Gateway Station: Durchgang zur Mondlinie, Zugang zur Marsstation

Die Debatte darüber, wie es besser ist, sich in den Weltraum auszudehnen, wird wahrscheinlich nicht nachlassen, auch wenn die Menschheit das Sonnensystem beherrscht, sondern sich auf die Ebene einer alternativen Geschichte begeben: „Zu Beginn des 21. Jahrhunderts war es notwendig, eine Mondbasis zu errichten! Nein, die Orbitalstation! Nein, alle Anstrengungen sollten auf den Mars geworfen werden! “Wie auch immer, die Hauptbewegungsrichtung ist seit 2024 die Mondumlaufbahn (Lunar Orbital Platform - Gateway), die auf dem Mond landet.


Gateway des Künstlers

Geplant

Die Idee, "zum Mond zurückzukehren", wird in US-amerikanischen Weltraumkreisen seit langem verbreitet. Wie sie sagen, würde es kein Glück geben, aber das Unglück half. Der Absturz des Shuttles Columbia im Jahr 2003 hatte das Programm zum Scheitern verurteilt, und es stellte sich die offensichtliche Frage, wohin es als nächstes gehen sollte. 2004 forderte der damalige US-Präsident die NASA auf, ihre Präsenz im Sonnensystem auszubauen. Das Ergebnis war das „Constellation“ -Programm (Constellation), das zum Mond zurückkehren sollte, und das ultimative Ziel war, zum Mars zu fliegen. Das Programm konnte das Ende von Bushs zweiter Amtszeit nicht überstehen und wurde kurz nach der Wahl von Barack Obama eingestellt. Die neue Version des Programms zielte eher auf den Mars und es wurde vorgeschlagen, vor dem Flug zu „trainieren“, um einen Asteroiden in die Umlaufbahn um den Mond zu schleppen. Der neue Präsident Trump hat auch den Schwerpunkt des Programms verschoben - jetzt ist das Ziel, zum Mond zurückzukehren, und das Mittel wird die mondnahe Station sein, die nach mehreren Umbenennungen „Lunar Orbital Platform - Gateway“ oder einfach nur „Gateway“ genannt wird. Aber im Allgemeinen hieß das Programm "Artemis". Der Name ist symbolisch, weil Artemis die Schwester von Apollo und die Göttin des Mondes ist, und auch, weil das Ziel des Programms "die Landung der ersten Frau und des nächsten Mannes auf dem Mond" ist.


Stationskonfiguration, Frühjahr 2019, NASA-Bild

Bisher wurden zwei Module in Auftrag gegeben und sind in Produktion. Power and Propulsion Element (PPE) ist aus einer Mission zur Umleitung eines Asteroiden entstanden. Es ist in der Tat ein Schlepper mit großen Sonnenkollektoren und einem elektrischen Strahltriebwerk. Seine Aufgabe wird es sein, das Gateway in einer Halo-Umlaufbahn zu halten (eine sehr längliche Ellipse mit einer Höhe von 3.000 bis 70.000 km über dem Mond). Das Minimal Habitation Module (MHM), auch bekannt als Habitation and Logistics Outpost (HALO), basiert auf technologischen Lösungen des Cygnus-Frachtschiffs (fliegt zur ISS) und ist ein kleines, versiegeltes Abteil, in dem Sie leben und arbeiten können. Das Konzept der Station befindet sich in der Entwicklung, sodass mehrere weitere Module - Logistik (Lagerhäuser), bewohnt, Schleuse - entweder zum Mond gehen oder auf Papier bleiben können.

Mit dem NASA-Budget für 2019 wurde erstmals ein Ausgabenposten für Gateway eingeführt, für den der Kongress 450 Millionen US-Dollar bereitgestellt hat (es ist wichtig zu erwähnen, dass vier Milliarden US- Dollar für die SLS-Trägerrakete und das Orion-Schiff bereitgestellt wurden, die bis 2019 zu dieser Station fliegen werden sie haben bereits 30 Milliarden ausgegeben ).

In jüngerer Zeit war die Mondlandung für 2028 geplant. Doch im Mai 2019 kündigte Vizepräsident Mike Pence eine Verschiebung der „Linken“ um vier Jahre an, und nun gilt 2024 als das Ziel. Es sollte beachtet werden, dass dies das Jahr der US-Wahlen sein wird, die traditionell im November und abhängig davon stattfinden Unabhängig davon, ob es der NASA gelingt, die Fristen einzuhalten, wird die Landung entweder ein schönes Ende der Amtszeit des Wahlsiegers für 2020 darstellen oder, da komplexe Weltraumprojekte ständig danach streben, „nach rechts“ zu gehen, zu Beginn der Amtszeit des Wahlsiegers für 2024. Nachdem der neu gewählte Obama Constellation im Jahr 2009 abgesagt hat, kann ein Wechsel des Präsidenten im Weißen Haus als zusätzliches Risiko angesehen werden, aber mit jedem neuen ausgegebenen Dollar verringert sich die Wahrscheinlichkeit eines Abbruchs oder einer größeren Änderung des Projekts.

Gleichzeitig werden neben den üblichen starren Strukturen auch transformierbare (aufblasbare) Module berücksichtigt. Zwei Unternehmen erreichten die höchste Bereitschaft: Bigelow Aerospace , dessen Modul einen zweiwöchigen Bodentest bei der NASA bestanden hat, und Sierra Nevada Corporation , die erfolgreich dreitägige Tests absolvierte. Trotz des verständlichen Verdachts auf die Sicherheit aufblasbarer Module im Weltraumvakuum sprechen langjährige Tests für sie. In den Jahren 2006 und 2007 sind die bisher erfolgreich geflogenen Bigelow Aerospace Inflatable Genesis 1 und 2 in die Umlaufbahn gegangen. 2016 wurde das aufblasbare Modul BEAM auf der ISS installiert, die bereits als zusätzliches Lager dient, obwohl es ursprünglich nur für zwei Jahre getestet werden sollte.

Parallel zu den Modulen werden weitere notwendige Geräte entwickelt. Eine theoretische Berechnung der Umlaufbahn der zukünftigen Station müsste den 12U-Kubikmeter (etwa so groß wie eine Mikrowelle) prüfen, der bereits im Dezember 2020 fliegen könnte. Ab 2021 soll er kleine unbemannte Landefahrzeuge von drei Unternehmen auf den Mond bringen: Astrobotic, Intuitive Machines und Orbit Beyond, die wird neue technische Lösungen testen und wissenschaftliche Experimente der NASA an die Oberfläche des Mondes bringen. Es ist auch interessant zu bemerken, dass als Trägerraketen für PSA- und HALO-Module "kommerzielle Träger" angegeben sind. Dies können der fliegende Falke Heavy oder der Vulkanier, New Glenn oder Omega sein, die gerade erstellt werden, aber das bemannte Raumschiff "Orion" wird in der Entwicklung gezeigt Seit 2011 verfügt das Space Launch System (SLS) über eine superschwere Trägerrakete, bei der die Space-Shuttle-Technologie in großem Umfang zum Einsatz kommt.


Die zusammengebaute Zentraleinheit (zweite Stufe) SLS wird zum Testen an das nachstehende Raumfahrtzentrum geschickt John Stennis, NASA-Foto

Es werden bereits unbemannte Missionen vorbereitet, die sie mit Gateway durchführen wollen. Der von der Europäischen Weltraumorganisation HERACLES vorgeschlagene unbemannte Lander muss Proben von der Mondoberfläche an der Station aufbewahren, von wo aus Astronauten sie dann abholen können. Es wird sogar möglich sein, die Startbühne wiederzuverwenden, indem eine neue Landebühne und Treibstoffversorgung von der Erde geliefert werden. Es wird davon ausgegangen, dass der in der Mission enthaltene Rover sowohl von der Erde aus (mit einer Verzögerung von 1 Sekunde) als auch direkt von Astronauten vom Gateway aus gesteuert wird. Die Frage nach der Möglichkeit des Betankens und der Wiederverwendung bemannter Module wird ebenfalls untersucht .

Das letzte Treffen der multilateralen Koordinierungskommission der ISS, zu dem auch die Arbeiten an Gateway gehörten, fand am 6. August 2019 statt. Die NASA gab die Auswahl eines Auftragnehmers für die Herstellung von PSA bekannt, teilte das japanische Ministerium für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie mit nach Wegen suchen, um Habitabilität und logistische Möglichkeiten zu schaffen. Die kanadische Raumfahrtbehörde gab bekannt, dass sie nach der Ankündigung ihrer Teilnahme am Gateway-Projekt im Februar 2019 ein offizielles Suchverfahren nach Lieferanten für den Canadarm3-Manipulator eingeleitet hatte (die erste Version des Manipulators arbeitete an Shuttles, die zweite an der ISS). Die Europäische Weltraumorganisation teilte mit, dass sie die offizielle Genehmigung der Teilnehmerstaaten für die Schaffung eines international bewohnten I-HAB-Moduls, erweiterter Kommunikationsfähigkeiten, eines wissenschaftlichen Gateways und der folgenden Orion-Raumfahrzeug-Servicemodule einholen wolle (Kommandomodul wird von der NASA hergestellt, Servicemodul ist ESA). Und Roskosmos sagte, es werde ein Mehrzweck-Gateway-Modul für die Station produzieren. Im Dezember 2019 wurde bekannt , dass Roscosmos seine Bereitschaft bekräftigte, an weiteren Verhandlungen über das Stationsprojekt teilzunehmen.

Neue Funktionen

Die Station in der Mondumlaufbahn wird neue Probleme lösen. Erstens befindet sich die ISS, obwohl sie sich im Weltraum befindet und der kosmischen Strahlung ausgesetzt ist, unter Lichtbedingungen - sie wird von den Strahlungsgürteln der Erde bedeckt. Der erste bemannte Flug zur Station mit einer Landung auf dem Mond wird voraussichtlich etwa einen Monat dauern, und dies wird ein neuer Rekord für die Dauer einer Person außerhalb der Strahlungsgürtel sein - Apollo-Missionen dauerten etwas weniger als zwei Wochen, von denen die längste, Apollo 17 Verbrachte 147 Stunden in der Umlaufbahn des Mondes. Gleichzeitig hatten Astronauten Glück - Sonneneruptionen traten während der Missionen nicht auf . Bis jetzt ist es unmöglich, die Zeit und Richtung des Ausstoßes der Sonne genau vorherzusagen, so dass lange Verschiebungen an der Mondstation durchaus mit ihnen kollidieren können. In diesem Fall müssen Astronauten höchstwahrscheinlich das maximal geschützte Abteil, den Orion, als Zufluchtsort nutzen. Berechnungen für das Apollo-Programm zufolge können Astronauten in einem dickwandigen Befehlsmodul auch bei einem sehr starken Sonnensturm einsatzbereit bleiben und die Mission sicher abschließen. Aber echte Erfahrung kann wichtige Daten liefern, um die Berechnungen zu verdeutlichen.


Astronauten des 22. Kaders (Rekrutierung 2017) bei der Abschlussfeier am 10. Januar dieses Jahres. Sie haben die Möglichkeit, an Gateway zu arbeiten.

Darüber hinaus unterscheidet sich die Funktionsweise der ISS bei all ihren Vorzügen stark von dem, was auf einem interplanetaren Schiff passieren wird. Die Station erhält eine große Anzahl von Vorräten von der Erde und gibt diese nicht sehr sparsam aus. Astronauten und Astronauten essen Fertiggerichte in Einwegverpackungen, wechseln Kleidung, werfen gebrauchte weg und verwenden Einweghygieneprodukte. Im Jahr 2018 lieferten Frachtschiffe mehr als 28 Tonnen Vorräte an die ISS und verbrannten vergleichbare Mengen an Trümmern in der Atmosphäre. Selbst im schlimmsten Fall können Sie schnell an Bord des Schiffes gehen und an diesem Tag nach Hause zurückkehren. Eine mondnahe Station kann zum Testfeld für schlanke Technologien und maximal geschlossene lebenserhaltende Systeme werden. Nach dem Training unter relativ komfortablen Bedingungen, bei dem es noch möglich ist, innerhalb von drei Tagen zur Erde zurückzukehren, können die technologischen Entwicklungen Lösungen für interplanetare Flüge generieren, wenn es Monate dauern wird, bis die Erde erreicht ist. Es ist merkwürdig, dass sie jetzt den Müll bei Gateway in Logistikmodule aufteilen, was die Notwendigkeit zur Lösung des Problems der langen Lagerzeit aufwirft (die Anforderungen geben Zeiträume von bis zu drei Jahren an). Aber Alternativen sind möglich - im Apollo-Programm wurde die dritte Stufe der Saturn-V-Rakete absichtlich gegen den Mond gedrückt, um den Aufprall seismischer Sensoren aufzuzeichnen, die bei früheren Expeditionen installiert wurden. Theoretisch hindert nichts daran, Frachtschiffe mit Müll auf den Mond zu werfen, um ihn nicht nur zuverlässig zu entsorgen, sondern auch wissenschaftliche Daten zu sammeln.

Trotz der Tatsache, dass automatische interplanetare Stationen nicht so selten zum Mond fliegen, wird das Erscheinen einer Person in der Umlaufbahn die Anzahl der wissenschaftlichen Geräte und Experimente um Größenordnungen erhöhen, einfach weil mehr Geld für bemannte Programme ausgegeben wird. Bisher soll die Station besucht werden, anders als bei der permanent bewohnten ISS, die Besatzungen werden einmal im Jahr für 30-60 Tage eintreffen, aber dies wird immer noch eine ernsthafte Wiederbelebung der wissenschaftlichen Programme verursachen. Zusätzlich zur geologischen Forschung sind bereits Experimente mit Materialien geplant (die von den Landeplätzen geliefert werden), die es ermöglichen, mit Technologien für den Bau und Betrieb einer Basis auf der Mondoberfläche zu experimentieren. Es ist auch logisch, botanische, zoologische und medizinische Experimente durchzuführen. Und die Tatsache, dass die Station weit entfernt von terrestrischen Störungen sein wird, wird astronomische Forschung ermöglichen.


Umlaufbahn und Kraftstoffverbrauch für Übergänge, Quelle

Und schließlich kann die Station in ferner Zukunft als Ausgangspunkt für das Marsschiff dienen. Es hat eine sehr geeignete Umlaufbahn - im Apozentrum (dem vom Mond am weitesten entfernten Punkt) ist es weit von der Gravitationsquelle des Mondes und der Erde entfernt, und es werden keine leistungsstarken Motoren und kein hoher Kraftstoffverbrauch benötigt, um zum Mars zu gelangen. Und wenn die Station dauerhaft bewohnt ist, ist dies ein großartiger Ort, um ein interplanetares Schiff zu bauen - neue Module können empfangen und überprüft werden, und die Besatzung muss für den Flug nur in dem vorbereiteten und getesteten Raumschiff Platz nehmen. Dies ist jedoch eine Frage der Zukunft, bei Missionen, die bis 2028 nur auf dem Mond landen sollen.

Material für die Zeitschrift "Universe, Space, Time" , erschienen in der Autorenausgabe.