TOATE ACESTE LUMI SUNT ALE VOASTRE. CU EXCEPȚIA EUROPEI. NU ÎNCERCAȚI SĂ ATERIZAȚI ACOLO.
Așa ne avertizau misterioșii zei din Odiseea Spațială a lui Arthur C. Clarke în legătură cu satelitul jovian, la care ne uităm curioși de câteva decenii. Pentru că acolo, sub stratul gros de câțiva kilometri de gheață de la suprafața sa, există un ocean cald și sărat, cu mai multă apă decât avem aici pe Pământ, chiar dacă Europa este mai mică decât Luna noastră.
Și acolo, în interiorul Europei, este unul din cele mai bune locuri în care putem să căutăm forme de viață, dincolo de planeta noastră. Apropierea de gigantul Jupiter face dificilă explorarea Europei, dar nu imposibilă.
Iar NASA plănuiește, împreună cu partenerii privați și internaționali, o infrastructură de transport care să ne permită să ajungem mai ușor pe Lună, pe Marte, chiar dincolo de Marte, pe Europa și mai departe.
Noua cursă spațială americană
Una dintre cele mai bune decizii ale NASA din ultimii ani a fost să sprijine sectorul privat, să-i cedeze o parte din atribuții și să finanțeze companii cu ambiții cosmice. În acest fel a început o nouă cursă spațială, de factură privată, între miliardarii americani.
Aceștia încearcă să vină cu soluții cât mai eficiente: de la rachete noi, făcute în totalitate cu tehnologii americane (Falcon 9, New Shepard, Vulcan), la propulsoare moderne, care să profite de avansul tehnologic, fiind astfel reutilizabile, fiabile și performante (Merlin, BE‑4, Raptor) sau capsule și vehicule pentru viitoarele echipaje (Dragon, CST-100, Dream Chaser).
Inovațiile SpaceX au forțat coloși precum United Launch Alliance să renunțe la comoditatea contractelor cu statul (au și americanii astfel de probleme) și să inoveze. Când NASA a venit cu ideea finanțării partenerilor privați, ideea era de a crea un ecosistem orbital sănătos și sustenabil, care să permită agenției spațiale americane să se concentreze spre Marte.
Însă drumul spre Marte s-a dovedit mai anevoios decât a fost anticipat, iar companiile private au prins gustul misiunilor spațiale, au intuit că este loc de profit și vor mai mult decât orbita Pământului. Vor dincolo de ea, vor în spațiul cis-lunar, vor spre asteroizi și nu cred că mai pot fi oprite.
Spațiul cis-lunar
United Launch Alliance vorbește despre CisLunar-1000, un plan pentru ca, în următorii 30 de ani, nu mai puțin de o mie de oameni să aibă locuri de muncă în spațiul dintre Pământ și Lună. Adică fie pe orbita Pământului, pe orbita sau suprafața Lunii, sau undeva între Pământ și Lună.
Instrumentul cu care ei vor să realizeze acest lucru este noul lansator Vulcan, dotat cu o treaptă secundară revoluționară (denumită ACES), care urmează să rămână timp îndelungat pe orbita Pâmântului, unde va putea fi realimentat și de unde va executa o serie variată de misiuni. Vulcan va înlocui treptat actualele rachete din portofoliul ULA, Atlas V și Delta IV (cu varianta Heavy).
Știm deja că SpaceX țintește spre Marte, dar, înainte de a ajunge acolo, vor să îmbarce turiști pe care să-i plimbe în jurul Lunii. Jeff Bezos visează la un sistem de transport Pământ-Lună pentru construcția viitoarelor baze cu echipaj uman. Și nu doar visează, el chiar lucrează la noile rachete și motoare care îl vor ajuta să-și vadă visul îndeplinit: New Glenn și New Armstrong, alături de propulsorul cu metan BE-4. Iar de curând Jeff Bezos a devenit al doilea cel mai bogat om din lume, așa că are cu ce să își finanțeze visele.
Robert Bigelow ne promite hoteluri orbitale și baze selenare construite din ale sale module gonflabile care pot crea hoteluri orbitale sau pot fi atașate stațiilor spațiale clasice. Până și Agenția Spațială Europeană vorbește despre un sat lunar, deși nu oferă încă detalii.
Unde este NASA în această ecuație?
Ei bine, agenția spațială americană are planuri mari. Mă rog, nu foarte mari, dar măcar sunt realiste. Pentru a înțelege poziția NASA și viitoarea sa direcție, să vedem situația în care se află în prezent.
După programul Apollo, fondurile NASA au fost reduse semnificativ, simultan cu o scădere a sprijinului publicului pentru activitățile spațiale. Neavând de ales, inginerii au abandonat planurile pentru Marte și și-au îndreptat atenția spre orbita Pământului.
Naveta spațială, al cărui prim zbor a avut loc în 1980, trebuia să fie un vehicul care să ne ofere un acces rapid la orbită, însă costurile nu au scăzut niciodată la un nivel satisfăcător. Cu toate acestea, naveta spațială a fost una dintre piesele importante în construcția Stației Spațiale Internaționale, probabil cel mai de succes proiect ingineresc din istorie.
De aproape 17 ani avem mereu un echipaj la bordul stației, care survolează planeta la o altitudine de aproximativ 400 km, lucru nemaiîntâlnit în istorie. Însă componentele Stației Spațiale Internaționale au o perioadă de viață limitată și uzura care se acumulează face imposibilă utilizarea acestora dincolo de finalul decadei următoare.
Ce urmează după Stația Spațială Internațională?
Planurile pentru o nouă aselenizare și construirea unei baze permanente lunare au fost anulate acum aproape un deceniu, când administrația Obama a pus bazele unui nou lansator, denumit deocamdată SLS: Space Launch System. Aproape curios, noua administrație de la Casa Albă a promis să-l continue, ceea ce, măcar de dragul continuității, este un lucru bun.
SLS – Space Launch System
SLS urmează să fie comparabilă cu Saturn V, atât ca dimensiuni, cât și ca masă pe care o va putea urca pe orbită. Racheta va încorpora câteva din elementele programului precedent: motoarele RS-25 folosite și de naveta spațială, împreună cu cele două boostere laterale, care vor ajuta racheta în prima parte a zborului.
Pentru că navetele spațiale refoloseau motoarele, primele zboruri SLS vor fi echipate chiar cu motoarele folosite în trecut de navetă, însă de această dată ele nu vor fi recuperate. În timp se va trece la o variantă mai ieftină a acestora, care să nu înglobeze facilități pentru reutilizare.
La finalul anului 2015, Aerojet Rocketdyne a anunțat că a reînceput producția de propulsoare RS-25, în urma unui contract cu NASA, în valoare de 1,6 miliarde de dolari. Cele două boostere laterale cu combustibil solid vor fi realizate în primă fază de Orbital ATK și vor fi compuse din cinci segmente, față de patru în cazul navetei spațiale, dezvoltând astfel o putere superioară.
Asta pentru primele zboruri, urmând ca în viitor să fie dezvoltate boostere noi, moderne, cu putere variabilă și combustibil solid sau lichid (în funcție de producătorul care va câștiga competiția). De altfel, dacă naveta spațială avea trei motoare RS-25 (numite și SSME – Space Shuttle Main Engines), SLS va avea patru astfel de motoare.
Rachetele anilor 2020
SLS (NASA): 130 tone
FALCON HEAVY (SPACEX): 54 tone
FALCON 9 (SPACEX): 23 tone
INTERPLANETARY TRANSPORT SYSTEM (SPACEX): 450 tone
VULCAN (ULA): 30 tone
NEW GLENN (BLUE ORIGIN): 45 tone
NEW ARMSTRONG (BLUE ORIGIN)
ANGARA 5 (ROSCOSMOS): 24 tone
CHANGZHENG 5 (CNSA): 25 tone
CHANGZHENG 9 (CNSA): 130 tone
Prima treaptă SLS este de fapt un rezervor extern al navetei spațiale, modificat pentru a putea avea montată treapta secundară în partea superioară și motoarele direct în partea sa inferioară (în cazul navetei, acesta era un simplu rezervor care înmagazina combustibilul, motoarele fiind plasate în partea inferioară a vehiculului orbital) și va avea un diametru de 8,4 metri (Saturn V avea puțin peste 10 metri).
De la a treia treaptă încep diferențele între modelele SLS care vor fi disponibile, pentru că vom avea o evoluție a lansatorului, de la un model Block 1 de performanțe reduse (capabil să urce 70 de tone pe orbită) până la Block 2 (care urmează să lanseze 130 de tone, cu 10 mai puțin decât Saturn V).
Block 1 va fi folosit doar în primul zbor, planificat pentru sfârșitul anului 2018 și care s-ar putea (sau nu) să includă și un echipaj. Prima treaptă SLS va avea rolul de a plasa capsula Orion pe orbită, folosind o treaptă secundară a rachetei Delta IV, propulsată de un singur motor RL10B-2.
NASA a precizat că în prezent studiază posibilitatea ca Exploration Mission 1, așa cum a fost numită misiunea din 2018, să fie o reeditare a misiunii Apollo 8 din 1968 și astfel un echipaj uman să dea un ocol Lunii, la exact 50 de ani distanță.
Însă va fi problematic, pentru că doar o singură dată un echipaj a fost lansat în primul zbor al unui vehicul nou, iar asta se întâmpla în 12 aprilie 1980, la primul zbor al navetei Columbia. De obicei vehiculele destinate lansărilor cu echipaj sunt testate în prealabil, pentru a nu pune în pericol viața astronauților.
A doua iterație SLS, denumită Block 1B (Crew sau Cargo) conține și o treaptă secundară nouă, denumită Exploration Upper Stage (EUS), propulsată de 4 motoare RL-10, alimentate cu hidrogen și combustibil lichid. Deasupra EUS va fi plasată capsula Orion pentru zboruri cu echipaj, sau o masă utilă, pentru zborurile cargo.
A treia iterație, Block 2, va folosi un set de două boostere dezvoltate special pentru SLS, renunțându‑se astfel la boosterele moștenite de la naveta spațială. Doar în această variantă, SLS va ajunge la performanțele maxime și va putea transporta în spațiul cosmic 130 de tone.
Planurile inițiale erau ca a doua misiune, Exploration Mission 2, să fie cea a unui echipaj care să investigheze un asteroid, capturat în prealabil și plasat pe orbita Lunii (misunea ARM – Asteroid Recovery Mission), însă s-a renunțat la această idee pentru a face loc unui plan mai ambițios: Deep Space Gateway.
Dar, înainte de asta, imaginați-vă că o astfel de rachetă SLS Block 1B cargo va fi folosită în 2022 pentru a trimite o sondă spre Europa. Misiunea a fost recent promovată în stadiul avansat de proiectare, ceea ce înseamnă că se află pe un drum sigur spre finanțare integrală.
Europa Clipper va conține, printre altele, și un lander, un mic robot care va coborî pe suprafața înghețată a satelitului. Va fi una dintre cele mai ambițioase misiuni de explorare spațială și, chiar dacă nu va putea studia oceanul ascuns de kilometri de gheață, vom avea date de cea mai bună calitate de pe unul din corpurile din sistemul solar cotat ca fiind cel mai probabil să găzduiască viață.
Iar posibilitățile oferite de SLS sunt uriașe: de la sonde trimise în iadul de pe Venus, la baze lunare sau misiuni spre Marte, pentru că asta este destinația finală. Însă înainte să ajungem pe Marte, va trebui să exersăm puțin misiunile spațiale complexe ceva mai aproape de Pământ.
SLS nu este un proiect privit cu ochi buni de toată comunitatea aeronautică. Asta pentru că este un proiect guvernamental extrem de scump, dar care, în același timp, a supraviețuit diverselor administrații de la Casa Albă și din Congres pentru că oferă în continuare slujbe în multe state americane.
O lansare SLS urmează să coste o jumătate de miliard de dolari, extrem de mult dacă comparăm cu prețurile afișate de SpaceX pentru Falcon Heavy: 90 de milioane de dolari pentru 54 de tone urcate pe orbită. Trei lansări Falcon Heavy ar depăși masa unei lansări SLS și ar costa aproximativ jumătate din prețul acesteia.
Într-un moment în care întreaga comunitate spațială vorbește despre reutilizare, SLS nu conține nici un element care poate fi reutilizat. Ba mai mult, are de gând să folosească o singură dată și apoi să arunce motoarele RD-25, folosite de mai multe ori în zborurile navetei spațiale.
Deep Space Gateway
Explorarea sistemului solar cu sonde robotizate se desfășoară cu succes în acest moment, dar există o parte din noi care dorește să avem oameni acolo în spațiu, să avem prezența umană dincolo de ultima frontieră. Deep Space Gateway (DSG) va fi următorul capitol în explorarea spațiului cosmic, după ce Stația Spațială Internațională va fi prea uzată pentru a mai putea fi folosită.
Susținută de SLS și în parte de sectorul privat, Deep Space Gateway urmează să fie o nouă stație spațială, de data aceasta mult mai mică decât actuala Stație Spațială Internațională, dar care urmează să fie plasată pe o orbită în jurul Lunii! Zvonuri despre Deep Space Gateway au apărut deja din 2017, iar NASA a confirmat recent că lucrează intens la un astfel de proiect, susținut și de mediul politic, dar și de partenerii internaționali.
CAPSULELE ANILOR 2020
ORION a supraviețuit programului Constellation, anterior SLS. Primul zbor test a avut loc în decembrie 2014, când a fost lansată de o rachetă Delta IV Heavy pe o orbită în jurul Pământului. Are nevoie de minim 2 astronauți pentru a zbura în spațiu și poate găzdui cel mult 6. Actuala versiune nu poate ajunge pe Marte, așa că va fi principalul vehicul al NASA în spațiul cis-lunar, urmând să fie folosită atât pentru misiuni spre Stația Spațială Internațională, cât și pentru viitoarea Deep Space Gateway.
PTK/FEDERATSIYA va înlocui legendara capsulă Soyuz. Parte a noului program spațial rusesc, alături de cosmodromul Vostochny și noile lansatoare Angara, PTK/Federatsiya ar trebui să poată efectua primele două zboruri test, fără echipaj, între 2022 și 2023, urmând ca în 2024 să vedem primii astronauți la bordul acesteia. PTK/Federatsiya face parte și din planurile Rusiei de a ajunge pe Lună, cândva în jurul anului 2030. Capsula va putea lansa între 4 și 6 astronauți, spre deosebire de 3, capacitatea maximă a actualei capsule Soyuz.
DRAGON 2 este varianta îmbunătățită a capsulei Dragon, folosită în prezent de SpaceX pentru alimentarea Stației Spațiale Internaționale. Dragon 2 va putea transporta și un echipaj uman (cel mult 7 astronauți) și primul zbor este programat pentru 2018 sau 2019, tot spre Stația Spațială Internațională, fiind pentru prima dată după 2011 (ultimul zbor al navetei spațiale) când Statele Unite vor lansa oameni în spațiu.
CST-100 STARLINER este o capsulă realizată de Boeing, tot ca parte a programului comercial sprijinit de NASA pentru a lansa astronauți spre Stația Spațială. Primele zboruri sunt programate la câteva luni după Dragon 2, adică tot în 2018 sau 2019. CST-100 va putea petrece 60 de zile pe orbită sau peste 200 de zile, dacă este andocată și conectată la o sursă de electricitate și va putea găzdui cel mult 7 astronauți.
SHENZHOU, sau „vehiculul divin”, este capsula folosită de China încă din 1999. De atunci, 11 astfel de capsule au fost construite și nu sunt semne că urmează să fie înlocuită în viitorul apropiat cu un alt model. Sistemul de andocare permite cuplarea cu actuala Stație Spațială Internațională, deși, din motive politice, acest lucru nu s-a întâmplat până în prezent. Poate transporta maximum 3 astronauți și designul ei este asemănător cu cel al capsulei rusești Soyuz.
Primul modul urmează să fie lansat în 2023, când o capsulă Orion va fi plasată în jurul Lunii și va duce cu ea și un echipaj care va pune în funcțiune așa-numitul Power and Propulsion Bus (PPB). Acesta este dotat cu panouri solare și va furniza energia electrică necesară funcționării viitoarei stații spațiale.
În următorii doi ani (2025-2026) vor fi atașate încă două module principale, unde echipajul își va petrece majoritatea timpului, dar și sasuri necesare pentru andocarea altor vehicule, cum ar fi noua capsulă rusească PTK/Federatsiya (înlocuitoarea Soyuz), sau chiar capsule comerciale (nu există nici un motiv pentru care capsulele Dragon sau CST-100 să nu poată efectua misiuni spre DSG, deși NASA nu a anunțat nimic oficial în acest sens).
Cele două module habitat vor fi construite de NASA, împreună cu partenerii tradiționali: unul cu Rusia, altul împreună cu agenția spațială europeană (ESA) și cea japoneză (JAXA). Modulele vor avea câte 7 tone și împreună vor putea găzdui un echipaj de 4 astronauți, urmând să fie lansate de SLS sau de noua rachetă rusească Angara 5.
NASA nu a stabilit încă ce soluție va adopta pentru transportul cargo spre noua stație, dar este posibil să apeleze la sectorul privat. Spre deosebire de Stația Spațială Internațională, DSG nu va fi locuită în permanență de un echipaj uman, datorită dimensiunii mai mici a acesteia și a distanței mai mari de Pământ.
DSG va înconjura Luna pe o orbită alungită, fiind mereu între 1.500 și 70.000 km de suprafața acesteia. De aici vor putea trimite sonde sau roboți chiar și pe partea nevăzută a Lunii sau, de ce nu, vor putea zbura spre punctul Lagrange L2, unde va ajunge până atunci noul telescop spațial James Webb, un alt proiect mamut al NASA, care a costat până în prezent peste 8 miliarde de dolari.
Echipajul va petrece cel mai probabil 90 de zile la bordul DSG, înainte să se întoarcă acasă. Pe lângă partenerii tradiționali, NASA speră ca noua stație să fie un nou exemplu de colaborare internațională și să conțină de această dată și un modul chinezesc, chiar dacă, până la mijlocul decadei viitoare, China speră să aibă pe orbita Pământului propria stație spațială, Tiangon-3.
Folosind Deep Space Gateway ca punct de plecare, viitoarele echipaje se vor putea avânta în diverse direcții: spre Lună, cea mai la îndemână, dar și spre Marte sau spre asteroizii bogați în metale prețioase sau cine știe ce alte destinații.
Majoritatea energiei necesare unei misiuni interplanetare este folosită pentru a ajunge pe orbită, iar după 2020 acest lucru va fi rezolvat de o infrastructură diversă: SLS, Falcon 9 și Falcon Heavy, Vulcan, împreună cu rachetele Blue Origin. Pe orbita Pământului vom avea trepte secundare ACES gata să alimenteze viitoarele nave cosmice care vor pleca spre asteroizi sau spre Marte, fie din vecinătatea noastră sau de pe Deep Space Gateway.
Deși viitoarele programe spațiale par fragmentate, este probabil efectul evoluției colaborării, atât în domeniul internațional, cât și al saltului mediului privat la fileu. Nu mai avem programe naționale monolitice, avem colaborări care deschid o mulțime de oportunități dincolo de orbita Pământului.
Fiți cu ochii spre stele, spațiul va deveni extrem de ocupat în următoarea perioadă, pentru că am trecut, cred eu, de epoca romantică și am început exploatarea pragmatică a resurselor oferite de cosmos.
Marte? Încă nu
În mediile de socializare online, NASA a redus foarte mult în ultimul timp cuvintele cheie referitoare la misiunea spre Marte. Probabil după 2030 va trimite un echipaj să ocolească planeta roșie, asta după ce va da un ocol și lui Venus, pentru un plus de viteză.
Despre coborârea pe Marte se vorbește din ce în ce mai puțin și eu cred că a fost din nou amânată, probabil pentru anii 2040. Până atunci însă NASA va explora cu adevărat spațiul cosmic de dincolo de orbita Pământului.
Va petrece mai mult timp în spațiu departe de casă și astfel vom învăța să ne ferim de radiațiile cosmice, vom dezvolta tehnologii și propulsii care să ne facă drumul spre Marte mai sigur și mai rapid. Vom învăța să îmblânzim asteroizi, să-i exploatăm de resurse, să construim tehnologii noi și poate ne vom întoarce pe Lună, de data asta pentru a rămâne permanent acolo, așa cum avem în prezent stații de cercetare în Antarctica.
Iar când vom fi gata, câțiva dintre voi vor lăsa totul în urmă și vor porni spre Marte. Abia atunci va începe cu adevărat aventura noastră spațială. Mereu precaută, NASA se va putea trezi că nu ajunge prima pe Marte și că alții i‑o vor lua înainte. A pierdut startul cursei spațiale pentru că a fost precaută, dar în cele din urmă a câștigat-o detașat.
