Zachód Ziemi w misji Artemis: Co ludzie zobaczą podczas pierwszej załogowej misji księżycowej od pół wieku

Zachód Ziemi Artemis: Co zobaczą ludzie podczas pierwszej od pięćdziesięciu lat załogowej misji księżycowej

Podczas gdy NASA przygotowuje się do misji Artemis II, oszałamiające zdjęcie „zachodu Ziemi” uchwycone przez bezzałogowy statek kosmiczny Orion pozwala rzucić okiem na perspektywę, którą wkrótce podzielą przyszli astronauci. Widok ten, pokazujący naszą macierzystą planetę znikającą za limbem Księżyca, stanowi kluczowy moment w przejściu od testów robotycznych do załogowej eksploracji dalekiego kosmosu. 21 listopada 2022 r. osiem miliardów ludzi w zasadzie zniknęło z pola widzenia zewnętrznych kamer statku Orion, przesłoniętych przez surowy, starożytny horyzont Księżyca. Fotografia ta jest nie tylko triumfem wizualnym, ale także bogatym w dane świadectwem sukcesu misji Artemis I, która posłużyła jako rygorystyczny poligon doświadczalny dla systemów mających na celu powrót ludzkości na powierzchnię Księżyca.

Zjawisko wizualne, jakim jest „zachód Ziemi”, to perspektywa unikalna dla podróżników zmierzających na Księżyc. W przeciwieństwie do zachodu słońca, którego doświadczamy na Ziemi, a który jest spowodowany obrotem naszej planety, zachód Ziemi widziany ze statku kosmicznego w pobliżu Księżyca jest często wynikiem ruchu orbitalnego. Na zdjęciu wykonanym szóstego dnia misji Artemis I cała ludzka populacja zostaje zredukowana do niebiesko-białej kulki chowającej się za jasną krawędzią Księżyca. Taka perspektywa podkreśla głęboką izolację podczas podróży w daleki kosmos oraz precyzję techniczną wymaganą do nawigacji w ogromnej otchłani między Ziemią a jej satelitą. Dla NASA obraz ten posłużył do sprawdzenia optycznych systemów nawigacyjnych statku oraz zewnętrznych kamer monitorujących, zapewniając, że są one w stanie wytrzymać trudne warunki promieniowania i oświetlenia w środowisku księżycowym.

Mechanika misji: Odległa orbita wsteczna

Trasa obrana w celu wykonania takiego zdjęcia była podyktowana złożoną fizyką mechaniki orbitalnej. Aby dotrzeć do celu, statek Orion wykonał przelot ze wspomaganiem napędu, zbliżając się na odległość zaledwie 130 kilometrów od powierzchni Księżyca. To bliskie spotkanie nie służyło wyłącznie obserwacji; był to manewr o wysoką stawkę, mający na celu wykorzystanie grawitacji Księżyca. Poprzez wykonanie precyzyjnie wymierzonego odpalenia silnika podczas tego przelotu, Orion zyskał prędkość niezbędną do wejścia na odległą orbitę wsteczną (Distant Retrograde Orbit – DRO). Ta konkretna orbita została wybrana ze względu na jej naturalną stabilność oraz unikalne środowisko testowe, jakie zapewniała dla długoterminowej wytrzymałości statku w dalekiej przestrzeni kosmicznej.

Odległa orbita wsteczna charakteryzuje się dwoma głównymi czynnikami: wysokością i kierunkiem. Jest uważana za „odległą”, ponieważ w swoim najdalszym punkcie pozycjonowała Oriona około 92 000 kilometrów za Księżycem. Jest „wsteczna”, ponieważ statek poruszał się w kierunku przeciwnym do orbity Księżyca wokół Ziemi. Orbita ta pozwala statkowi kosmicznemu pozostać w stabilnej pozycji względem układu Ziemia-Księżyc przy minimalnym zużyciu paliwa. Dla inżynierów NASA DRO posłużyło jako idealne laboratorium do monitorowania, jak systemy osłony termicznej Oriona, czujniki nawigacyjne i panele słoneczne sprawują się z dala od ochronnego wpływu ziemskiego pola magnetycznego.

Prześcignąć Apollo: Rekordy w eksploracji dalekiego kosmosu

Misja Artemis I została zaprojektowana tak, aby przesuwać granice możliwości statków kosmicznych przystosowanych do lotów załogowych. 28 listopada 2022 r., podczas przemieszczania się po swojej szerokiej orbicie, Orion osiągnął maksymalną odległość nieco ponad 400 000 kilometrów od Ziemi. Tym samym oficjalnie pobił rekord ustanowiony przez misję Apollo 13 w 1970 roku dla najdalszego dystansu pokonanego przez statek zaprojektowany do eksploracji załogowej. Podczas gdy Apollo 13 osiągnął swój rekord w sytuacjach awaryjnych podczas przelotu obok Księżyca, osiągnięcie Oriona było planowaną demonstracją wytrzymałości statku w dalekim kosmosie oraz jego zdolności do utrzymywania łączności z siecią Deep Space Network na ekstremalnych dystansach.

Utrzymanie jednostki certyfikowanej do lotów załogowych na takich dystansach wymaga nadzwyczajnej inżynierii. Systemy podtrzymywania życia, choć nieobsadzone podczas Artemis I, były monitorowane przez tysiące czujników, aby upewnić się, że mogą utrzymać ciśnienie atmosferyczne, poziom tlenu i temperaturę dla przyszłej załogi. Skupiono się również na osłonach; na dystansie 400 000 kilometrów statek jest narażony na znacznie wyższy poziom promieniowania kosmicznego i rozbłysków słonecznych niż na niskiej orbicie okołoziemskiej. Sukces tej misji dostarczył telemetrii niezbędnej do potwierdzenia, że Orion może bezpiecznie gościć czterech astronautów przez czas trwania wielotygodniowej misji księżycowej, przecierając szlaki dla powrotu załogowych lotów na Księżyc.

Artemis II: Od testów robotycznych do obecności człowieka

Przejście od robotycznych testów Artemis I do ludzkiej obecności w misji Artemis II stanowi jeden z najważniejszych skoków w najnowszej historii NASA. Podczas gdy Artemis I był samodzielnym lotem kapsuły Orion i systemu Space Launch System (SLS), Artemis II zabierze czteroosobową załogę w ryzykowną podróż wokół Księżyca i z powrotem. Misja ta, obecnie zaplanowana na start nie wcześniej niż w lutym, będzie przebiegać po „hybrydowej trajektorii swobodnego powrotu”. Załoga wykona wiele manewrów na orbicie okołoziemskiej, zanim przystąpi do manewru wejścia na trajektorię dolotową (translunar injection), który wyniesie ich za niewidoczną stronę Księżyca, odtwarzając ścieżkę, która zapewniła kultowe widoki zachodu Ziemi podczas pierwszej misji.

Załoga Artemis II będzie pierwszymi ludźmi, którzy zobaczą wschód i zachód Ziemi z perspektywy księżycowej od czasu ostatniej misji Apollo w 1972 roku. Poza znaczeniem historycznym, misja ta jest krytycznym testem operacyjnym. Astronauci będą ręcznie pilotować Oriona podczas niektórych faz lotu, aby przetestować właściwości sterowne statku oraz interfejsy między załogą a komputerami pokładowymi. Ocenią oni również wydajność systemów łączności, które muszą przesyłać wideo w wysokiej rozdzielczości i złożone strumienie danych na dystansie setek tysięcy mil, zapewniając całemu światu możliwość współuczestniczenia w ich podróży w czasie rzeczywistym.

Przyszłość eksploracji Księżyca

Sukces przelotu Artemis II jest ostatnim warunkiem wstępnym dla najbardziej ambitnej fazy programu: Artemis III, misji, która przywróci ludzi na powierzchnię Księżyca. Udowadniając, że Orion może bezpiecznie transportować i utrzymywać załogę w środowisku dalekiego kosmosu w pobliżu Księżyca, NASA przygotowuje grunt pod lądowanie pierwszej kobiety i pierwszej osoby kolorowej na księżycowym biegunie południowym. Region ten cieszy się szczególnym zainteresowaniem naukowym ze względu na obecność lodu wodnego w stale zacienionych kraterach, który potencjalnie mógłby zostać wykorzystany do podtrzymywania życia i produkcji paliwa w przyszłych architekturach „z Księżyca na Marsa” (Moon-to-Mars).

Ostatecznie „zachód Ziemi” uchwycony przez Oriona to coś więcej niż tylko fotografia; to symbol nowej ery. Psychologiczny i naukowy wpływ widoku Ziemi z perspektywy księżycowej – kruchej, niebieskiej oazy w nieskończonej czarnej pustce – nadal inspiruje „efekt oglądu” (Overview Effect), zmianę poznawczą zgłaszaną przez astronautów, która podkreśla jedność i bezbronność naszej macierzystej planety. Gdy NASA zbliża się do lutowego okna startowego dla Artemis II, świat obserwuje, jak przechodzimy od przechwytywania obrazów naszego domu z oddali do wysyłania przedstawicieli ludzkości, aby mogli ujrzeć te widoki na własne oczy. Powrót na Księżyc nie jest już kwestią „czy”, ale „kiedy”, ponieważ program Artemis ustanawia trwałą obecność człowieka w głębokim kosmosie.