NASA: Az Artemis program fejleményei

1985-ös kép Bill Nelson-ról az STS-61-C út előtt

Először is szót kell ejteni arról, hogy Joe Biden új elnökségével járt az, hogy a NASA korábbi republikánus hátterű igazgatója, Jim Bridenstine távozott posztjáról, a választott utódja pedig ezúttal egy demokrata politikus, Bill Nelson lett. Ő politikai és jogi végzettség után a vietnámi háborúban is járt 1968 és '71 között az Amerikai Hadsereg tisztjeként, majd képviselőséget nyert el a Florida állami képviselőházban, innen pedig az Egyesült Államok szövetségi törvényhozásában, ahol az alsó- (képviselőház) illetve később a felsőházba (szenátus) is bekerült. 1986-ban az STS-61-C űrrepülőgép úton ő lett a második aktív amerikai politikus, aki megjárta a világűrt. 2018-ban a negyedik szenátusi terminusára készülve indult a választáson, de alul maradt a republikánus Rick Scottal szemben. 2019-ben bekerült a NASA tanácsadói testületébe, majd 2021-ben Biden őt javasolta a NASA igazgatójának, amit mind a törvényhozásban, mind a szakmai berkekben jó döntésnek tartottak. Ezek után nem volt meglepő, hogy 2021. május 3-án hivatalba is léphetett.

Az első "éles" SLS első fokozat beemelése a tesztállásra az első Green Run előtt (@NASA)

2021 nehezen indult az Artemis számára, a januárra csúszott un. „Green Run” (~Zöld futás, értelmezés szerint kb. próbajáratás) keretében a gigászi SLS hordozórakéta első fokozatának négy RS-25 hajtóművét kellett volna a teljes indítási szimulációnak megfelelően 485 másodpercig működtetni, miközben az első fokozat tartályaiból táplálják őket. Azonban rögtön az indítás után a 4. hajtómű egyik vezérlőrendszerének meghibásodását jelezték a rendszerek, ez nem minősült rendkívülinek, mert eleve egy redundáns rendszer egyik lába dőlt csak ki, ám kétségkívül kellemetlen esemény. A teszt maga viszont megszakad 67,5 másodperc után, mégpedig egy hidraulika-rendszerhez köthető hibajelzés miatt. Az indítás után nagyjából 60 másodperccel kellett volna a hajtóműveket mozgató hidraulika rendszernek kis mértékben kitéríteni azokat, hogy a függőlegestől eltérítsék és lassan „irányba” állítsák a rakétát. Azonban a CAPU (Core Stage Auxiliary Power Unit ~ Központi Fokozat Kiegészítő Energia Modulja) hidraulika nyomása egy ezredmásodpercre a megszabott határ alá esett. A teszt felemássága nem segített a program hányattatott sorsán. Tény, hogy ez csak egy teszt, amelyre mindenképpen szükség lenne, nem olcsó, ráadásul sikertelen volt. Viszont az SLS nimbuszát, mely szerint ez az STS űrrepülőgép megbízható és bevált „örökségére” épít (az RS-25 hajtóműből ugye három volt az űrrepülőgép farok részében), így nem várhatóak komoly problémák a fejlesztéskor, már régen megdőlt…

A második Green Runról készült videó

De miért is kell a Green Run? Az SLS hordozórakéta első útja egy személyzet nélküli Hold-megkerülés lenne az Orion űrhajóval, amely tesztelné az összes főbb komponenst. Az Orion prototípusa már egy Delta-IV Heavy hordozórakéta orrán indulva végrehajtott egy tesztrepülést 2014-ben, de azóta az űrhajó is sok szempontból változott, könnyebb lett a gyártástechnológiai módosítások miatt. Ezt az utat az Artemis projekt elnevezésével a korábbi EM-1, majd SLS-1 jelzés után Artemis-I-ként azonosították. Az indítási időpont is folyamatosan csúszott, 2010 körül még 2016-ban kellett volna indulnia, aztán lett belőle fokozatosan 2017, 2018, 2019, 2020… A Green Run pedig az első olyan teszt, ahol a teljes első fokozat összeszerelve ki lesz próbálva, mind a négy hajtóműve egyszerre fog működni. Azt tegyük hozzá, hogy 2021 márciusában, a megismételt teszt már sikeresen lezajlott, lehetővé téve, hogy a fokozat tovább induljon a VAB-ba végső összeszerelésre.

Az Orion CM-002 összeszerelve még 2020 közepén (@NASA)

De nem csak a hordozórakétával vannak gondok, 2020 novemberében egy energiavezérlő rendszer hibát azonosítottak az Orion űrhajó egyik Energia-Adat Egységben (Power Data Unit, PDU), a rendszer ugyan redundáns, tehát a hiánya önmagában nem akadályozó tényező, ám ha egy másik PDU is működésképtelenné válik, akkor már veszélybe kerülhet az út. A gond csak annyi, hogy ez a bizonyos egység az űrhajó személyzeti modulja és műszaki modulját összekötő „gallérban” foglal helyet. Más szóval a már teljesen összeszerelt és leváló borítást is megkapott űrhajót darabjaira kell szerelni. A Lockheed Martin cég, amely az űrhajót építi, úgy számolt, hogy egy teljes évbe kerül a PDU lecserélése, ebből 9 hónap a szétszerelés, maga a PDU csere és utána az összeszerelés, majd további három hónapnyi tesztelés után kerülhet újra abba az állapotba, amelybe a hiba felfedezésekor volt. Ekkor még úgy volt, hogy az Artemis-I útra 2021 novemberében kerül sor.

Az összeszerelt SLS hordozórakéta 2021 szeptemberében (@NASA)

Ez azonban tovább csúszott, ezen sorok írásakor 2022 márciusára, legkorábban. A probléma annyi, hogy az Artemis-I sikeres visszatérése után a CM-002-es Orion űrhajóból egy sor eszközt újra-felhasználnak a CM-003-as Orion űrhajóban, amely majd az Artemis-II úton fog négy embert Hold körüli pályára vinni. Csakhogy ehhez a számítások szerint nagyjából 20 hónap fog kelleni. Miután az Artemis-I visszatért. E téren pedig érdemes megjegyezni, hogy a CM-003 műszaki modulja már elkészült, a szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéták darabjai is az összeszerelésre várnak, tehát alapvetően korábbi döntéseknek köszönhető, hogy a határidők tartása nem fog menni.

A sikeres Artemis-II út után kerülhet sor az emberes holdraszállásra, amit az Artemis-III út keretében terveznek végrehajtani. Itt jön képbe a holdkomp kérdésköre, vagyis a HLS (Human Landing System ~ Személyzet Leszálló Rendszer). A NASA készített egy referencia tervet még 2018-ban, hogy nagyjából mit vár el: egy olyan űrhajót, amely a Gateway űrállomástól a Hold felszínére és vissza képes szállítani 2-4 űrhajóst. 2019-ben ugyebár három jelentkező céget választottak ki az ötből, amelyek pénzügyi támogatást kaptak a terveik finomításához.

A három holdkomp ajánlat a NASA számára: a Dynetics, a SpaceX és a National Team (@NASA)

A végső körös tenderezők közül a SpaceX egyszerűen fogta a Starshipet, és egy holdraszálló-konfigurációt vázolt fel – ők 135 millió dolláros támogatást kaptak. A második pályázó a Dynetics cég, akik egy roppant kompakt, egy modulból álló (semmit nem hagy a Hold felszínén) űrhajón dolgozott – ők 253 millió dollárnyi NASA támogatást kaptak. A harmadik egy csoportosulás, amit a Blue Origin vezette „Nemzeti Csapat” (National Team), az általuk már fejlesztés alatt álló Blue Moon leszállóegységére épül, amelyen egy Lockheed Martin által építendő, többször felhasználható visszatérő moduljában utaznának az űrhajósok, amelyet az Orion űrhajó elemeire építenének. Az egészet pedig a Northrop Grumman-féle Cygnus teherűrhajóra épülő szállító modul vitte volna el a Gatewayről alacsony Hold körüli pályára, a fedélzeti rendszerekért és kommunikációért pedig a Draper cég felelne. Ők kapták a legnagyobb, 579 millió dolláros tőkeinjekciót. Az árajánlathoz tartozik, hogy a NASA fix áras szerződést kíván kötni, egy személyzet nélkül demonstrációs leszállást, és aztán egy személyzettel történő leszállást kérnek az Artemis-III úton.

A National Team féle HLS fantáziarajza (@Blue Origin)

A három pályázó három teljesen eltérő megközelítést használ. A Nemzeti Csapat mellett szól, hogy meglévő vagy már fejlesztés alatt álló rendszerekből legózta össze eszközeit, tehát nekik volt a legtöbb esélyük elvben, hogy a 2024-es határidőt tartani tudják – hátránya, hogy a leszálló egység minden egyes úton pótlásra szorul, ráadásul egy viszonylag magas, 5,9 milliárdos árajánlatot tettek. A SpaceX mellett szól, hogy gőzerővel dolgoznak a Starship űrhajón, a hajtóművük is jól áll és egy komplex, teljesen újrafelhasználható rendszert kínálnak – csak csendben megjegyezve: olyat, amelyhez nincs szükség sem az Orionra, sem a Gatewayre, sem pedig az SLS-re. Ráadásul övék messze a legolcsóbb, mindössze 2,94 milliárd dolláros ajánlat. A Dynetics megoldása mellett pedig az szól, hogy ezt dedikáltan erre a célra építenék és szintén teljesen újra felhasználható, viszont 9 milliárd dollárral a legdrágább ajánlatot tették le az asztalra...

A SpaceX Starship HLS leszállásáról készült fantáziarajz, a rakéta „övén” elhelyezett hajtóművek biztosítják, hogy ne verjen fel olyan sok holdport... (@SpaceX)

A döntés 2021 áprilisában született meg és a SpaceX-et nevezték meg győztesnek. A „Nemzeti Csapat” nevében a Blue Origin panasszal élt (ami a végleges szerződéskötést hátráltatja, a panasz kivizsgálásának befejezésééig), amelyet azonban a felülvizsgálat visszautasított. Megállapításuk szerint noha a technikai megközelítés volt a legfontosabb, ebben a SpaceX és a Nemzeti Csapat egyenrangú volt, a Dynetics-féle megoldás pedig egy fokkal jobbnak tűnt. Menedzsment szempontjából a SpaceX „kiváló” értékelést kapott, míg a másik két pályázat csak „nagyon jót”. A legfontosabb viszont az ár: a felülvizsgálat is rámutat, hogy a NASA költségvetésébe igazából egyik ajánlat sem fér bele, így a legolcsóbb megoldást kellett mindenképpen választani – márpedig az, hogy a SpaceX a második helyezetthez képest is fele akkora ajánlatot tett, finoman szólva is döntő tényező.

SpaceX fantáziarajz a saját HLS ajánlatukról, kihangsúlyozva, hogy kényelmesen akár több holdjárművet is vihetnek magukkal... (@SpaceX)

De tegyük hozzá: sok más téren is messze túlteljesíti a SpaceX azt, amit a NASA elvárt a HLS-től. Ugyanis a kiírás szerint az új holdkompnak valamivel kevesebb, mint 2 tonnát kell tudnia levinnie, a Hold felszínére, míg visszahozni a Gateway űrállomásra kicsivel kevesebb, mint 1 tonnát. A SpaceX Starship alapú megoldása mindkét irányban akár 100 tonnát is képes lesz elvben elvinni, ha van elég hajtóanyag a tartályaiban. A HLS-t a Super Heavy gyorsítórakéta vinné az űrbe, Alacsony Föld Körüli Pályára, majd 4-8(-14) Starship űrhajó úton látogatnák meg, hogy a tartályaikban maradt hajtóanyagot áttöltve tankerként funkcionáljanak, és visszatérjenek a Földre utána. A SpaceX a dokumentációkban maximum 14 utat említ, de esélyesen inkább 4-8 fordulóra lehet szükség – e téren sok fog függeni attól, hogy milyen teljesítményre is lesz képes pontosan a Super Heavy – Starship páros, illetve pontosan mekkora tömeget kell a SpaceX HLS-nek a Hold körüli pályára vinnie.

A NASA Artemis-III küldetésprofilja 2021. októberi állás szerint (@NASA)

A Starship alapú megoldás több téren is érdekes komoly lehetőséget hordoz – először is igazából nincs is feltétlenül szükség ez esetben az Orionra és persze az SLS hordozórakétára. Persze politikai okokból aligha valószínű, hogy az SLS-Orion nélkül valósulna meg a XXI. századi amerikai holdraszállás, ám a lehetőség önmagában is kétség kívül motiváló tényező lehet a Boeing és a Lockheed számára, hogy minél jobban teljesítsenek. Ha ugyanis az SLS-Orion túl sokat fog még botladozni, és a SpaceX HLS elkészül, még akár az is előfordulhat, hogy elkezdődik egy tisztán SpaceX HLS alapú küldetés kidolgozása és ne adj isten végrehajtása.

A másik érdekes lehetőség az, hogy a gigászi, 50 méter hosszú és 9 méter átmérőjű űrhajó lehetőséget biztosít magának a tartós holdbázis kiépítésére, mint első modul a Hold felszínén. Igazából olcsóbb megoldást nehéz is elképzelni ennél…

Persze ahhoz szükséges lesz először SpaceX Starship és Super Heavy sikere is, amelyről a SpaceX alatt írok bővebben.

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!