W internetach pojawiła się zaktualizowana wersja prezentacji „Minimalna architektura załogowej misji na Marsa” ktorej autorami są pracownicy JPL i CalTech – Hoppy Price, John Baker i Firouz Naderi. Autorzy twierdzą że jedynym sposobem dotarcia na Marsa przy ograniczeniach budżetowych jakie ma (i będzie mieć) NASA jest rozdrobnienie tego celu:
- najpierw polećmy na Phobos
- potem polećmy na chwilę na Marsa (mniej niż miesiąc)
- w końcu polećmy na długi pobyt na Marsie (rok+)
Autorzy sugerują także wykorzystanie już obecnych technologii – pozwoli to na uniknięcie kosztownych i długotrwałych prac nad nowymi technologiami i rakietami. Cały pomysł polega na podzieleniu problemu dotarcia na Marsa na dwa osobne, mniejsze problemy – pierwszy to dolecenie w okolice Marsa a drugi to lądowanie i startowanie z Marsa. Do realizacji tych celów potrzebne są cztery „klocki Lego”:
- rakieta pozwalająca na wynoszenie odpowiedniej ilości ładunku na orbitę Ziemi i wysyłania ich w stronę Marsa
- system napędzania statków kosmicznych w czasie długich misji poza orbitę Ziemi
- miejsce w którym astronauci mogą mieszkać przez dłuższy czas
- system lądowania na i startowania z Marsa
Pierwszy etap zdobywania Marsa to wycieczka na Phobos – zajęła by ona około 2.5 roku, z czego astronauci spędzili by 300 dni na powierzchni tego księżyca Marsa. Celem jest przetestowanie systemu dostarczania ludzi na orbitę Marsa. Taka misja wymaga czterech lotów rakiety SLS. Pierwszy wyśle na orbitę Marsa dwa moduły – jeden to napędowy (napędzany hydrazyną), którego celem jest nadanie Orionowi + modułowi mieszkalnemu wystarczającej prędkości na powrót na Ziemię. Moduł ten będzie czekał na orbicie Marsa aż astronauci wyruszą w drogę powrotną. Drugi moduł to specjalny lądownik dla Phobos. Jest on bardzo ciekawym pomysłem, jako że musi wylądować nie tyle na powierzchni planety co raczej zacumować do modułu mieszkalnego który wyląduje na Phobos wcześniej. Tenże moduł mieszkalny miałby polecieć następną rakietą SLS. Ten fragment misji wydaje mi się niezwykle ryzykowny ale autorzy przechodzą nad nim do porządku dziennego. Trzeci lot SLS’a wyniesie na orbitę moduł mieszkalny (w nim astronauci mają mieszkać w czasie lotu na Marsa) i jednorazowy moduł napędowy (napędzany hydrazyną) którego celem jest wyhamowanie Oriona i modułu mieszkalnego tak by mógł wejść na orbitę Marsa. Ostatni lot SLS’a to Orion, który najpierw na orbicie Ziemi łączy się z modułem mieszkalnym i modułem napędowym a następnie za pomocą EUS (kawałek SLS’a) wszystko to zostaje wysłane na wycieczkę na Marsa. Do całej układanki brakuje tylko sposobu dostarczenia dwóch pierwszych ładunków na orbitę marsa – do tego celu ma zostać użyty nowo powstały moduł napędowy używający baterii słonecznych i silników jonowych (korzystających z efektu Hall’a). Czyli na całą wycieczkę potrzebujemy:
- cztery rakiety SLS, z czego jedna w wersji załogowej (105t) a trzy cargo (130t)
- dwa kosmiczne pchacze napędzane bateriami słonecznymi i używające silników z efektem Hall’a
- jeden moduł mieszkalny z opcją nóg i silników do lądowania na Phobos
- dwa moduły napędowe napędzane hydrazyną – jeden do wyhamowania i wejścia na orbitę Marsa a drugi do rozpędzenia i wyjścia z orbity Marsa
- jeden moduł transferowy którego zadaniem jest zabranie Oriona na Phobos i połączenie z modułem mieszkalnym
- jeden moduł mieszkalny do podróży na i z orbity Marsa
- jedna kapsuła Orion
Cała misja zajmie około 6 lat (od pierwszego startu SLS’a do lądowania Oriona na Ziemi). Ludzie muszą przetrwać w kosmosie około dwóch lat z czego niecały rok na powierzchni Phobos.
Krótka misja na Marsa wymaga dwóch dodatkowych startów SLS’a – ich celem jest wyniesienie na orbitę pojazdu do lądowania i startu z Marsa – pierwszy SLS wynosi ten pojazd na orbitę a drugi wynosi prawie 100% zatankowaną EUS, która potem łączy się lądownikiem i wysyła go na wycieczkę w stronę Marsa. W ten sposób unika się problemu budowy następnego, specjalnego modułu. Astronauci spędzili by większość czasu (ponad rok) orbitując wokół Marsa a na jego powierzchni byli by nie więcej niż miesiąc. Zamiast dwóch, potrzebne są trzy napędzane hydrazyną moduły napędowe – dodatkowy po to by przeskoczyć z niskiej orbity Marsa na wysoką. To dlatego że lądownik Marsjański by zmieścić się w maksymalnej masie którą może wynieść SLS ma paliwa tylko na wyskoczenie na niską orbitę Marsa i musi się tam połączyć z modułem który wyniesie go do miejsca gdzie czeka moduł mieszkalny i reszta złomu.
Długa misja na Marsa (prawie rok na powierzchni Marsa) wymaga 10 startów SLS’a. Sześć lotów jest potrzebne by wysłać na Marsa trzy kawałki które będą tam lądowały – jeden z niech to ten sam lądownik co w poprzedniej misji, ale dwa są nowe (choć pewnie w takim samym opakowaniu/z tym samym systemem lądowania): moduł z zapasami i łazikiem marsjańskim oraz moduł mieszkalny. Reszta misji wygląda identycznie jak w przypadku krótkiej misji na Marsa. Całość misji od startu pierwszej rakiety do lądowania astronautów zajmie prawie 10 lat.
Myślę że te plany są bliżej sci-fi niż czegoś co jest realne. Szanse na jakieś opóźnienia przy tak skomplikowanej choreograficznie misji są spore, prawdopodobieństwo poważnej awarii w ciągu 10 lat trwania misji prawie 100%. Czyli mówiąc inaczej należy raczej zapomnieć o tym żebyśmy kiedykolwiek polecieli na Marsa za pomocą rakiety SLS. Ma ona po prostu zbyt mały udźwig.
I tu mała dygresja na temat planowanego przez Muska BFR’a i BFS – NASA liczy że minimalna ilość ładunku jaki trzeba wysłać na wysoką orbitę Marsa by dało się wykonać taką misję to 400 ton. Z tego 155 ton to paliwo. Zakładając że Musk planuje wysłanie ludzi bez paliwa (produkcja na miejscu) to 300 tonowy BFR ma szanse wysłać taką ilość ładunku w stronę Marsa za trzema-czterema lotami zamiast 10 lotów SLS. To pozwoliło by skrócić czas całej misji do 3-4 lat (zakładając że w ciągu roku BFS jest w stanie wyprodukować wystarczająco paliwa by mieć jak wrócić na Ziemię). Można też oszczędzić sporo masy używając tego samego statku kosmicznego do wszystkiego – lotu na Marsa, lądowania na Marsie oraz powrotu z Marsa. Wymaga to znacznie więcej paliwa na Marsie, ale zakładamy że to da się wyprodukować. Dlatego plan Muska może pomimo swojego rozmachu być mniej sci-fi niż plany NASA. Mniej ruchomych części, mniej cumowań w kosmosie, krótszy czas misji i nie korzystanie z napędu elektrycznego (trwałość silników o dużym ciągu korzystających z efektu Hall’a nie jest w pełni opanowana). Oczywiście wypadało by najpierw wznowić loty Falcona 9 a potem pokazać Falcona Heavy… Podejrzewam że Musk nie spodziewał się że we wrześniu 2016 SpaceX będzie w tak dziwnym położeniu; miało być zupełnie inaczej – Falcon Heavy miał latać, pierwszy stopień Falcon 9 miał być rutynowo używany wielokrotnie. A tu mamy sytuację w której nic nie lata i nie zapowiada się na razie by cokolwiek miało w najbliższym czasie polecieć.
Aha – zapomniałem dodać że w kongresie pojawiła się ustawa nakazująca NASA przeanalizowanie czy obecny plan agencji ma sens – chodzi o misję przyciągnięcia w okolice Ziemi asteroidu. Senatorowie zastanawiają się w jak i sposób taka misja ma nas przybliżać do lądowania na Marsie i chcieli by żeby NASA przeanalizowała inne opcje. Celem NASA ma być rozszerzenie obecności człowieka poza niską orbitę Ziemi. Senatorowie pytają czy zyski naukowe związane z misją przyciągnięcia asteroidu uzasadniają jej koszty.
