Artemis II: NASA przystąpiła właśnie do drugiego, ogromnie ważnego etapu tej ambitnej i ryzykownej misji. Zaczyna się pechowo
Nadano jej nazwę Artemis (po polsku Artemida), czyli imię greckiej bogini i siostry bliźniaczki Apolla, żeby nawiązać do słynnego programu księżycowego z lat 60. i 70. XX w. Ostatni raz Amerykanie stanęli na Srebrnym Globie w grudniu 1972 r. w ramach wyprawy Apollo 17, choć w planach były jeszcze trzy (o numerach 18–20). Jednak kolejne lądowania na Księżycu przestały ekscytować opinię publiczną, a Stany Zjednoczone potrzebowały pieniędzy na wojnę w Wietnamie. Dlatego w 1972 r. program Apollo zakończono.
Do tematu załogowej eksploracji Księżyca powrócono z okazji 20. rocznicy pamiętnego lądowania Apollo 11. Ówczesny prezydent George Bush ogłosił plan ponownego wysłania astronautów na Srebrny Glob, a następnie na Marsa, ale niewiele się w tej sprawie wydarzyło, Dopiero 15 lat później syn Busha George W., który też został prezydentem USA, ponownie wskazał Księżyc jako główny cel amerykańskiego programu kosmicznego – ludzie mieli na nim wylądować nie później niż w 2020 r.
Następni przywódcy USA nie wyrzucili tego pomysłu do kosza, dzięki czemu 16 listopada 2022 r. wystartowała Space Launch System (SLS), najpotężniejsza rakieta od czasów programu Apollo, realizując pierwszą misję programu Artemis. Jej główny 65-metrowy moduł napędzały cztery silniki zasilane 2,76 mln litrów ciekłego wodoru i tlenu, a wspomagały dwie boczne rakiety na paliwo stałe (projekt przejęty z promów kosmicznych). W górnej części SLS znajdował się pojazd Orion, który 11 grudnia 2022 r. powrócił na Ziemię z lotu w pobliżu Księżyca. W czasie całej misji Artemis I na jego pokładzie przebywały tylko trzy manekiny wyposażone w tysiące czujników.
Teraz (Artemis II) będzie inaczej, gdyż Orion zabierze na pokład czworo astronautów. Będą to Amerykanie Reid Wiseman, Victor Glover i Christina Koch oraz Kanadyjczyk Jeremy Hansen. Ich start miał nastąpić już w lutym, a następnie w marcu, ale pojawiły się kłopoty z rakietą. Choć od poprzedniej misji bezzałogowej minęły ponad trzy lata, NASA zmaga się z problemem wyciekającego z SLS wodoru (a ostatnio też helu). Jeśli uda się temu zaradzić, a pogoda nie pokrzyżuje planów, to najbliższe okna startowe otworzą się w kwietniu. Kłopot w tym, że każde z nich uchyla się tylko na dwie godziny.
Najdalej od Ziemi
Tak krótki czas wynika ze specyficznych wymagań misji i samego sprzętu. Rakieta SLS musi wynieść statek na wysoką orbitę okołoziemską, gdzie załoga i kontrolerzy lotu przeprowadzą niezbędne testy sprzętu. Dlatego dzień i godzina startu muszą pozwolić SLS na precyzyjne osiągnięcie tego konkretnego pułapu. Co więcej, kapsuła załogowa powinna się znaleźć w idealnym położeniu względem Ziemi i Księżyca w momencie wykonywania manewru wejścia na trajektorię prowadzącą w pobliże Srebrnego Globu. Manewr ten wprowadzi Oriona na tor „swobodnego powrotu”, co umożliwi statkowi wykorzystanie grawitacji Księżyca i lot ku Ziemi bez powtórnego odpalania silników. Kolejnym potężnym ograniczeniem są wymogi energetyczne. Skrzydła paneli słonecznych potrzebują nieustannie przetwarzać światło w prąd, by m.in. dbać o optymalną temperaturę na pokładzie. Trajektoria lotu w wybranym dniu musi zatem gwarantować, że kapsuła nie znajdzie się w cieniu na dłużej niż 90 min.
Po udanym starcie SLS wyniesie Oriona na wstępną orbitę. Mniej więcej 40 min później do akcji wkroczy górny stopień napędowy rakiety – potężny silnik, który nada dodatkowy pęd. Jego zadaniem będzie stopniowe „rozciąganie” orbity statku tak, by z kołowej stała się znacznie szersza i bardziej eliptyczna.
Zanim astronauci na dobre skierują się ku Srebrnemu Globowi, spędzą w ziemskim sąsiedztwie około dwóch dni. To czas na kluczowe, techniczne „przetarcie”. Po 42 godz. od startu załoga się upewni, że statek krąży dokładnie po zaplanowanym torze – w najwyższym punkcie oddalając się od Ziemi na 2,6 tys. km, a w najniższym zbliżając na 185 km. Czteroosobowa ekipa przetestuje w tym czasie wszystkie urządzenia dbające o to, by na pokładzie dało się swobodnie oddychać i funkcjonować. Astronautów czeka również kosmiczny trening: będą manewrować w pobliżu odrzuconego i zużytego stopnia rakiety SLS, aby sprawdzić, jak ich pojazd radzi sobie ze zbliżaniem się do innych obiektów. Będzie to potrzebne podczas następnych etapów programu Artemis.
Gdy załoga i kontrola naziemna upewnią się, że wszystko działa sprawnie, Orion uruchomi na krótko swój główny silnik i rozpocznie czterodniową podróż ku Księżycowi. Łącznie pokona (licząc powrót) trasę przypominającą kształtem olbrzymią cyfrę osiem, nie wchodząc jednak na stabilną orbitę okołoksiężycową ani tym bardziej nie lądując na powierzchni. Głównym celem Artemis II jest bowiem ostateczne potwierdzenie, że Orion oraz całe zaplecze operacyjne na Ziemi są w stanie bezpiecznie utrzymać ludzi przy życiu w odległej przestrzeni kosmicznej. Dlatego kapsuła okrąży Srebrny Glob tylko raz i w momencie największego zbliżenia znajdzie się w odległości nieco ponad 7 tys. km od jego powierzchni. Zanim jednak na dobre rozpocznie powrót, poleci jeszcze tysiące kilometrów dalej za Księżyc – dzięki temu załoga znajdzie się w największej odległości od Ziemi, w jakiej przebywał człowiek w dotychczasowej historii podboju kosmosu.
Cała misja potrwa ok. 10 dni, choć planiści zostawili sobie margines czasowy, gdyby pojawiła się potrzeba przeprowadzenia dodatkowych testów. Podczas ostatniego etapu, tuż przed wejściem w ziemską atmosferę, część załogowa Oriona odrzuci niepotrzebny już moduł serwisowy. Ostatnim akordem będzie lądowanie na spadochronach w wodach Oceanu Spokojnego.
Biologiczne sobowtóry
Choć lot czworga astronautów wokół Księżyca potrwa stosunkowo krótko, to ma być kluczowym poligonem doświadczalnym dla medycyny kosmicznej. Poza niską orbitą okołoziemską, gdzie znajduje się Międzynarodowa Stacja Kosmiczna, załogę czeka bowiem niewidzialne i poważne zagrożenie – promieniowanie kosmiczne o wysokiej energii.
Badacze z NASA zdają sobie sprawę, że zainstalowane osłony to za mało, żeby w pełni zneutralizować to niebezpieczeństwo, szczególnie w perspektywie przyszłych lotów na Marsa. Dlatego astronauci zabiorą ze sobą „biologiczne sobowtóry” – w ramach projektu AVATAR na pokładzie znajdą się zasilane bateriami miniaturowe urządzenia określane jako „narządy na chipie”. Będą zawierać krwiotwórcze komórki macierzyste astronautów, przekształcone w spersonalizowane modele szpiku kostnego, czyli tkanki kluczowej m.in. dla układu odpornościowego. Dla każdego z członków załogi powstanie para takich chipów. Jeden poleci w kosmos zamontowany na wewnętrznej ścianie kapsuły Oriona, a jego bliźniak pozostanie na Ziemi. Po powrocie naukowcy porównają je, szukając na poziomie molekularnym śladów stresu komórkowego i uszkodzeń wywołanych promieniowaniem.
To tylko część zaplanowanych badań. Środowisko głębokiego kosmosu może rozregulować organizm na wiele sposobów, m.in. osłabiając układ odpornościowy i reaktywując uśpione patogeny (np. ten wywołujący półpasiec). Aby to monitorować, w ramach badania Immune Biomarkers przeanalizowane zostaną próbki krwi i śliny uczestników lotu, by sprawdzić, jak kosmiczne warunki wpływają na komórki, aktywność wirusów oraz poziom hormonów stresu. O ile jednak krew zostanie pobrana wyłącznie przed misją i po jej zakończeniu, o tyle próbki śliny będą gromadzone również w trakcie lotu. Ponieważ wnętrze kapsuły Oriona jest wielkości małej kawalerki i nie ma tam miejsca na chłodziarki dla próbek, astronauci będą nasączać śliną specjalne paski papieru, które po wysuszeniu trafią do „notesów”.
Z kolei projekt ARCHeR skupi się na psychologii i wydajności członków załogi. Będą oni nosić nadgarstkowe monitory śledzące m.in. rytm snu i aktywności, co pozwoli ocenić, jak mała przestrzeń i specyficzne warunki misji wpływają na wydajność zespołu. Zaś Artemis II Standard Measures, czyli kompleksowy zestaw pomiarów fizjologicznych i psychologicznych, będzie wykonywany od sześciu miesięcy przed startem aż do miesiąca po powrocie. Naukowcy sprawdzą nawet, jak szybko po wodowaniu astronauci odzyskają zmysł równowagi podczas symulowanych spacerów księżycowych.
Stacja orbitalna
Jeśli lot Artemis II zakończy się sukcesem, to następnym krokiem będzie ponowne lądowanie ludzi na Księżycu, czyli misja z numerem III. Dojdzie do tego najwcześniej za dwa lata, m.in. z powodu przedłużających się prac nad lądownikiem Starship HLS (Human Landing System), który przygotowuje firma SpaceX Elona Muska. W kwietniu 2021 r. NASA podpisała z nią umowę (projekt, budowa i przetestowanie takiego pojazdu), której wartość opiewa na 2,89 mld dol. SpaceX pokonała w wyścigu o kontrakt dwóch konkurentów – Dynetics oraz konsorcjum kierowane przez Blue Origin Jeffa Bezosa. Obie złożyły najpierw formalny protest do amerykańskiego rządowego biura kontrolnego GAO, co opóźniło start prac o 95 dni. A później Blue Origin próbowało jeszcze sił w sądzie (bez powodzenia), co spowodowało kolejne wstrzymanie prac przez NASA.
Kontrakt ze SpaceX obejmuje dwa loty: bezzałogowy test lądowania na Srebrnym Globie i startu z jego powierzchni oraz właściwą misję z astronautami na pokładzie. Księżycowy lądownik to wariant największej rakiety zbudowanej przez człowieka, czyli Starshipa, który firma Muska intensywnie testuje od kilku lat. Jednak w odróżnieniu od standardowej wersji HLS nie wraca do ziemskiej atmosfery, więc pozbawiony jest osłony termicznej i powierzchni sterowych. Ta oszczędność masy się przyda, gdyż logistyka misji księżycowej jest bardzo skomplikowana. Najpierw na orbitę wokół Ziemi trzeba wystrzelić „magazyn” paliwa, a następnie napełnić go płynnym tlenem i metanem za pomocą serii lotów „tankowców”, czyli kolejnych wariantów Starshipa. Ile ich będzie potrzeba? Szacunki się zmieniają: Musk mówił o czterech do ośmiu, NASA ocenia ich liczbę nawet na kilkanaście. A wszystkie te loty muszą odbyć się w krótkich odstępach czasu, by zminimalizować naturalną utratę paliwa o bardzo niskiej temperaturze.
Dopiero po zatankowaniu w kosmosie Starship HLS poleci w kierunku Księżyca i wejdzie na specjalną orbitę, gdzie zaczeka na kapsułę Orion z załogą wystrzeloną za pomocą SLS. Po ich połączeniu dwóch astronautów przesiądzie się do lądownika, który zabierze ich na powierzchnię Srebrnego Globu. Spędzą tam około tygodnia, wykonując co najmniej pięć spacerów kosmicznych, po czym HLS wystartuje i wróci do Oriona.
Problem polega na tym, że ten ambitny plan systematycznie się opóźnia. Już w 2021 r. NASA ostrzegała, że harmonogram jest nierealny – duże programy lotów kosmicznych potrzebowały w ciągu ostatnich 15 lat średnio 8,5 roku od podpisania kontraktu do pierwszego startu, a SpaceX założyło zrobienie tego dwa razy szybciej. Tymczasem do września 2023 r. opóźnionych było osiem z 13 kluczowych etapów projektu, a wspomniane już biuro GAO wskazywało na „ograniczone postępy” technologii tankowania na orbicie. Kiedy zatem Starship HLS będzie w pełni gotowy do historycznej misji załogowej? Choć w styczniu 2024 r. NASA i SpaceX wspólnie ogłosiły przesunięcie misji Artemis III na termin niewcześniejszy niż wrzesień 2026 r., to w raporcie dla Kongresu GAO pisze, że bardziej prawdopodobny jest początek 2027 r., a obecnie mówi się o połowie przyszłego roku.
Kłopoty SpaceX z tym kluczowym projektem mogą zaostrzyć rywalizację ze strony innych firm, w tym Blue Origin, która mimo sporu sądowego współpracuje z NASA i ma wziąć udział w misji Artemis IV. Jej plan przewiduje, że astronauci zamieszkają i rozpoczną pracę na pierwszej w historii ludzkości stacji kosmicznej na orbicie Srebrnego Globu o nazwie Gateway. To bezprecedensowe przedsięwzięcie ma umożliwić nowe odkrycia naukowe i stanowić poligon doświadczalny przed przyszłymi załogowymi lotami na Marsa.
Wysłanie ludzi do nowej bazy będzie jednak wymagać skomplikowanej logistyki, obejmującej wielokrotne starty i precyzyjne dokowania statków w przestrzeni kosmicznej. Głównym aktorem tego spektaklu ma stać się znacznie potężniejsza wersja rakiety SLS, oznaczona jako Block 1B.
Sama stacja Gateway oczywiście nie poleci w kosmos w jednym kawałku, lecz będzie składana etapami. Mają ją wspólnie zbudować NASA, Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) i japońska JAXA. Jej pierwsze dwa moduły – energetyczno-napędowy (PPE) i mieszkalno-logistyczny (HALO) – polecą na orbitę księżycową na pokładzie rakiety Falcon Heavy firmy SpaceX. Dopiero gdy systemy stacji zgłoszą gotowość, z Florydy wyruszy Orion z załogą, transportując kolejny element układanki: moduł mieszkalny I-Hab (International Habitation) dostarczony przez ESA i wyposażony w kluczowe systemy podtrzymywania życia przez JAXA.
Na miejscu role członków załogi zostaną starannie podzielone. Dwoje astronautów pozostanie na stacji, by aktywować nowe systemy, prowadzić badania i monitorować działania na powierzchni. Pozostała dwójka przesiądzie się do lądownika Starship, aby spędzić około tygodnia na Srebrnym Globie. Czeka ich tam praca badawcza w terenie, rozstawianie instrumentów pomiarowych oraz zbieranie próbek, które pomogą lepiej zrozumieć historię Układu Słonecznego.
Musk łaskawszy dla Księżyca
Te ambitne wizje eksploracji największego satelity Ziemi najwyraźniej podziałały na samego Muska, który jeszcze rok temu nazywał Srebrny Glob „rozpraszaczem” marsjańskich ambicji ludzkości i twardo deklarował lot „prosto na Czerwoną Planetę”. Jednak w lutym zaskoczył wszystkich diametralną zmianą priorytetów. Ogłosił mianowicie, że SpaceX skupi się teraz na projektowaniu osady na Księżycu, co uważa za możliwe do osiągnięcia w niecałą dekadę. Nie oznacza to jednak rezygnacji z podboju Marsa, gdyż Musk zapowiada, że ten program wystartuje równolegle za pięć lub sześć lat, a pierwszy załogowy lot mógłby się odbyć w 2031 r. (jego deklaracje lepiej traktować z dużym dystansem, bo obiecywał też m.in. milion autonomicznych taksówek do 2020 r.).
Niezależnie od tego, czy wizje pozaziemskich osad snute przez ekscentrycznych miliarderów okażą się prorocze, czy pozostaną jedynie mrzonką, jedno wydaje się pewne – po półwieczu zapomnienia Księżyc znów staje się kluczowym miejscem kosmicznej eksploracji. Zanim jednak powstaną tam bazy wypadowe na Marsa, trzeba będzie się upewnić, czy po dekadach przerwy w ogóle jesteśmy w stanie bezpiecznie wrócić na Srebrny Glob. Misja Artemis II stanie się zatem nie tylko gigantycznym technologicznym i medycznym poligonem doświadczalnym. Brutalnie zweryfikuje prawdziwy dystans między naszymi rozbudzonymi na nowo kosmicznymi ambicjami a twardą rzeczywistością.