Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Artemis I to nie tylko krok w kierunku powrotu na Księżyc, ale przede wszystkim pierwszy zintegrowany test systemów eksploracji kosmosu: statku kosmicznego Orion, rakiety Space Launch System (SLS) i systemów naziemnych w Kennedy Space Center na Cape Canaveral na Florydzie. Pierwsza z serii coraz bardziej skomplikowanych misji, Artemis I będzie testem lotu bezzałogowego. Podczas lotu statek kosmiczny wystartuje na najpotężniejszej rakiecie na świecie i poleci dalej niż jakikolwiek statek kosmiczny zbudowany dla ludzi. Będzie podróżować ponad 450 000 km od Ziemi i tysiące kilometrów poza Księżyc w ciągu około 4 do 6 tygodni misji. Orion pozostanie w kosmosie dłużej niż jakikolwiek statek dla astronautów bez dokowania do stacji kosmicznej i wróci na Ziemię.

Opuszczenie Ziemi

SLS i Orion wystartują z kompleksu startowego 39B w zmodernizowanym porcie kosmicznym NASA w Kennedy Space Center na Florydzie. Rakieta SLS jest przeznaczona do misji poza niską orbitę okołoziemską, do przewożenia załogi lub ładunku na Księżyc i dalej. Statek napędzany jest przez parę pięciosegmentowych dopalaczy i cztery silniki RS-25, rakieta osiągnie okres największego przeciążenia atmosferycznego w ciągu 90 sekund. Po odrzuceniu dopalaczy, stopień podstawowy oddzieli się od statku kosmicznego. Gdy statek okrąży Ziemię, rozwinie panele słoneczne, a przejściowy etap napędu kriogenicznego (Interim Cryogenic Propulsion Stage, ICPS) pchnie Oriona siłą potrzebną do opuszczenia orbity Ziemi i podróży w kierunku Księżyca. Następnie Orion oddzieli się od ICPS w ciągu około 2 godzin po wystrzeleniu. ICPS rozmieści następnie szereg małych satelitów, znanych jako CubeSats, w celu przeprowadzenia kilku eksperymentów i demonstracji technologii.

W drodze na Księżyc

Podczas lotu Oriona z orbity Ziemi w stronę Księżyca, będzie on napędzany przez moduł serwisowy dostarczony przez Europejską Agencję Kosmiczną, który będzie dostarczał główny system napędowy i energię dla statku kosmicznego (a także powietrze i wodę dla astronautów w przyszłych misjach). Orion przejdzie przez pasy radiacyjne Van Allena, przeleci obok konstelacji satelitów Globalnego Systemu Pozycjonowania (GPS) i nad satelitami komunikacyjnymi krążącymi na orbicie Ziemi. Aby kontaktować się z kontrolą misji w Houston, Orion przełączy się z systemu satelitów śledzących i przekazujących dane NASA i będzie komunikował się za pośrednictwem sieci Deep Space Network. Podróż na Księżyc potrwa kilka dni, podczas których inżynierowie ocenią systemy statku kosmicznego i w razie potrzeby poprawią jego trajektorię. Orion przeleci około 100 km nad powierzchnią Księżyca, a następnie użyje siły grawitacji Księżyca, aby wprawić Oriona w nową głęboką retrogradację (wsteczną lub odwrotną orbitę) około 70 000 km od Księżyca. Statek pozostanie na tej orbicie przez około 6 dni, aby zebrać dane i umożliwić kontrolerom misji ocenę jego osiągów. W tym czasie Orion będzie podróżować po orbicie wstecznej Księżyca, czyli w odwrotnym kierunku niż Księżyc porusza się wokół Ziemi.

Powrót na Ziemię

W drodze powrotnej na Ziemię Orion wykona kolejny bliski przelot nad powierzchnią Księżyca, tj. ok. 100 km, a następnie użyje innego precyzyjnie zsynchronizowanego silnika z modułu serwisowego zapewnianego przez Europejską Agencję Kosmiczną, aby przyspieszyć z powrotem w kierunku Ziemi. Manewr ten ustawi statek na trajektorii, która pozwoli wejść w atmosferę naszej planety przy prędkości 11 kilometrów na sekundę i temperaturze około 2760 stopni Celsjusza. Około 10 października 2022 roku po przebyciu odległości bliskiej 21 milionów kilometrów, misja zakończy się testem zdolności Oriona do bezpiecznego powrotu na Ziemię, czyli statek wykona precyzyjne lądowanie w zasięgu statku ratunkowego u wybrzeży Baja na wodach Kalifornii (USA). Po wodowaniu Oriona, nurkowie z US Navy i zespoły operacyjne z NASA Exploration Ground Systems zbadają statek pod kątem ewentualnych zagrożeń, a następnie podłączą liny holownicze. Kapsuła zostanie odholowana na pokład statku ratunkowego.

Przyszłe misje

Dzięki tej pierwszej misji eksploracyjnej NASA będzie mogła prowadzić kolejne projekty skoncentrowane na ludzkiej eksploracji w głębokim kosmosie – astronauci będą budować i rozpoczynać testowanie systemów w pobliżu Księżyca potrzebnych do misji na powierzchni Srebrnego Globu oraz poszukiwań innych ciał niebieskich znajdujących się dalej od Ziemi, w tym Marsa. Drugi lot zabierze załogę na inną trajektorię i przetestuje krytyczne systemy Oriona z ludźmi na pokładzie. Rakieta SLS będzie ewoluować od początkowej konfiguracji zdolnej do wysłania ponad 26 ton metrycznych (jednostka podstawowa układu MTS, legalna, lecz poza układem jednostek SI) na Księżyc, do końcowej konfiguracji, która może wysłać co najmniej 45 ton metrycznych. Razem, Orion, SLS i systemy naziemne w Kennedy Space Center będą w stanie sprostać najtrudniejszym potrzebom załogi i misji ładunkowych w dalekim kosmosie. Przyszłe misje eksploracyjne z załogą na pokładzie Oriona będą się gromadzić i zadokować za pomocą stacji kosmicznej Gateway (wcześniejsze nazwy: Deep Space Gateway, DSG; Lunar Orbital Platform-Gateway, LOP-G). Gateway to planowana załogowa stacja kosmiczna, która zostanie umieszczona w przestrzeni w pobliżu Księżyca (tzw. cis-lunar). Będzie następcą obecnie użytkowanej Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). NASA i jej partnerzy wykorzystają stację do operacji w głębokim kosmosie, w tym misji do Księżyca i na Księżyc, przy malejącej zależności od Ziemi. Korzystając z orbity księżycowej, zdobędziemy doświadczenie niezbędne do rozszerzenia eksploracji człowieka dalej w Układzie Słonecznym niż kiedykolwiek wcześniej.

Opracowano na podstawie:
Around the Moon with NASA’s First Launch of SLS with Orion
Launch Preparations Remain on Track, Weather 70% Favorable