„Artemis 1“ Misija: Žmonijos kelias į Mėnulį (Konkursinis straipsnis)

Tai organizuoja Jungtinių Amerikos Valstijų Nacionalinė Aeronautikos ir Kosmoso Administracija (toliau – NASA).

Misija jau dabar turi didžiulį poveikį kosmoso ekonomikai ir yra traukos centras aukštos kvalifikacijos specialistų, prie misijos įgyvendinimo prisijungusi privati kompanija „SpaceX“, Europos Kosmoso Agentūra, bei kitos Kosminės Agentūros, privačios organizacijos.

Šis skrydis parodys SLS raketos galimybes, pvz. panaudojus Mėnulio gravitacija bus išbandytas didelio greičio grįžimo metodas bei tuo pačiu patikrintas šilumos skydas ir jo efektyvumas patenkant į Žemės atmosferą.

Pagrindinis „Artemis 1“ tikslas yra užtikrinti saugų įgulos modulio patekimą į Žemės atmosferą ir sudaryti sąlygas vykdyti tolimesnes „Artemis“ misijos programas - „Artemis 2“ ir „Artemis 3“.

Daugiau nei po 50 metų, kuomet įvyko pirmasis nusileidimas Mėnulyje „Artemis 2“ įgula misijos metu skris Mėnulio aplinkoje, o „Artemis 3“ bus programos kulminacija, nes yra tikimasi, kad ne vėliau nei 2025 metais ant mūsų palydovo paviršiaus nusileis dvejų astronautų komanda.

Istorija kartojasi?

1969 m. liepos 20 d. žmonija žengė didžiulį žingsnį, kai nusileido pirmasis žmogus Mėnulyje [2]. Nuo tada buvo vykdomos įvairios kosmoso tyrinėjimo misijos su įgulomis, roveriais, zondais ir kt., kurių galutinis tikslas – atrasti savo egzistencijos esmę.

Pagal „Artemis“ programą NASA siekia grąžinti žmones į Mėnulį ir nutiesti tyrinėjimo pagrindus Marso planetai. „Artemis“ programą sudaro trys misijos: „Artemis“ 1, 2 ir 3 [3]. „Artemis 1“ SLS raketą paleis erdvėlaivį „Orion“ be įgulos. Tikimasi, kad „Artemis 1“ skries šių metų gegužės mėnesio gale Žemės orbita [4].

Nuo 2017 m. gruodžio mėnesio JAV Kosmoso Agentūra siekia, kad 2025 metais Mėnulyje būtų – „pirmoji moteris ir kitas vyras“ (angl. „the first woman and the next man“). Ši misijų kampaniją bus pirmoji misija į Mėnulį su žmonėmis nuo „Apollo“ programos laikų [5].

Pasirengimas „Artemis 1“ paleidimui oficialiai prasidėjo 2020 m. birželio mėnesį su tvirtais raketų stiprintuvų segmentais, kurie buvo atgebenti iš Jutos geležinkeliu į Kenedžio Kosminį Centrą. Vėliau vasarą, atvyko paleidimo raketos pakopos adapteris į paleidimo vietą naudojant baržą „Pegasus“ ir buvo nuvežtas į transporto priemonių surinkimo pastatą saugojimui prieš sujungiant skirtingas raketos dalis [6]. Galiausiai erdvėlaivis bus paleistas į Mėnulio tolimą retrogradinę orbitą, įveikiančią 280 000 mylių atstumą prieš grįžtant namo.

„Artemis 1“ techninis tikslas yra išbandyti SLS raketos veikimą ir rinkti inžinerinius „Orion“ erdvėlaivio duomenis kelionės metu į Mėnulį, jo orbitoje ir grįžimo metu. Maždaug mėnesio trukmės misijoje, šis erdvėlaivis grįš į Žemę 24500 mylių per valandą greičiu ir taps greičiausiai į mūsų planetą grįžęs objektas [7].

„Orion“ šiluminio skydo veikimas bus išbandytas jam grįžtant į Žemę ir nusileis Ramiajame vandenyne, kad būtų galima įrodyti šilumos skydo efektyvumą ir atlikti tolimesnę analizę. „Orion“ šilumos skydo testavimas yra vienas didžiausių „Artemis 1“ misijos iššūkių, nes jam patekus į Žemės atmosferą, jis turės išgyventi 2 200 laipsnių Celsijaus temperatūrą – maždaug 2,5 karto mažiau negu Saulės paviršiaus temperatūra [8].

„Artemis 1“ misija nuties kelią pirmajam kosminiam SLS paleidimui ir „Orion“ erdvėlaiviui, o tai yra kertinė antrosios „Artemis“ misijos dalies pradžia, kuri skraidins jau ir įgulą [9].

Be pagrindinių mokslinių interesų, nuvykimas į Mėnulį suteikia daug aplikacinių galimybių, kurios reikalauja išsamaus tyrimo. Kalbant apie inžinerines programas, tyrinėjant Mėnulį bus galima išbandyti naujas technologijas. Be to, astronautai patirs gyvenimą ant nežemiškų paviršių ir turės išmokti naudoti kosmose esančius išteklius. Galiausiai ši misija padės saugiai paruošti  kitas įgulas kelionėms į Marsą ir tolimesnes mūsų Saulės sistemoje planetas ir į jų palydovus [10].

Iššūkiai, inovacijos ir ekonomika

„Artemis“ programa susidūrė su daugybe iššūkių ir nesėkmių. Bendros programos išlaidos 2025 fiskaliniais metais tikėtina pasieks 86 mlrd. JAV dolerių. 2019 m. kovo mėnesį prezidento Donaldo Trumpo administracija įsakė NASA nusileisti Mėnulyje iki 2024 m. pabaigos. 2020 m. Bideno administracija taipogi išreiškė paramą šiai kampanijai, tačiau dar nebuvo aptarta detalizuoto plano dėl nusileidimo Mėnulyje 2025 m. Tai sukėlė organizacinių problemų. NASA buvo sunku apskaičiuoti programos išlaidas ir sistemos reikalavimus.

Nereikia pamiršti, jog NASA stengiasi sustiprinti ir tarptautines partnerystes. Be to, dėl prasidėjusios koronaviruso COVID-19 pandemijos 2019 m. ir dėl prezidento administracijos pokyčių buvo smarkiai paveikta tolimesnė misijos plėtra. NASA jau išleido 37,2 milijardo JAV dolerių, kad pasiektų „Artemis“ programos  užsibrėžtų reikalavimų. Be to, „Space Launch System“ raketa susidūrė su techninėmis problemomis, dėl kurių buvo vėluojama 2 metus, o bendra žala siekė 2 mlrd. dolerių [12].

NASA turi spręsti svarbias problemas, susijusias  su techniniais ir programinės įrangos komponentais bei parengti įvairias sistemas integracijai. Sėkmingai sprendžiant šiuos išskirtinius klausimus, išlaikant tinkamą išlaidų kontrolę ir laiko grafiko balansą bus labai svarbūs „Artemis“ programos sėkmę lemiantys veiksniai kitame plėtros ir konsolidacijos etape. Dėl specialių reguliacijų vėluojama atlikti testavimo tyrimus, kuriais siekiama įgyvendinti sėkmingų keturių RS-25 variklių veikimą: karštis – ugnis (angl. hot-fire) integraciją. Visa tai gali prailginti laiko ir finansų  klausimą NASA planams įgyvendinant misiją – „Artemis 1“. Šios kliūtys dar labiau paveiks planuojamą „Artemis“ 2 ir 3 tvarkaraštį [14].

NASA nori pritaikyti daugybę inovacijų, kad įveiktų iššūkius ir užduotis „Artemis 1“ misijoje su kitų įmonių ir agentūrų pagalba. Misija jau yra pažengusioje stadijoje, nes per tą laiką buvo pašalinta daug kliūčių ir keblumų. Tačiau reikalingi papildomi moksliniai tyrimai ir inovacijos, kad būtų galima įveikti būsimus iššūkius vienai svarbiausių šio amžiaus kosminių misijų. NASA valdyba turi mokslinį tikslą, kuris turėtų paskatinti naujoves. Viena iš jų strategijų apima plėtrą mokslo ir technologijų srityje, kuri suteiks galimybę naudotis įvairia įranga ant Mėnulio paviršiaus bendradarbiaujant su komercinėmis bendrovėmis. Be to, siekiant pagerinti mobilumo sistemas, reikalingos naujovės Mėnulio operacijų metu. Galiausiai NASA siekia sukurti daugiau tarptautinių partnerysčių, nes tai padėtų vystytis tolesnio tobulinimo galimybėms. Pvz., prietaisų, instrumentų, roverių ir skafandrų testavimą [13].

Be to, norint plėtoti mokslą, reikia sukurti naujas žmogaus tyrinėjimo sistemas. Inžineriniai projektai tokie kaip Mėnulio orbitiniai vartai ir žmonių nusileidimo sistema kitokiam reljefui, nei kad yra Žemėje yra svarbūs sistemos elementai. Misija „Artemis“ siekia daugiau mokslinių tyrinėjimų Mėnulio paviršiuje susijusių su geologija, mėginiu rinkimu, aplinkos apibūdinimo instrumentacija ir prieigų prie atokesnių regionų Mėnulio zonose. Be to, programa „Artemis“ leidžia mokslui įsitraukti į daugybę mokslo ir eksperimentinių sferų. Tai apima visatos stebėjimą iš kitos padėties, vertinant plazminių žvaigždžių nepastovius ciklus, planetinius procesus, taip pat būtų galima atlikti eksperimentus kitoje aplinkoje, tirti ir mažinti riziką žmonėms, bei atskleisti Žemės – Mėnulio sistemos istoriją [10].

Ateities perspektyva

Būsimos mokslinės kelionės metu bus išvystyta daugybė natūralių sprendimų.

Pirma, sėkmingas nusileidimas Mėnulyje patvirtins žmogaus tyrinėjimo giluminėje erdvėje etapus, kur astronautai kurs ir išbandys šalia Mėnulio esančias sistemas, reikalingas Mėnulio paviršiui tirti.

Antra, „Artemis 1“ misija nulems ir suteiks stabilumo tolesnei plėtrai „Artemis“ programoje, todėl „Artemis 2“ misija nuves kampaniją į kitą trajektorija ir išbandys erdvėlaivį „Orion“ su žmonėmis.

Trečia, „Space Launch System“ raketos išvystymas leis žmonijai į Mėnulį nusiųsti mažiausiai 45 metrines tonas masės. Sėkmingai įvykdžius „Artemis 1“ ir 2  misijas, 2025 m. gegužę „Orion“ erdvėlaivis, susijungęs su Mėnulio nusileidimo erdvėlaiviu leis žmonijai vėl žengti Mėnulyje po pusšimčio metų laukimo. Įgula tyrinės Mėnulio paviršių maždaug apie savaitę prieš išvykstant į Žemę [15].

Galutinis „Artemis“ programos tikslas suteikti pakankamą pagreitį žmonijos misijai į Marsą, statant „Artemis“ kosminę stovyklą Mėnulio paviršiuje. „Artemis“ kosminė stovykla bus vieta, kur astronautai galės gyventi ir atlikti tyrimus. Ją sudarys moderni kabina, mobilusis namas, ir mėnuleigis [16]. Panašią analogiją galima rasti Žemės orbitoje esančios Tarptautinės Kosminės Stoties (TKS) ir Mėnulio orbitoje būsimų vartų. Sėkminga „Artemis“ misijų kampaniją suteiks žmonijai galimybę tyrinėti toliau mūsų galaktiką ir ieškoti atsakymų į egzistencinius klausimus.

Autorius Simonas Pukinskis

Šaltiniai

[1] Meghan Bartels. Nasa unveils plan for artemis ’base camp’ on the moon beyond 2024.

page : https://www.space.com, Accessed on: 20th October, 2021.

[2] Paul Mason. The moon landing : 20 July 1969. Days that shook the world. Hodder

Wayland, London, 2002.

[3] Bradley Cheetham. ARTEMIS Mission, pages 1–6. 12 2018.

[4] Lockheed martin completes nasa’s orion spacecraft capsule for artemis 1 mission to the moon. Space daily, 2019.

[5] Richard S Lewis. The voyages of Apollo : the exploration of the Moon. Quadrangle, New York, 1974.

[6] United states : Artemis 1 engines delivered to nasas michoud assembly facility. Mena Report, 2019.

[7] Kenji Takizawa, Tayfun E. Tezduyar, Cody Boswell, Ryan Kolesar, and Kenneth Montel. Fsi modeling of the reefed stages and disreefing of the orion spacecraft parachutes. Computational mechanics, 54(5):1203–1220, 2014.

[8] D. G. Sibeck, V. Angelopoulos, D. A. Brain, G. T. Delory, J. P. Eastwood, W. M. Farrell, R. E. Grimm, J. S. Halekas, H. Hasegawa, P. Hellinger, K. K. Khurana, R. J. Lillis, M. Øieroset, T.-D Phan, J. Raeder, C. T. Russell, D. Schriver, J. A. Slavin, P. M. Travnicek, and J. M. Weygand. Artemis science objectives. Space science reviews, 165(1):59–91, 2011.

[9] V. Angelopoulos. The artemis mission. Space science reviews, 165(1):3–25, 2011.

[10] Michael E. Evans and Lee. D Graham. A flexible lunar architecture for exploration (flare) supporting nasa’s artemis program. Acta astronautica, 177:351–372, 2020.

[11] European Space Agency. Artemis I step-by-step. November, 2018.

[12] Daniel Morgan. Artemis: NASA’s Program to Return Humans to the Moon. Congressional Research Service (CRS) Reports and Issue Briefs, 2021.

[13] Clemens Rumpf, Oscar Bjorkman, and Donovan Mathias. Risk and performance assessment of generic mission architectures: Showcasing the artemis mission. pages 1–7, March, 2020.

[14] Elijah Vega. Nasa’s artemis 1 moon mission rocket test ends prematurely. UWIRE Text, page 1, 2021.

[15] Boeing’s 1st core stage for nasa’s space launch system arrives at kennedy space center. ENP Newswire, 2021.

[16] Clemens Rumpf, Oscar Bjorkman, and Donovan Mathias. Risk and performance assessment of generic mission architectures: Showcasing the artemis mission. pages 1–7, March, 2020.

[17] Marcia Smith. NASA IG: ARTEMIS WILL COST $86 BILLION THROUGH FY2025, LAUNCH DATES “HIGHLY UNLIKELY. SPACEPOLICYONLINE.COM. April, 2021.