Misje kosmiczne - co nas czeka wkrótce, w kolejnych latach i w dłuższej perspektywie
Jednocześnie niemal normą staje się wielokrotne przekładanie w czasie misji. Można powiedzieć, że start, który nie został opóźniony, odbył się zgodnie z pierwotnie ustanowionym harmonogramem, to dziś anomalia. Wiele wydarzeń, które miały miejsce w ostatnich miesiącach lub zaplanowane są do końca 2022 roku, to przełożone, czasami wielokrotnie, punkty harmonogramów, które miały wydarzyć się w ubiegłym roku albo wcześniej.
Prywatne misje, rakiety i promy
Pierwszy z brzegu przykład odkładanej misji to prywatny lot na ISS - Axiom Mission 1 (Ax-1), który miał wystartować w 2021 r., ale odbył się dopiero wiosną tego. W skład załogi Ax-1 weszło czterech astronautów, w tym były astronauta NASA Michael López-Alegría, Larry Connor, Mark Pathy i Eytan Stibbe. NASA dała zielone światło dla drugiej misji załogi Axiom. Lot Ax-2, ma się odbyć już jesienią 2022 roku. Firma Axiom podpisała umowę ze SpaceX na cztery załogowe misje do ISS przy użyciu kapsuł Crew Dragon i rakiet Falcon 9.
Sam SpaceX, oprócz tego, że zastępuje w transporcie ludzi i zaopatrzenia rosyjskie Sojuzy, planuje wysłanie w tym roku na orbitę statku kosmicznego Starship w układzie z ciężką rakietą Super Heavy. Firma planowała pierwszy taki lot na maj albo czerwiec, 2022 r. Potem ma zostać przeprowadzonych kilkanaście lotów testowych. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, krótki lot orbitalny Starshipa zakończy się wodowaniem w Oceanie Spokojnym. Gdyby SpaceX udało się odzyskiwanie i ponowne wykorzystanie statku, misje operacyjne mogłyby się rozpocząć w 2023 roku.
Gdy jesteśmy już przy kosmicznych "prywaciarzach" - start kapsuły CST-100 Starliner firmy Boeing miał nastąpić w sierpniu 2021 roku, ale problemy z zaworami w module serwisowym statku przesunęły go na pierwszą połowę 2022 roku. Pierwszy testowy lot orbitalny Starlinera (Orbital Test Flight-1 - OFT-1), który wystartował w kosmos w 2019 r., nie dotarł do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej z powodu problemów z oprogramowaniem.
Misja OFT-2 była kilkakrotnie opóźniana z powodu problemów wykrytych podczas kontroli przedstartowych. Boeing planował wystrzelić statek kosmiczny Starliner na szczycie rakiety ULA Atlas V w maju 2022 roku. Po ewentualnych udanych testach w locie bez załogi Starliner ma zabrać na Międzynarodową Stację Kosmiczną astronautów NASA, Mike’a Fincke’a, Nicole Mann i Barry’ego Wilmore’a.
Wspomniany wcześniej United Launch Alliance planuje wystrzelić testowo swoją nową rakietę Vulcan Centaur także w 2022 roku. Rakieta jest następczynią Atlas V i Delty IV. Konstrukcja ma stopniowo wycofywać silniki rosyjskiej produkcji, zastępując je silnikami wyprodukowanymi przez Blue Origin Jeffa Bezosa. Pierwotnie planowany na 2021 r. debiut rakiety został opóźniony z powodu problemów z lądownikiem Peregrine, który jest budowany przez firmę Astrobotic Technology z Pittsburgha.
Z kolei Blue Origin ma plan testowego lotu w kosmos swojej pierwszej rakiety orbitalnej pod koniec tego roku. Nazwana New Glenn na cześć astronauty NASA Johna Glenna, rakieta częściowo wielokrotnego użytku, zabiera 13 ton metrycznych ładunku na orbitę geostacjonarną i 45 t na niską orbitę okołoziemską. Pierwotnie miała wystartować w 2021 r. Opóźnienie powstało gdy Blue Origin przegrał przetarg na kontrakt z Siłami Kosmicznymi USA. Rakieta zostanie dodana do floty komercyjnych rakiet NASA, która korzysta już z suborbitalnej rakiety Blue Origin - New Shepard.
Zwieńczeniem działalności prywatnych firm w 2022 r. może być lot Dream Chasera, wahadłowca firmy Sierra Nevada Corp., jeśli rzeczywiście się odbędzie. Według planu, docelowo ma zaopatrywać ISS. Samolot kosmiczny lądować ma na należącym do NASA obiekcie startów i lądowań w centrum im. Kennedy’ego na Florydzie, tym samym, na którym lądowały promy kosmiczne.
NASA ma ból głowy z dużą rakietą
Lato 2022 było gorące w kosmosie za sprawą wystrzelonego pod koniec ubiegłego roku Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba. Potrzeba było około pół roku aby teleskop nabrał w pełni swoich kształtów, przetestował i uruchomił swoje instrumentarium. Wart 10 miliardów dolarów Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, największy i najpotężniejszy teleskop kosmiczny, ma rozpocząć regularne operacje naukowe właśnie w okolicach czerwca-lipca 2022 roku.
Często opóźniany i wciąż bez potwierdzonej daty startu pozostaje zaprezentowany po wspominanych problemach, w końcu, w kwietniu 2022 r. lądownik księżycowy Peregrine firmy Astrobotic. Pierwsza komercyjna misja kosmiczna NASA na Księżyc, Peregrine Mission 1, zabierze na Księżyc ładunki naukowe i inne, w tym aż siedem łazików: Andy (USA), Iris (USA), Spacebit Mission One (Wielka Brytania), Unity (Chile), Yaoki (Japonia), Colmenla (Meksyk) i Team Puli (Węgry). Jeśli misja odbędzie się zgodnie z planem, na Księżycu zostaną złożone skremowane szczątki znanego pisarza science fiction Arthura C. Clarke’a.
Inny robotyczny lądownik księżycowy Nova-C, zbudowany przez Intuitive Machines z Houston, ma wystartować za pomocą rakiety SpaceX Falcon 9 podczas lotu pod egidą NASA latem 2022 roku. Pierwotnie planowany na 2021 r. start Nova-C został opóźniony przez SpaceX. Misja wyniesie pięć ładunków NASA Commercial Lunar Payload Services, a także kilka innych ładunków komercyjnych.
Księżyca dotyczy również opóźniona z 2021 roku, a ostatnio przesunięta o miesiąc, misja Artemis-1, testowy lot bez załogi, podczas którego statek kosmiczny Orion NASA, Europejski Model Serwisowy (ESM) oraz SLS, najpotężniejsza rakieta na świecie, polecą w testową misję księżycową. Plan zakłada start, okrążenie Ziemi, a następnie wysłanie Oriona i ESM na eliptyczną orbitę wokół Księżyca, z zejściem na 100 km nad jego powierzchnią. To prekursor załogowej misji Artemis-3, która wylądować ma na Księżycu w 2024 lub 2025 roku.
NASA ma jednak poważny problem ze swoja budowaną od lat 101-metrową rakietą. Wiosną 2022 r. po raz kolejny opóźniła inauguracyjny start Space Launch System. Rakieta z zamontowanym na szczycie statkiem kosmicznym Orion nie przeszła testów tankowania na stanowisku startowym. Po przetransportowaniu spędziła w hangarze co najmniej kilka tygodni. Opóźnienie oznacza, że rakieta nie będzie gotowa do startu misji Artemis 1 w planowanym czerwcowym terminie.
Opóźnienia misji Artemis, jeśli nadal będą się zdarzać, zapewne wpłyną na inne segmenty amerykańskiego, realizowanego we współpracy z międzynarodowymi partnerami, harmonogramu powrotu na Księżyc. Na przykład na budowę Bramy Księżycowej (2), stacji na orbicie Księżyca, do której w 2025 roku miał dotrzeć habitat dla astronautów (2025). To miał być ostry start infrastruktury, która miała nie tylko obsługiwać regularne misje na powierzchnię Księżyca, za pomocą dokowanych do stacji lądowników, ale również stanowić ważny składnik logistyczno-zaopatrzeniowy dla misji na Marsa.
Opóźnienia, spowodowane głównie problemami z rakietą SLS, mogą utrudnić, opóźnić albo uniemożliwić realizację wielu ambitnych projektów, stałej bazy na Księżycu, poszukiwania i wydobywania bogactw naszego satelity, misje na Marsa, na asteroidy i kto wie jakie jeszcze przedsięwzięcia.
Bliski i trochę dalszy Układ Słoneczny
Po cichu mówi się, że NASA może mieć wyjście awaryjne, czyli SpaceX z jej śmiałymi konstrukcjami. W sierpniu 2022 r. agencja wyśle w kosmos na rakiecie SpaceX, Falcon Heavy niskokosztową misję kosmiczną klasy Discovery, której celem będą badania asteroidy 16 Psyche, głównie sprawdzenie, czy jak się podejrzewa, rzeczywiście jest zbudowana głównie z żelaza i niklu. Orbiter ma dotrzeć do Psyche w 2026 r.
NASA interesuje się tez innymi asteroidami. Misja Double Asteroid Redirection Test, czyli DART, ma dotrzeć do celu, asteroidy o nazwie Didymos i jej księżyca Dimorfos, pod koniec września 2022 roku. Sonda DART wystartowała 23 listopada 2021 r. również na pokładzie rakiety SpaceX.
Celem misji jest przetestowanie techniki "impaktora kinetycznego". Statek kosmiczny uderzy w księżyc Dimorfos z prędkością 6,6 km/s, co ma zmienić prędkość orbitalną obiektu na tyle, że zmodyfikowana zostanie jego orbita wokół Didymosa. Misja ta będzie pierwszym testem techniki obrony planety Ziemia przed potencjalnie niebezpiecznymi obiektami z kosmosu, polegającej na odchylaniu ich trajektorii. W 2024 roku do asteroid Didymos i Dimorfos wystartować ma misja europejskiej agencji ESA o nazwie Hera.
W tym roku ma odbyć się start długo oczekiwanej Europejskiej Agencji Kosmicznej znanej pod angielska nazwą Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE). Plan zakłada start w maju 2022 roku i dotarcie do układu gazowego olbrzyma w 2029 roku. Sonda spędzi co najmniej trzy lata na badaniu układu Jowisza (3), w tym trzech największych księżyców - Ganimedesa, Europy i Kallisto.
Główne cele naukowe przewidziane dla badań Ganimedesa i dla Kallisto są następujące: badania przypuszczalnych podpowierzchniowych zbiorników wodnych, mapowanie topograficzne, geologiczne oraz wyglądu powierzchni, badanie fizycznych właściwości skorupy lodowej, zbadanie wewnętrznego rozkładu masy księżyca, badania atmosfery i pola magnetycznego.
Badania księżyca Europa będą skupiały się na określeniu składu chemicznego atmosfery pod kątem możliwości występowania życia, w tym istnienia w niej cząsteczek organicznych, oraz właściwości ukształtowania powierzchni i lodu. Ponadto JUICE przeprowadzi po raz pierwszy podpowierzchniowe sondowanie tego księżyca, w tym badanie minimalnej grubości pokrywy lodowej w najbardziej obecnie aktywnych regionach. Za dwa lata swoją sondę na Europę ma wysłać NASA. Misja Europa Clipper przewiduje okrążanie gazowego olbrzyma z dziesiątkami przelotów nad Europą, między innymi w celu scharakteryzowania podpowierzchniowego oceanu księżyca i znalezienia odpowiednich miejsc do lądowania dla przyszłego lądownika z aparaturą poszukującą życia.
Gdy jedne statki startują, inne powracają. We wrześniu 2023 roku sonda OSIRIS-Rex ma wrócić na Ziemię z próbką z asteroidy Bennu. Misja wystartowała w 2016 roku i dotarła do Bennu w listopadzie 2018 r. i przesłała wiele zdjęć asteroidy. Jej próbnik pobrał kilkadziesiąt gramów materiału z ciała kosmicznego.
Rok po powrocie z Bennu wystartować ma japońska misja badawcza do księżyca Marsa, Fobosa (MMX). Agencja JAXA również ma na celu pobranie próbki i powrót. W marcu 2025 r. sonda JAXA Martian Moons Exploration wejdzie na orbitę Marsa, a następnie zbliży się do Fobosa, aby zebrać materiał za pomocą systemu pneumatycznego.
Ostatnią próbą pobrania próbki z Fobosa była rosyjska misja Fobos-Grunt w 2011 r., która zakończyła się niepowodzeniem już na niskiej orbicie okołoziemskiej. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, japońska sonda powróci na Ziemię pięć lat później. Być może uda się wtedy ustalić, czy księżyce Marsa są przechwyconymi asteroidami, czy też odpryskami uderzeń w planetę.
W tym samym mniej więcej czasie sonda BepiColombo, która została wystrzelona przy użyciu rakiety Ariane 5, w 2018 roku, wejdzie na stałą orbitę wokół Merkurego. BepiColombo to największy jak do tej pory statek kosmiczny napędzany silnikiem jonowym, zasilanym energią słoneczną. Silnik ten będzie służył głównie do hamowania, a nie rozpędzania statku, gdyż BepiColombo będzie leciał w kierunku Słońca (spadał w jego kierunku) i, aby móc wejść na orbitę Merkurego, będzie musiał utrzymywać odpowiednią prędkość, przeciwstawiając się przyspieszeniu wynikającemu z przyciągania Słońca. Po wejściu na orbitę Merkurego w 2025 r., statek będzie badał planetę przez co najmniej rok. Sonda będzie starała się wykryć lód wodny w kraterach na powierzchni planety.
Wśród ciekawych misji zaplanowanych na drugą połowę dekady warto wspomnieć o PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars), teleskopie kosmicznym opracowywanym przez Europejską Agencję Kosmiczną, który ma zostać wystrzelony w 2026 roku. Celem misji jest wykrywanie tranzytów planetarnych w obrębie nawet miliona gwiazd oraz odkrywanie i opis skalistych planet pozasłonecznych. Misja skupia się na planetach podobnych do Ziemi, znajdujących się w strefie zamieszkiwalnej wokół gwiazd podobnych do Słońca.
W 2027 r. NASA planuje start sondy Dragonfly, która ma odbyć przeloty przez gęstą atmosferę Tytana (4). Główne cele misji to analiza warunków chemiczny, zwłaszcza pod kątem możliwości powstania i występowania obecnie życia oraz ocena możliwości przebywania ludzi na Tytanie.
Na lata 2028-29 planowany jest start VERITAS, wenusjańskiego orbitera NASA. Sonda ma wykonać mapy radarowe Wenus w wysokiej rozdzielczości w celu zrozumienia historii geologicznej planety. Na podstawie pomiarów sondy zostaną wykonane cyfrowe modele terenu, a dzięki nim naukowcy chcą odkryć, czy na Wenus zachodzą zjawiska wulkaniczne i tektoniczne podobne do ziemskiej tektoniki płyt.
VERITAS zbada także promieniowanie podczerwone emitowane przez planetę, aby rozpoznać skład powierzchni. W ślad za nim polecieć ma próbnik atmosferyczny NASA - DAVINCI+. Opadając przez atmosferę planety, sonda zmierzy zawartość składników atmosfery. Badania składu atmosfery być może pozwolą określić, czy w przeszłości na powierzchni Wenus był ocean. Dzięki kamerom sondy mają także zostać uzyskane pierwsze szczegółowe obrazy obszarów zwanych tesserami, które mogą być wenusjańskim analogiem ziemskich kontynentów.
Nieokreślone na razie ramy czasowe ma inna ambitna misja, Breakthrough Enceladus, koncepcja misji astrobiologicznej sondy kosmicznej, której celem jest zbadanie możliwości istnienia życia na księżycu Saturna, Enceladusie. We wrześniu 2018 roku NASA podpisała umowę o współpracy z Breakthrough, aby wspólnie stworzyć koncepcję misji. Misja ta byłaby pierwszą prywatnie finansowaną misją w głębokim kosmosie. Badałaby zawartość pióropuszy wyrzucanych z ciepłego oceanu Enceladusa przez jego południową skorupę lodową. Uważa się, że skorupa lodowa Enceladusa ma grubość od dwóch do pięciu kilometrów, a sonda mogłaby wykorzystać radar penetrujący lód, aby określić jego strukturę.
Jakie są plany innych krajów? O tych mniej wiadomo. Według informacji publikowanych niedawno przez "The New York Times", Chiny planują uruchomić w pełni swoją trzecią już orbitalną stację kosmiczną do końca 2022 roku, umieścić ludzi w stałej bazie księżycowej jeszcze w tej dekadzie. Inne plany misji chińskich to wysłanie na Marsa kolejnych sond, w tym takich, które mogłyby wrócić na Ziemię z próbkami marsjańskiego gruntu. Rosjanie już w tym roku mają umieścić na powierzchni Księżyca swój nowy łazik. Inne ich plany są powiązane z planami chińskimi. Z Rosjanami współpracują, choć chcą być zarazem samodzielne w eksploracji kosmosu, Indie, których plany to testy w tym roku załogowego statku Gaganyaan, który następnie poleciałby z humanoidalnym robotem na pokładzie, a w 2023 roku - z załogą ludzką.
Zjednoczone Emiraty Arabskie ogłosiły w październiku 2021 r. plany misji statku, który okrążyłby planetę Wenus, potem przy asyście grawitacyjnej Ziemi dotarłby do obiektu w pasie asteroid, obserwowałby siedem planetoid pasa głównego, po czym w 2033 roku wylądowałby na asteroidzie oddalonej od Ziemi o 560 milionów kilometrów. Ta multimisja brzmi ambitnie, ale nie jest całkowitą fantazją, zważywszy, że agencja kosmiczna ZEA współpracuje z najlepszymi ośrodkami amerykańskimi.
Realistycznie patrząc, należy do końca dekady spodziewać się, choć nie brakuje opóźnień, powrotu do załogowych lotów na Księżyc. Najprawdopodobniej dokonają tego w tym czasie jedynie Amerykanie z krajami partnerskimi. Chiny dołączą do załogowej eksploracji Księżyca zapewne dopiero w kolejnej dekadzie, gdy spodziewana jest także pierwsza załogowa misja na Marsa.
Mirosław Usidus
