolláros extra költséggel számolt – újfent a korábban leszerződött összeg kárára.

Kérdéses, hogy a cég számára így jelenleg nyereséges marad-e a Starliner, feltehetően nem, legalábbis az első időszakban. A pénzügyi veszteség mellett pedig talán még nagyobb arculcsapás a renoméra tekintve.

A SpaceX sorra indítja Crew Dragon űrhajókat, és bár volt nekik is problémájuk az üzemanyag-rendszerrel (az emlékezetes 2019-es eset, amikor a Demo-1 küldetést megrepült űrhajó egy földi teszt folyamán robbant fel), jelenleg egyértelműen stabilan megy az űrhajók indítása és üzemeltetése. Ezzel szemben az amúgy jóval drágább, de tartalmát tekintve lényegében azonos szerződéssel bíró Boeing csak szenved, hibát hibára halmoz. Mindezt úgy, hogy a NASA végig hangoztatta, hogy a Boeing a megbízható, kiforrott, régimódi vonalat képviseli, míg a SpaceX új vonalas, kockázatokat inkább bevállalóbb megközelítést, ezért szigorúbb ellenőrzések és „mérföldkövek” árán fogadta csak el utóbbit. Márpedig ahogy most kinéz, a Starliner csak 2023 márciusában viheti fel első tartós személyzetét a Nemzetközi Űrállomásra, ezért a NASA már további három Crew Dragon űrhajó útra vonatkozó megbízást is adott már a SpaceX-nek, ha esetleg a StarLiner további akadályokba ütközne…


Mark Vande Hei NASA űrhajós ellenőrzi az Advanced Plant Habitat-ban növekvő csilipaprikákat, 2021. október 25-én (@NASA)

A NASA-nak azonban hiába oldódott meg az űrhajó-problémája (legalábbis a Crew Dragonnal), de az űrállomások terén egyre inkább aggodalmukat fejezik ki, hogy az Artemis program Gateway Hold körüli űrállomása mellett szükség lenne egy Alacsony Föld Körüli űrállomásra, amely az ISS utáni időszakban szolgálhatja ki a szükséges igényeket. Noha az ISS jövője jelenleg úgy tűnik, hogy 2030-ig biztosítva van, időben meg kellene kezdeni a pótlását, ezen belül is egy kereskedelmi alapú megoldást, amely rugalmasabb üzemeltetést tehet lehetővé – és ami a NASA szempontjából nem elhanyagolható, bevonhatóak lennének a civil pénzek is a programba.


A Nanoracks / Lockheed- Martin / Voyager Space által tervezett StarLab űrállomás fantáziarajza (@Nanoracks)

Ennek céljából azonban állami támogatást adtak három cégnek a Commercial Low Earth Orbit Destinations, vagyis CLD (Kereskedelmi Alacsony Föld Körüli Orbit Célállomások) projekt keretében. A három támogatott szereplő közül a legnagyobb szeletet, 160 millió dollárt a StarLab űrállomás kapott, amelyet a NanoRacks, a Lockheed-Martin és a Voyager Space cégek kívánnak kifejleszteni, ők 2027-ben akár már el is indíthatják az egyetlen felfújható modulra épülő apró űrállomásukat.


Az Orbital Reef koncepció bemutató videója

A második 130 millió dollárral a Blue Origin és a Sierra Nevada cég által tervezett Space Reef űrállomás, amely egy nagy átmérőjű központi modulból (ezt a Blue Origin készítené) és felfújható lakómodulokból (ezt a Sierra Nevada fejleszti) épülne fel, a személyzetet az utóbbi cég DreamChaser űrrepülőgépének személyzettel ellátott verziója szállítani (a DreamChaser teherszállító verziója az ISS-re fog vinni terhet a CRS második fordulós tenderében kapott megbízás alapján). A projekthez becsatlakozna a Boeing is, akinek a Starliner űrhajó és az általa fejlesztett tudományos modul jelenthet hasznos adalékot.


A Northrop Grumman-féle űrállomástervről nem sokat tudni, de ez a fantáziarajz nagyjából sejteti, miként nézhet ki a Cygnusra épülő megoldás

A harmadik nyertes a Northrop Grumman cég, amelynek egy még be nem mutatott, a Cygnus űrhajóra épülő űrállomás tervének fejlesztésével pályázott. A szereplők alapvetően 2025-ig tartó fejlesztési fázisra kaptak pénzt, többek között ezért is nincs közöttük az Axiom Space, amely 2024-re már a saját űrállomásukban gondolkodnának. A CLD projekt fő kérdőjele alapvetően az, hogy 2030-ra fog-e olyan űrállomás keringeni a Föld körül, amely képes átvenni a stafétabotot az ISS-től. Több aggodalmas vélemény is van, amelyek szerint ez erősen kérdőjeles, mert bár a StarLab esélyesen elkészülhet 2030 előtt, de a képességei messze elmaradnak az ISS-étől, nagyjából a Szaljut űrállomások modern megvalósításának lehetne tekinteni. A Space Reef sokkal ambiciózusabb, viszont kétséges, hogy 2030-ra az építése abba a stádiumban lehet már, hogy valós tudományos és kereskedelmi kutatások folyhassanak a fedélzetén, tartós személyzettel.

A NASA oldaláról a fő probléma ezzel pedig alapvetően az, hogy számára a CLD pont arról szólna, hogy ne a LEO űrállomásokkal foglalkozzon már, legfeljebb fizethet a piaci szereplőknek azért, hogy a saját tudományos kísérleteit kereskedelmi űrállomásokon végrehajthassa. De ahhoz kell lennie egy megfelelő képességű kereskedelmi űrállomásnak a világűrben, mire az ISS végre nyugdíjba vonul.

A NASA számára ugyanis továbbra is az Artemis lenne az elsődleges új cél, és erre szeretne minél több erőforrást koncentrálni…

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!

Előzmények