O stație spațială dincolo de Lună?

Dacă e să dăm crezare zvonurilor, NASA are planuri îndrăznețe: se pare că există intenția agenției spațiale americane de a construi o nouă stație spațială, iar aceasta urmează să fie plasată dincolo de Lună, în punctul Lagrange L2, unde forța centrifugă exercitată asupra unui corp este anulată de forța de atracție gravitațională exercitată de Lună și Pământ. Despre punctul L2 am mai discutat în câteva rânduri: aflat la 1.5 milioane kilometri de Pământ, reprezintă un punct strategic pentru plasarea unui observator astronomic sau a unei stații spațiale: necesită foarte puțin combustibil pentru a-și menține poziția iar saltul spre orbite interplanetare se poate face fără un consum prea mare de energie.

Stația spațială urmează să aibă un echipaj uman și va funcționa ca punct de plecare pentru o viitoare misiune spre Marte Construcția ei ar urma să se facă folosind materiale rămase în urma construcției Stației Spațiale Internaționale. Administratorul NASA, Charles Bolden, ar fi informat deja Casa Albă cu privire la acest plan al NASA.

Rachete mai puternice decât cele existente în prezent vor fi necesare, dar deja planuri există, atât la nivel guvernamental (SLS și Orion) cât și privat (SpaceX cu Falcon Heavy).

Misiunile ce pot fi întreprinse din acel avanpost sunt diverse: de la trimiterea de sonde spre Lună și aducerea de probe selenare la bordul noii stații, până la misiuni spre asteroizi, spre sateliții lui Marte sau, după cum am amintit deja, chiar spre Marte însăși. În același timp, NASA ar avea posibilitatea să studieze efectele zborului de lungă durată în spațiu, să estimeze doza de radiații de care trebuie să se ferească viitoarele echipaje care vor petrece o mare parte a activității lor în afara scutului oferit de câmpul magnetic terestru și să dezvolte metode de salvare a echipajului în cazul unei urgențe.

Dacă această stație spațială va fi construită, echipajele care o vor vizita (nu se știe încă dacă se intenționează locuirea permanentă sau doar temporară a avanpostului) se vor aventura cel mai departe de Pământ, mai departe chiar decât cele din misiunile Apollo (Luna se află la doar 300000 km de Pământ, pe când punctul Lagrange L2 la 1.5 milioane km). După misiunile Apollo, cele mai depărtate misiuni întreprinse de un echipaj uman au vizat repararea telescopului spațial Hubble, aflat pe orbită terestră. După Apollo 17 (1972), astronauții nu au mai părăsit orbita Pământului.

SpaceAlliance.ro: Deocamdata este doar o idee si ramane de vazut daca va fi cea mai avantajoasa solutie tehnica pentru o statie de tranzit. Ca sa fim foarte precisi este vorba de punctul L2 al sistemului (Soare-Pamant/Luna), aceasta pentru ca exista un punct L2 si al sistemului Pamant-Luna.

Ceea ce trebuie inteles este ca un satelit nu sta fix in spatiu in acel punct, ci se deplaseaza, insotind Pamantul in orbita lui in jurul Soarelui. Pozitia nu este fixa nici fata de Pamant (altfel ar fi eclipsa permanenta), exista mai multe traiectorii de deplasare in jurul acelui punct virtual, in functie de parametrii de injectie orbitala initiala, iar traiectoria in sine trebuie mentinuta periodic prin manevre speciale.

Americanii au plasat in aceasta locatie primul telescop spatial WMAP, iar apoi europenii au refolosit conceptul pentru satelitii Herschel si Planck. Sa spunem ca la momentul acesta, dupa 3 misiuni, avem tehnologia de a opera un satelit in aceasta zona din spatiu (am invatat ce probleme pot aparea si cum le putem evita). Pasul urmator va fi facut probabil tot de NASA o data cu lansarea telescopului James Webb si a generatiei viitoare de observatoare spatiale, unde se intentioneaza trimiterea de misiuni cu echipaj uman de intretinere a echipamentelor (similar cu misiunile Hubble in trecut). Daca se va castiga experienta in acest domeniu probabil calea va fi deschisa si pentru o viitoare statie.

Pe SpaceAlliance am avut un articol cuprinzator despre astronomia in infrarosu in care atingeam si problema orbitelor in jurul lui L2:
De la telescoapele terestre la cele spatiale- astronomie in infrarosu si nu numai, am scris în acest articol.

Deasemenea, in sectiunea de stiinta e publicata si solutia matematica simplificata pentru determinarea puntului L2 (in sistemul Soare-Pamant/Luna). Subiectul este oricum interesant si poate merita mai multa atentie, o dezbatere mai pe larg.

SLS și viitorul NASA

NASA a făcut publice planurile rachetei ce urmează să fie construită de agenție la ordinul Congresului SUA.

După ce președintele Obama a suspendat anul trecut Proiectul Constellation din pricina costurilor crescânde ale aestuia, NASA s-a văzut nevoită să apeleze la partenerii ruși pentru a accesa orbita terestră, Statele Unite neavând în acest moment nici o rachetă capabilă să lanseze oameni în spațiu, o situație fără precedent în ultimele decenii.

Noul proiect anunțat în această săptămână este deocamdată denumit SLS (Space Launch System) și a fost în așa fel conceput încât să folosească la maximum resursele deja existente, evident pentru a minimiza costurile.

Astfel SLS va consta dintr-o rachetă a cărei prime trepte va fi de fapt rezervorul extern al navetei spațiale, din moment ce fabrici pentru așa ceva există deja, la fel și infrastructura necesară transportării, inspecției și depozitării acestei componente. Două propulsoare auxiliare cu combustibil solid vor ajuta racheta să ajungă în spațiu, aceleași propulsoare folosite și de navetele spațiale timp de 30 de ani. De data aceasta însă, ele vor fi mai înalte, fiind alcătuite din cinci și nu din patru segmente. Se dorește ca în viitor acestea să fie înlocuite cu propulsoare noi cu combustibil lichid, care vor fi capabile să își modifice puterea dezvoltată în timpul zborului.

Racheta va fi propulsată de minim trei, maxim cinci, motoare RS-25D, exact motoarele cu care navetele spațiale s-au întors din ultimele lor misiuni. Faptul că sunt refolosibile nu vor fi de prea mult folos în cadrul noului proiect, ele urmând să se dezintegreze la reintrarea în atmosferă. Pentru a limita costurile, după epuizarea stocului de 12 astfel de motoare (câte trei de la fiecare navetă plus încă un set de rezervă) va fi dezvoltat un model mai ieftin (RS-25E) care să poată justifica renunțarea la întregul set de motoare după fiecare lansare.

A doua treaptă va fi propulsată de motorul J-2X ce urma să fie folosit pentru racheta Ares I din fostul program Constellation. J-2X este o variantă modificată a motorului J-2 care a propulsat a doua și a treia treaptă a rachetei Saturn V.

Capsula Orion (acum denumită MPCV), singurul sub-proiect complet ce reușit să supraviețuiască anulării programului Constellation, va fi folosită de patru astronauți pentru destinații dincolo de orbita Pământului, dar și pentru transportul acestora spre și dinspre Stația Spațială Internațională.

SLS va fi un sistem flexibil ce se va adapta nevoilor NASA. Nu de fiecare dată agenția americană va dori să plaseze pe orbită 140 de tone, capacitatea maximă de transport a noii rachete. Primul zbor de test este programat pentru 2017 și probabil va consta într-un ocol dat Lunii de o rachetă fără echipaj uman.

În faza finală, noua rachetă va avea 122 metri (față de 110 metri ai lui Saturn V) și va putea transporta între 70 și 140 de tone (față de 120 de tone cât putea urca Saturn V sau maximum 20 de tone cât era capacitatea navetei spațiale), devenind astfel cea mai puternică rachetă construită vreodată.

Planurile NASA sunt ambițioase: un echipaj uman urmează să ajungă, folosind această rachetă, pe un asteroid prin anii 2020 iar zece ani mai târziu se conturează o misiune cu echipaj uman spre Marte. Întâi un survol, apoi, poate, o debarcare pe suprafața planetei roșii.

Lansarea unei navete spațiale (stânga) și reprezentarea artistică a lansării unei rachete SLS (dreapta). Imaginile nu sunt la scară, dar evidențiază comparativ subsistemele celor două lansatoare. Racheta din dreapta este pictată după modelul grafic al rachetei Saturn, dar probabil în realitate culoarea primei trepte (rezervorul extern) va fi portocaliu, ca în cazul navetei spațiale, din rațiuni ce țin de minimizarea masei: în primele două misiuni ale navetei spațiale rezervorul extern a fost vopsit în alb, însă acest lucru adăuga un surplus de 272 kilograme sistemului, o masă absolut inutilă.

Reciclarea navetelor

Anul trecut, administrația de la Casa Albă a pus capăt programului Constellation inițiat de președintele Bush, program ce își propunea construirea de vehicule care să ducă din nou astronauții americani pe Lună și apoi pe Marte. În același timp Obama s-a oferit să continue finanțarea capsulei Orion, care a supraviețuit programului Constellation, pentru a putea fi folosită la bordul ISS ca sistem de salvare în cazul în care astronauții trebuie să părăsească de urgență Stația Spațială (pentru acest lucru cei de la bord nu au la dispoziție decât capsulele Soyuz rusești). Simultan cu Orion, NASA trebuie să proiecteze și să construiască o nouă metodă de a accesa orbita și alte corpuri cerești, o nouă rachetă pentru a ajunge pe ISS, Lună, asteroizi sau Marte.

În urmă cu câteva zile, NASA a prezentat Congresului SUA un raport preliminar asupra viitoarei rachete proiectate și construite de agenție, cu mențiunea că nu va putea respecta planul trasat de Obama de a avea prima lansare în 2016. Astăzi, reprezentați ai Congresului au trimis o declarație publică destul de dură în care afirmau că decizia Congresului este lege și construirea unei rachete și a unei capsule nu este opțională pentru NASA.

Planul trimis Congresului conține un proiect vechi de aproximativ 20 de ani care a fost mereu reciclat și luat în considerare atunci când se discuta viitorul explorării spațiului cosmic. Acesta presupune folosirea a cât mai multor componente din actualul sistem de lansare a navetelor spațiale (SD HLV – Shuttle Derivede Heavy Lift Vehicle). Conform actualului proiect, viitoarea rachetă va fi propulsată de motoare navetei spațiale, suficient de sigure pentru zborurile umane, refolosibile și printre cele mai puternice motoare de rachete proiectate vreodată (dar în același timp extrem de scumpe). Rezervorul va fi bazat pe actualul rezervor extern al navetei spațiale și un plus de putere va veni de la două boostere cu combustibil solid, similare cu cele folosite în prezent, la care se va adăuga încă un segment (datorită modalității de construcție a boosterelor cu combustibil solid, acestea se fabrică în segmente, în prezent pentru naveta spațială fiind folosite patru segmente, urmând ca pentru noua rachetă să fie cinci). Vor fi folosite astfel și cunoștințele adunate din programul Ares, componentă a fostului program Constellation, Ares I nefiind altceva decât un booster cu combustibil solid cu cinci segmente, ușor modificat. Pentru treapta superioară se va folosi motorul J-2X, o variantă a motorului folosit pentru a propulsa treapta S-IVB a rachetei Saturn din programul Apollo, variantă luată în calcul și pentru programul Constellation.

Varianta propusă de NASA pentru viitorul explorării spațiului: o rachetă derivată din actualele componente ale navetei spațiale

În acest fel se vor păstra multe dintre locurile de muncă de la unități care procesează și produc elemente pentru naveta spațială, comentatorii remarcând o componentă politică a acestui raport: congresmanii fac tot posibilul pentru ca să nu desființeze locuri de muncă prin reciclarea actualelor tenologii și astfel nu își periclitează numărul de voturi de la următoarele alegeri.

Costul total al noului program (SLS – Space Launch System) urmează să ajungă la peste 11 miliarde de dolari până în 2017.