Artemis II: Kluczowe systemy, które NASA musi zweryfikować

Napięcie przed startem w Launch Complex 39B

Technicy zakończyli końcowe prace nad Space Launch System i kapsułą załogową Orion, podczas gdy NASA odlicza czas do okna startowego na początku lutego 2026 roku dla misji Artemis II. Misja zabierze czterech astronautów w około dziesięciodniowy lot, który okrąży Księżyc i powróci na Ziemię – trasa ta została zaprojektowana nie tyle w celu odwiedzenia powierzchni, co przetestowania sprzętu, procedur i ludzi w warunkach głębokiej przestrzeni kosmicznej, jakich będzie wymagać lądowanie. Dla inżynierów i planistów misji Artemis II jest skondensowanym testem systemów: musi udowodnić, że rakieta, kapsuła i zespoły operacyjne są w stanie sprostać trudnym zadaniom wymaganym przed ponownym postawieniem stopy na powierzchni Księżyca.

Profil misji i rekordy na szali

Artemis II będzie pierwszym załogowym lotem rakiety SLS i kapsuły Orion. Misja ma wykorzystać strategię z ery Apollo, polegającą na przelocie obok Księżyca zamiast lądowania: statek kosmiczny zostanie skierowany na trajektorię powrotu swobodnego, która poprowadzi go wokół niewidocznej strony Księżyca i z powrotem na Ziemię. Gdy załogowy Orion osiągnie apogeum, oddali się od Ziemi bardziej niż jakikolwiek człowiek w historii, potencjalnie dziesiątki tysięcy kilometrów poza niewidoczną stronę Księżyca, a powróci z prędkością bliską 25 000 mph – co uczyni to wejście w atmosferę jednym z najszybszych powrotów załogowych w historii.

Misja jest również godna uwagi ze względu na czas trwania. Trwająca około dziesięciu dni Artemis II będzie najdłuższym załogowym testem lotu w historii i ważną próbą generalną rozszerzonych operacji ludzkich w głębokim kosmosie: systemy podtrzymywania życia, komunikacja, nawigacja i procedury załogi muszą działać niezawodnie przez wiele dni ekspozycji na promieniowanie, cykle termiczne i opóźnienia w komunikacji.

Zmiany sprzętowe i testy, które ze sobą niosą

Dane zebrane podczas Artemis I stały się podstawą szeregu poprawek inżynieryjnych w SLS i Orionie. Inżynierowie NASA zmienili położenie anten w celu wzmocnienia łączności, skorygowali kąt nachylenia silników separacji rakiet pomocniczych, aby zwiększyć odstęp podczas oddzielania stopni, oraz dodali płetwy aerodynamiczne do sekcji międzyzbiornikowej, aby złagodzić postać drgań, która nieoczekiwanie pojawiła się podczas poprzedniego lotu. Zmodernizowany system nawigacji zostanie oddany do użytku podczas Artemis II, co pozwoli na walidację wydajności naprowadzania podczas wejścia na orbitę, korekt na trasie oraz precyzyjnej synchronizacji czasu niezbędnej do przelotu obok Księżyca.

Poza oprogramowaniem i czujnikami, Artemis II przetestuje interfejsy między głównymi wykonawcami i podsystemami w warunkach rzeczywistych naprężeń lotu: stopień główny, dwie rakiety pomocnicze na paliwo stałe, stopień górny i moduł serwisowy Oriona muszą współpracować podczas separacji stopni, pracy silników i rozlokowywania elementów. Nie są to testy przyrostowe; to pełne demonstracje sprzętu i choreografii misji, które zostaną wykorzystane podczas lądowania.

Systemy Oriona i spór o osłonę termiczną

Jednym z najdokładniej monitorowanych elementów Artemis II jest osłona termiczna Oriona. Podczas misji Artemis I osłona termiczna doświadczyła większego zwęglenia i pewnych ubytków materiału, niż spodziewali się inżynierowie. Analiza wykazała, że problemem była niska przepuszczalność niektórych warstw ochronnych, co pozwoliło na gromadzenie się uwięzionych gazów i doprowadziło do odpryskiwania materiału podczas intensywnego nagrzewania przy wejściu w atmosferę. NASA twierdzi, że wyciągnęła wnioski z tych doświadczeń w pojeździe Artemis II i planuje korytarz powrotny dostosowany do charakterystyki Oriona. Takie podejście – zmiana trajektorii wejścia w celu zmniejszenia szczytowych obciążeń – jest częścią planu misji.

Nie wszyscy zgadzają się, że te poprawki są wystarczające. Wielu emerytowanych inżynierów oraz były astronauta specjalizujący się w ochronie termicznej publicznie skrytykowali podejście NASA i ostrzegli, że zmiana planu wejścia w atmosferę w celu skompensowania mniej przepuszczalnej osłony zwiększa złożoność i ryzyko. Spór ten podkreśla znaczenie Artemis II: tylko lot załogowy podda zachowanie osłony termicznej, naprowadzanie przy powrocie i procedury reagowania awaryjnego rzeczywistym warunkom termicznym i strukturalnym, które muszą przetrwać.

Zadania załogi, nauka i czynniki ludzkie

Załoga Artemis II – Reid Wiseman (dowódca), Victor Glover (pilot), Christina Hammock Koch oraz kanadyjski astronauta Jeremy Hansen (specjalista misji) – będzie miała napięty grafik łączący kontrole systemów z obserwacjami naukowymi. Będą sprawdzać systemy podtrzymywania życia, awionikę i łączność Oriona pod obciążeniem, ćwiczyć procedury załogi na wypadek anomalii oraz wykonywać zdjęcia i mapowanie terenu księżycowego. NASA zaplanowała cały dzień na obserwacje niewidocznej strony, w tym regionów takich jak Mare Orientale i Basen Biegun Południowy – Aitken, które rzadko były poddawane ludzkiej inspekcji in-situ.

Z perspektywy czynników ludzkich, misja potwierdzi również rutynowe czynności załogi podczas dłuższych lotów translunarnych i przetestuje przepływ danych między statkiem kosmicznym a zespołami naziemnymi. Astronauci zabiorą ze sobą wysokiej jakości sprzęt obrazujący, aby uchwycić wideo w formacie 4K i zdjęcia o wysokiej rozdzielczości „wschodu Ziemi” oraz cech powierzchni Księżyca – zarówno w celu dostarczenia danych naukowych, jak i przetestowania pokładowej telemetrii i obsługi plików dużych ładunków naukowych w przyszłych misjach.

Projekt trajektorii i możliwość awaryjnego powrotu

Kluczowym elementem bezpieczeństwa Artemis II jest trajektoria powrotu swobodnego. W kategoriach mechaniki orbitalnej oznacza to, że statek kosmiczny zostaje umieszczony na ścieżce, na której grawitacja Księżyca wykonuje lwią część pracy, aby skierować pojazd z powrotem ku Ziemi, jeśli główny silnik nie będzie mógł wykonać wymaganego zapłonu. Projekt powrotu swobodnego zmniejsza zależność od napędu w najbardziej niebezpiecznych fazach: gdyby stopień górny lub moduł serwisowy nie były w stanie wykonać zaplanowanego manewru, grawitacja poprowadzi Oriona do domu bez konieczności dużej korekty silnikowej.

Ten tryb rezerwowy nie eliminuje ryzyka – przetrwanie załogi nadal zależy od systemów podtrzymywania życia, łączności i zdolności systemu powrotnego do wytrzymania nagrzewania – ale daje planistom misji krytyczny czas i opcje w przypadku problemów. Artemis II po raz pierwszy od czasów Apollo przetestuje te opcje w warunkach rzeczywistego lotu.

Droga do lądowania: harmonogram, wykonawcy i geopolityka

Artemis II jest poligonem doświadczalnym dla następnego kroku: Artemis III, misji, która według nadziei NASA ma przywrócić astronautów na powierzchnię Księżyca. Artemis III zależy od załogowego systemu lądownika księżycowego, który nie jest częścią Artemis II; w 2021 roku NASA wybrała oparty na Starshipie system Human Landing System, ale postępy nad tym pojazdem i jego operacjami tankowania na orbicie są nierówne. Skłoniło to urzędników agencji do oświadczenia, że pozostawiają otwarte opcje w kwestii architektury lądowania.

Eksperci ostrzegają, że zmiana wykonawców lub architektury nie jest prostą strategią przyspieszenia prac. Budowa, testowanie i certyfikacja załogowego systemu lądowania – wraz z powiązaną infrastrukturą tankowania i operacyjną – normalnie wymaga wielu bezzałogowych demonstracji i czasu mierzonego w latach, a nie miesiącach. Niektórzy analitycy twierdzą obecnie, że termin lądowania w połowie lat 20. stoi pod znakiem realnego ryzyka harmonogramowego; tak czy inaczej, Artemis II jest misją niepodlegającą negocjacjom: musi ona potwierdzić wydajność operacji załogowych, nawigacji i powrotu przed jakąkolwiek próbą lądowania.

Dlaczego Artemis II ma znaczenie wykraczające poza jedną misję

Na pierwszy rzut oka Artemis II to orbitująca próba generalna. Pod powierzchnią jest to jednak test styku nowoczesnego zestawu startowego z realiami zrównoważonej eksploracji ludzkiej: sieciami, zdrowiem załogi podczas dłuższych lotów w głęboką przestrzeń, ochroną termiczną w obliczu nieprzewidzianego zachowania materiałów oraz choreografią wielu partnerów komercyjnych i rządowych. Jeśli misja zakończy się sukcesem, zredukuje długą listę niewiadomych technicznych i da NASA oraz jej partnerom pewność, by kontynuować prace nad załogowym lądowaniem. Jeśli ujawni nowe problemy, agencja będzie dysponować twardymi danymi z lotu, które pomogą w opracowaniu poprawek.

Tak czy inaczej, misja ta zadecyduje o tym, czy program Artemis będzie mógł przejść z fazy demonstracji do realizacji. Dla załogi i inżynierów na ziemi Artemis II to pierwszy raz od ponad pół wieku, kiedy ludzie ponownie przetestują swój sprzęt i samych siebie tak daleko od domu – a wynik tego sprawdzianu ukształtuje plany dotyczące Księżyca, a ostatecznie Marsa, na nadchodzące lata.

Źródła