Station Gateway: passage à la ligne lunaire, accès à la station martienne

Le débat sur la meilleure façon de s'étendre dans l'espace ne devrait pas s'atténuer même lorsque l'humanité aura maîtrisé le système solaire, mais passera au plan d'une histoire alternative: «Au début du 21e siècle, il était nécessaire de construire une base lunaire! Non, la station orbitale! Non, tous les efforts devaient être lancés sur Mars! »Quoi qu'il en soit, la principale direction du mouvement est désormais la station orbitale lunaire Lunar Orbital Platform - Gateway et atterrissant sur la lune depuis 2024.


Passerelle par l'artiste

Planifié

L'idée de "retourner sur la Lune" circule depuis longtemps dans les cercles spatiaux américains. Comme on dit, il n'y aurait pas de bonheur, mais le malheur a aidé. Le crash de la navette Columbia en 2003 a condamné la fermeture du programme, et la question évidente s'est posée de savoir où aller ensuite. En 2004, le président américain de l'époque a mis la NASA au défi d'étendre sa présence dans le système solaire. Le résultat fut le programme «Constellation» (Constellation), qui était censé retourner sur la Lune, et le but ultime était de voler vers Mars. Le programme n'a pas pu survivre à la fin du deuxième mandat de Bush et a été clôturé peu de temps après l'élection de Barack Obama. La nouvelle version du programme visait plus probablement Mars, et il a été proposé de «s'entraîner» avant le vol pour une mission de remorquage d'un astéroïde en orbite autour de la lune. Le nouveau président, Trump, a également déplacé le programme - l'objectif est maintenant de retourner sur la lune, et le moyen sera la station proche de la lune, après plusieurs renommées, appelée «plate-forme orbitale lunaire - passerelle» ou simplement passerelle. Mais en général, le programme s'appelait "Artemis". Le nom est symbolique car Artémis est la sœur d'Apollon et la déesse de la lune, et aussi parce que le but du programme est «l'atterrissage de la première femme et du prochain homme sur la lune».


Configuration de la station, printemps 2019, image de la NASA

À ce jour, deux modules ont été contractés et sont en cours de production. L'élément de puissance et de propulsion (EPI) est né d'une mission visant à rediriger un astéroïde. Il s'agit en fait d'un remorqueur à gros panneaux solaires et d'un turboréacteur électrique. Sa tâche sera de maintenir la passerelle dans une orbite de halo (une ellipse très allongée avec une hauteur de 3 000 à 70 000 km au-dessus de la lune). Le module Minimal Habitation (MHM), alias Habitation and Logistics Outpost (HALO), est basé sur les solutions technologiques du cargo Cygnus (vole vers l'ISS) et sera un petit compartiment scellé dans lequel il sera possible de vivre et de travailler. Le concept de la station est en cours de développement, donc plusieurs autres modules - logistiques (entrepôts), habités, fermant à clé, peuvent soit aller sur la lune, soit rester sur papier.

Pour la première fois, le budget de la NASA pour 2019 a introduit un poste de dépenses sur Gateway pour lequel le Congrès a alloué 450 millions de dollars (il est important de noter que quatre milliards ont été alloués pour la fusée d'appoint SLS et le navire Orion, qui volera vers cette station, pour 2019, et seulement ils ont déjà dépensé 30 milliards).

Plus récemment, l'alunissage était prévu pour 2028. Mais en mai 2019, le vice-président Mike Pence a annoncé un report de quatre ans de la "gauche", et maintenant 2024 est considéré comme l'objectif. Il convient de noter que ce sera l'année des élections américaines, qui se tiennent traditionnellement en novembre, et, selon que la NASA parvienne à respecter les délais, l'atterrissage sera soit une belle fin du mandat du vainqueur des élections de 2020, soit, étant donné que les projets spatiaux complexes s'efforcent constamment d'aller «à droite», ce sera au début du mandat du vainqueur des élections-2024. Après l'annulation de la Constellation d'Obama en 2009, un changement de président à la Maison Blanche peut être considéré comme un risque supplémentaire, mais avec chaque nouveau dollar dépensé, la probabilité d'une annulation ou d'un changement majeur dans le projet diminue.

Parallèlement, parallèlement aux structures rigides habituelles, des modules transformables (gonflables) sont également envisagés. Deux sociétés ont atteint le niveau de préparation le plus élevé: Bigelow Aerospace , dont le module a passé un test au sol de deux semaines à la NASA, et Sierra Nevada Corporation , qui a réussi avec succès des tests de trois jours. Malgré les soupçons compréhensibles concernant la sécurité des modules gonflables dans le vide spatial, de nombreuses années de tests parlent en leur faveur. En 2006 et 2007, le Bigelow Aerospace gonflable Genesis 1 et 2, volant avec succès jusqu'à présent, est entré en orbite. En 2016, le module gonflable BEAM a été installé sur l'ISS, qui fait déjà office d'entrepôt supplémentaire, malgré le fait qu'il était initialement destiné à être testé pendant seulement deux ans.

Parallèlement aux modules, d'autres équipements nécessaires sont en cours de développement. Un calcul théorique de l'orbite de la future station devrait vérifier les cubes 12U (de la taille d'un micro-ondes environ), qui pourraient déjà prendre l'avion en décembre 2020. À partir de 2021, il est censé lancer de petits véhicules d'atterrissage sans pilote de trois sociétés vers la Lune: Astrobotic, Intuitive Machines et Orbit Beyond, qui testera de nouvelles solutions techniques et apportera des expériences scientifiques de la NASA à la surface de la lune. Il est également intéressant de noter qu'en tant que véhicules de lancement pour les modules PPE et HALO, des «transporteurs commerciaux» sont indiqués, qui peuvent être le Falcon Heavy volant ou le Vulcan, New Glenn ou Omega qui sont en cours de création, mais le vaisseau spatial habité Orion sera lancé en cours de développement. depuis 2011, le lanceur ultra-lourd Space Launch System (SLS), qui a largement utilisé la technologie de la navette spatiale.


L'unité centrale assemblée (deuxième étage) SLS est envoyée pour test au centre spatial nommé d'après John Stennis, photo de la NASA

Des missions sans pilote sont déjà en cours de préparation, qu'elles prévoient de réaliser à l'aide de Gateway. L' atterrisseur sans pilote HERACLES proposé par l'Agence spatiale européenne devra stocker des échantillons de la surface lunaire à la station, d'où les astronautes pourront ensuite les récupérer. Il sera même possible de réutiliser la phase de décollage en lui livrant une nouvelle plate-forme d'atterrissage et un approvisionnement en carburant depuis la Terre. On suppose que le rover inclus dans la mission sera contrôlé à la fois depuis la Terre (avec un retard de 1 seconde) et directement par les astronautes depuis la passerelle. La question de la possibilité de ravitaillement et de réutilisation des modules habités est également à l'étude .

La dernière réunion de la commission de coordination multilatérale de l'ISS, qui comprenait les travaux sur la passerelle, s'est tenue le 6 août 2019. La NASA a annoncé la sélection d'un entrepreneur pour la production d'EPI, a déclaré le ministère japonais de l'Éducation, de la Culture, des Sports, des Sciences et de la Technologie du Japon. la recherche de moyens de fournir des opportunités d'habitabilité et de logistique. L'Agence spatiale canadienne a déclaré qu'après avoir annoncé sa participation au projet Gateway en février 2019, elle avait entamé un processus formel de recherche de fournisseurs pour le manipulateur Canadarm3 (la première version du manipulateur fonctionnait sur les navettes, la seconde sur l'ISS). L'Agence spatiale européenne a informé qu'elle sollicitait l'approbation officielle des États participants pour la création d'un module I-HAB international habité, de capacités de communication avancées, d'une passerelle scientifique et des modules de service de vaisseau spatial Orion suivants (le module de commande est fabriqué par la NASA, le module de service est l'ESA). Et Roskosmos a déclaré qu'il allait produire un module de passerelle polyvalent pour la station. En décembre 2019 , la nouvelle est apparue que Roscosmos a confirmé sa volonté de participer à de nouvelles négociations sur le projet de station.

De nouvelles fonctionnalités

La station sur l'orbite lunaire résoudra de nouveaux problèmes. Tout d'abord, l'ISS, bien qu'il soit dans l'espace et exposé au rayonnement cosmique, est dans des conditions lumineuses - il est couvert par les ceintures de rayonnement de la Terre. Le premier vol habité vers la station avec un atterrissage sur la lune devrait durer environ un mois, et ce sera un nouveau record pour la durée d'une personne en dehors des ceintures de rayonnement - les missions Apollo ont duré un peu moins de deux semaines, dont la plus longue, Apollo 17 », A passé 147 heures en orbite lunaire. Dans le même temps, les astronautes ont eu de la chance - les éruptions solaires n'ont pas eu lieu pendant les missions. Jusqu'à présent, il est impossible de prédire avec précision l'heure et la direction de l'éjection vers le Soleil, de sorte que de longs décalages à la station proche de la lune pourraient bien entrer en collision avec eux. Dans ce cas, les astronautes devront très probablement utiliser le compartiment protégé maximum, l'Orion, comme refuge. Les calculs effectués pour le programme Apollo indiquent que dans un module de commande à parois épaisses, même en cas de très forte tempête solaire, les astronautes pourront rester opérationnels et terminer la mission en toute sécurité. Mais l'expérience réelle peut apporter des données importantes pour clarifier les calculs.


Astronautes de la 22e équipe (recrutement 2017) lors de la cérémonie de remise des diplômes le 10 janvier de cette année. Ce sont eux qui ont la chance de travailler sur Gateway

De plus, avec tous ses mérites, le fonctionnement de l'ISS est très différent de ce qui se passera sur un navire interplanétaire. La station reçoit un grand nombre de fournitures de la Terre et ne les dépense pas très économiquement. Les astronautes et les astronautes mangent des aliments prêts à l'emploi dans des emballages jetables, changent de vêtements, jettent les vêtements usagés, utilisent des produits d'hygiène jetables. En 2018, les cargos ont livré plus de 28 tonnes de fournitures à l'ISS et brûlé des quantités comparables de débris dans l'atmosphère. Même dans le cas du pire accident, vous pouvez monter rapidement à bord du navire et rentrer chez vous ce jour-là. Une station proche de la lune peut devenir un terrain d'essai pour les technologies lean et les systèmes de maintien en vie fermés au maximum. Après avoir travaillé dans des conditions assez confortables, quand il est encore possible de retourner sur Terre dans les trois jours, les développements technologiques pourront générer des solutions pour les vols interplanétaires, quand il y aura des mois de vol vers la Terre. Il est curieux que maintenant ils vont mettre les ordures de Gateway dans des modules logistiques, ce qui entraîne la nécessité de résoudre le problème de son long stockage (les exigences indiquent des périodes allant jusqu'à trois ans). Mais des alternatives sont possibles - dans le programme Apollo, la troisième étape de la fusée Saturn V a été délibérément poussée contre la Lune afin d'enregistrer l'impact par des capteurs sismiques installés lors d'expéditions précédentes. Théoriquement, rien n'empêche de laisser tomber des cargos avec des ordures sur la lune, non seulement en les jetant de manière fiable, mais également en collectant des données scientifiques.

Malgré le fait que les stations interplanétaires automatiques volent vers la lune pas si rarement, l'apparition d'une personne en orbite augmentera le nombre d'équipements scientifiques et d'expériences par ordre de grandeur simplement parce que plus d'argent est dépensé pour les programmes habités. Jusqu'à présent, la station est censée être visitée, contrairement à l'ISS habitée en permanence, les équipages arriveront pendant 30 à 60 jours une fois par an, mais cela provoquera encore une sérieuse relance des programmes scientifiques. En plus de la recherche géologique, des expériences sont déjà prévues à l' aide de matériaux (livrés depuis les sites de débarquement) qui permettront d'expérimenter des technologies pour la construction et l'exploitation d'une base à la surface lunaire. Il est également logique de mettre en place des expériences botaniques, zoologiques et médicales. Et le fait que la station sera loin des interférences terrestres permettra des recherches astronomiques.


Orbite et consommation de carburant pour les transitions, source

Et enfin, dans un avenir lointain, la station peut servir de point de départ pour le navire martien. Il a une orbite très appropriée - dans l'apocentre (le point le plus éloigné de la Lune), il est situé loin du puits gravitationnel de la Lune et de la Terre, et des moteurs puissants et une consommation de carburant élevée ne sont pas nécessaires pour aller sur Mars. Et si la station devient habitée en permanence, ce sera un excellent endroit pour construire un navire interplanétaire - de nouveaux modules peuvent être reçus et vérifiés, et l'équipage n'aura qu'à prendre place dans le vaisseau spatial préparé et testé pour le vol. Mais c'est une question d'avenir, dans des missions proposées jusqu'en 2028 n'atterrissant que sur la lune.

Matériel préparé pour la revue "Universe, Space, Time" , publiée dans l'édition de l'auteur.