Księżyc, Mars i dalej w nieznane
Wiadomo już, że tym razem nie chodzi o wykonanie samego lotu Księżyc, lecz najpierw o przygotowanie, a potem budowę infrastruktury służącej do intensywnego użytkowania Księżyca i jego zasobów w dalszej przyszłości.
Niedawno amerykańska agencja poinformowała, że porozumienie nazywane Artemis Accords podpisało już osiem narodowych agencji kosmicznych. Jim Bridenstine, szef NASA, zapowiada, że to początek największej międzynarodowej koalicji dotyczącej eksploracji Księżyca, która zapewni "pokojową i pozwalającą prosperować kosmiczną przyszłość". Kolejne kraje mają dołączyć do porozumienia już w najbliższych miesiącach. Poza NASA, układ podpisały agencje kosmiczne z Australii, Kanady, Włoch, Japonii, Luksemburga, Zjednoczonych Emiratów Arabskich oraz Wielkiej Brytanii. Na liście nie ma Indii i Chin, które również mają plany związane z eksploracją Srebrnego Globu i planują rozwój kosmicznego górnictwa.
Według obowiązujących obecnie koncepcji załogowej wyprawy na Marsa, Księżyc i jego orbita będą miały kluczową rolę do odegrania jako baza pośrednicząca i zaplecze materiałowe dla takiej ekspedycji. Jeśli mamy polecieć na Marsa w czwartej dekadzie tego wieku, jak zapowiada NASA, Chiny i inni, to dziesięciolecie 2020-30 musi być czasem intensywnych przygotowań. Jeśli żadne z koniecznych działań nie zostaną podjęte, to na Marsa w kolejnej dekadzie nie polecimy.
Pierwotny plan zakładał lądowanie na Księżycu w 2028 roku, ale wiceprezydent Mike Pence wezwał do przyspieszenia go o cztery lata. Astronauci mają lecieć statkiem kosmicznym Orion, który będzie wynoszony przez rakiety SLS, nad którymi pracuje NASA. Czy jest to termin realny, to się okaże, ale w sensie technologicznym dzieje się wokół tego planu sporo ciekawych rzeczy.
NASA zbudowała np. niedawno zupełnie nowy system lądowania Safe and Precise Landing Integrated Capabilities Evolution (SPLICE), który ma sprawić, że lądowanie na Księżycu i Marsie będzie o wiele mniej ryzykowne. SPLICE wykorzystuje system skanowania laserowego podczas schodzenia, co pozwala na bieżąco orientować się i rozpoznawać powierzchnię lądowania. Agencja planuje wkrótce przetestować system za pomocą rakiety Blue Origin New Shepard (2), która jak wiadomo, jest pojazdem odzyskiwanym po locie na orbitę. Chodzi o to, by powracający człon sam znalazł sobie najlepsze miejsce do lądowania.
Załóżmy, że plan powrotu ludzi na Księżyc już w 2024 r. zakończy się powodzeniem. Co dalej? W kolejnym roku moduł zwany Habitatem, który obecnie jest w fazie projektowania, o czym pisaliśmy obszernie w MT, ma przybyć do Księżycowej Bramy. NASA Gateway, stacja kosmiczna na orbicie Księżyca (3) budowana razem z międzynarodowymi partnerami, zacznie powstawać wcześniej. Ale dopiero gdy w 2025 r. do stacji zostanie dostarczony amerykański moduł mieszkalny, rozpocznie się prawdziwa działalność stacji. Opracowywane obecnie projekty mają pozwolić na jednoczesną obecność czterech astronautów na pokładzie, a seria projektowanych lądowników księżycowych ma sprawić, że Brama stanie się ulem aktywności kosmicznej, a zarazem infrastrukturą dla wyprawy na Marsa.
Toyotą po Księżycu?
Japońska Agencja Poszukiwawcza Lotnictwa i Kosmonautyki (JAXA) ujawniła plany pozyskiwania wodoru ze złóż lodu na Księżycu (4) w celu wykorzystania go jako źródła paliwa, poinformowała gazeta "Japan Times". Celem jest obniżenie kosztów podczas planowanych przez kraj poszukiwań księżycowych w połowie lat 20. XXI wieku poprzez utworzenie lokalnego źródła paliwa, zamiast transportu dużych ilości paliwa z Ziemi.
Japońska agencja kosmiczna zamierza współpracować z NASA w celu zbudowania Księżycowej Bramy, wspomnianej stacji kosmicznej na orbicie Księżyca. Wytworzone na miejscu źródło paliwa według tej koncepcji pozwoliłoby na transport astronautów do stacji z powierzchni Księżyca i w drugą stronę. Można by je również wykorzystać do zasilania pojazdów transportowych i innej infrastruktury na powierzchni. JAXA szacuje, że aby zapewnić wystarczającą ilość paliwa na transport do Bramy Księżycowej, potrzeba około 37 ton wody.
JAXA ujawniła również projekty sześciokołowego, napędzanym wodorowymi ogniwami paliwowymi samobieżnego pojazdu, który w zeszłym roku powstał we współpracy z Toyotą. Toyota, jak wiadomo, jest pionierką wodorowych technologii. Kto wie, czy nie ujrzymy w przyszłości księżycowych pojazdów z logo znanej japońskiej marki.
Chiny mają nową rakietę i wielkie ambicje
Nadające mniej światowego rozgłosu swoim działaniom Chiny budują nową rakietę, która miałaby zabrać ich astronautów na Księżyc. Nowy pojazd startowy został zaprezentowany na Chińskiej Konferencji Kosmicznej 2020 w Fuzhou, we wschodnich Chinach, 18 września. Nowa rakieta nośna ma za zadanie wysłać 25-tonowy statek kosmiczny. Ciąg rakiety ma być trzykrotnie większy niż najpotężniejszej obecnie chińskiej rakiety Długi Marsz 5. Rakieta ma być trzyczęściowa, podobnie jak znane rakiety Delta IV Heavy i Falcon Heavy, zaś każda z trzech części ma mieć po 5 metrów średnicy. Projektowany w chińskiej akademii rakietowej CALT w Pekinie system startowy, niemający jeszcze nazwy, ale nazywany w Chinach "rakietą 921", ma mieć 87 m długości.
Chiny nie ogłosiły jeszcze terminu lotu próbnego ani potencjalnego lądowania na Księżycu. Ani rakiety, którymi dotychczas Chińczycy dysponowali, ani statek orbitalny Shenzhou, nie są w stanie zaspokoić potrzeb związanych z lądowaniem na Księżycu. Potrzeba również lądownika, którego Chiny także nie mają.
Chiny nie zatwierdziły oficjalnie programu umieszczania astronautów na Księżycu, ale otwarcie mówiły o takich misjach. Zaprezentowana we wrześniu rakieta to nowość. Wcześniej mówiono o koncepcji rakiety Długi Marsz 9, która miała być podobnej wielkości do zbudowanej przez NASA rakiety Saturn V lub SLS. Jednak taka ogromna rakieta mogłaby odbyć pierwsze loty próbne dopiero około 2030 roku.
Wzrost liczby misji o ponad 250 proc.
Według opublikowanych w kwietniu 2020 r. badań Euroconsult, pt. "Prospects for Space Exploration", światowe inwestycje rządowe w eksplorację kosmosu wyniosły blisko 20 mld USD w 2019 r., co stanowi 6-procentowy wzrost rok do roku. 71 proc. z tego stanowią nakłady Stanów Zjednoczonych. Przewiduje się, że finansowanie badań przestrzeni kosmicznej wzrośnie do 30 mld USD do 2029 r., za sprawą eksploracji Księżyca, rozwoju transportu i infrastruktury orbitalnej. W nadchodzącej dekadzie spodziewanych jest około 130 misji w porównaniu z 52 misjami przeprowadzonymi w ciągu ostatnich 10 lat (5). Będzie się więc dużo działo. Raport nie przewiduje końca działalności Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Spodziewa się za to powstania chińskiej orbitalnej stacji kosmicznej i Księżycowej Bramy. Ze względu na większe zainteresowanie Księżycem Euroconsult sądzi, że mogą spaść nakłady na misje marsjańskie. Inne misje mają być finansowane na proporcjonalnie podobnym poziomie jak dotychczas.
Na razie Mars będzie skupiał nasze zainteresowanie. Już w 2021 spory ruch zapanuje na Marsie i jego orbicie. Lądować i podjąć badania ma kolejny amerykański łazik Perseverance. Na pokładzie łazika znalazły się również próbki materiałów nowego kombinezonu kosmicznego. NASA chce sprawdzić, jak różne materiały reagują na środowisko Marsa, co pomoże wybrać odpowiednie do konstrukcji skafandrów dla przyszłych marsonautów. Sześciokołowy łazik przewozi również na pokładzie mały helikopter, Ingenuity, który ma przeprowadzić eksperymentalne loty w rzadkiej atmosferze Marsa.
Na orbicie zagoszczą sondy: chińska Tianwen-1 i należąca do Zjednoczonych Emiratów Arabskich Hope. Na pokładzie chińskiej sondy znajdują się, według informacji medialnych, także lądownik i łazik. Gdyby cała misja się powiodła, to już w przyszłym roku mielibyśmy pierwszy działający nieamerykański pojazd marsjański na powierzchni Czerwonej Planety.
W 2020 nie wystartował łazik europejskiej agencji ESA w ramach programu ExoMars. Start został odłożony do 2022 r. Są niezbyt jasne informacje, że łazika na Marsa chcą wysłać także Indie, w ramach misji Mangalyaan 2 planowanej na 2024 r. W marcu 2025 r. na orbitę Marsa wejdzie sonda japońskiej JAXA do badania księżyców Marsa. Jeśli misja na orbicie Marsa zakończy się sukcesem, to statek kosmiczny wróci na Ziemię z próbkami pięć lat później.
Swoje plany wobec Marsa ma też firma Elona Muska, SpaceX, który planuje w 2022 r. wysłać tam misję bezzałogową, aby "potwierdzić istnienie wody, zidentyfikować zagrożenia i stworzyć wstępną infrastrukturę energetyczną, wydobywczą i podtrzymującą życie". Musk mówił też, że chce, aby SpaceX w 2024 r. wysłał załogowy statek kosmiczny na Marsa, którego głównym celem będzie "zbudowanie składu paliw i przygotowanie do przyszłych lotów załogowych". Brzmi to nieco fantastycznie, ale z tych zapowiedzi można wysnuć ogólnie takie wniosek, że SpaceX w najbliższych latach podejmie jakiś rodzaj misji marsjańskiej. Trzeba dodać, że SpaceX zapowiadał też misje księżycowe. Japoński przedsiębiorca, projektant i mecenas sztuki Yusaku Maezawa miał odbyć pierwszy turystyczny lot do orbity Księżyca już w 2023 roku, jak należy rozumieć, na pokładzie testowanej obecnie wielkiej rakiety Starship.
W stronę asteroid i wielkich księżyców
W przyszłym roku, miejmy nadzieję, poleci na orbitę również Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (6), który ma być następcą Teleskopu Hubble’a. Po długim okresie opóźnień i niepowodzeń sukcesem zakończyły się w tym roku kluczowe testy. W 2026 ma zostać wystrzelony w przestrzeń kolejny ważny teleskop kosmiczny - Planetary Transits and Oscillations of Stars (PLATO) Europejskiej Agencji Kosmicznej, którego głównym zadaniem ma być poszukiwanie egzoplanet ziemiopodobnych.
Jeśli sprawy potoczą się według najbardziej optymistycznego scenariusza, to już w 2021 r. Indyjska Organizacja Badań Kosmicznych (ISRO) wyśle pierwszą grupę indyjskich astronautów w przestrzeń kosmiczną.
Lucy, część programu NASA Discovery, ma wystartować w październiku 2021 roku, aby zbadać sześć asteroid trojańskich i asteroidę głównego pasa. Uważa się, że dwa roje trojańczyków przed i za Jowiszem to ciemne ciała zbudowane z tego samego materiału, co planety zewnętrzne, które zostały wciągnięte na orbitę w pobliżu Jowisza. Naukowcy mają nadzieję, że wyniki tej misji zrewolucjonizują naszą wiedzę na temat tworzenia się Układu Słonecznego i być może życia na Ziemi. Z tego powodu projekt nosi nazwę Lucy, skamieniałego hominida, który dał wgląd w ewolucję człowieka.
W 2026 z bliska przyjrzymy się z kolei Psyche, jednej z dziesięciu największych obiektów w pasie asteroid, która według naukowców jest niklowo-żelazowym jądrem protoplanety. Rozpoczęcie misji planowane jest na 2022 r.
W tym samym 2026 roku ma wystartować misja Dragonfly (ważka) na Tytana, której celem jest lądowanie na powierzchni księżyca Saturna w 2034 r. Innowacją jest w niej zaprojektowanie do eksploracji powierzchni i badań zrobotyzowanego pojazdu latającego, który będzie przemieszczać się miejsca na miejsce, wzlatując. Rozwiązanie to wynika zapewne z niepewności co do podłoża na Tytanie i obaw, że łazik na kółkach zostałby szybko unieruchomiony. Jest to misja inna niż wszystkie, bo miejsce docelowe jest inne niż wszystkie znane nam ciała Układu Słonecznego.
Nie jest wykluczone, że w drugiej połowie lat dwudziestych wyruszy misja na inny księżyc Saturna, Enceladus. Jest to na razie jedynie pomysł, a nie konkretna misja z budżetem i planem. NASA zakłada, że byłaby to pierwsza misja typu "deep space" finansowana częściowo lub całkowicie przez sektor prywatny.
Nieco wcześniej na miejsce swoich badań dotrze sonda JUICE (7), której wystrzelenie agencja ESA zapowiada na 2022 rok. Do układu Jowisza dotrzeć ma w 2029 roku, a cztery lata później osiągnąć orbitę Ganimedesa, największego księżyca w Układzie Słonecznym i badać w kolejnych latach także inne księżyce, Kallisto i najbardziej nas interesującą Europę. Pierwotnie miała to być wspólna misja europejsko-amerykańska. Jednak ostatecznie USA w połowie lat dwudziestych wystrzelą do badań Europy swoją sondę Europa Clipper.
Nie jest wykluczone, że pojawią się też w harmonogramie NASA i innych agencji zupełnie nowe misje, zwłaszcza biorące na cel Wenus. Ma to związek z niedawnymi odkryciami substancji wskazujących na możliwość istnienia żywych organizmów w atmosferze tej planety. W NASA toczy się obecnie dyskusja nad zmianami w budżecie, które umożliwiłyby zorganizowanie całkiem nowej misji lub nawet kilku. Wenus nie jest tak odległa, więc jest to do pomyślenia.
Mirosław Usidus
