Nasa har planer om at sætte et modul, der er i kredsløb omkring månen, som et springbræt for missioner til den røde planet – og ud over
Lør 22 Sep 2018 14.00 BST
Kunstnerens gengivelse af Gateway i månens bane, med Orion-rumfartøj på tilgang.
Foto: Boeing
Rumfart vil markere en vigtig milepæl i år, når Nasa fejrer 50-årsdagen for AMERIKANSKE astronauter at nå månen. I December 1968 Frank Borman, Jim Lovell og Bill Anders – på Apollo 8 – hen over månens overflade og erobrede lyse blå billeder af Jorden stiger over den grå sletter på månen. Det var en af de mest dramatiske rum-missioner, der nogensinde er fløjet. Bemandede landinger, der blev fulgt på, men efter et par år, USA har mistet interesse i månens plads flyvninger.
Men nu er Nasa har afsløret planer om at vende tilbage til Månen og har bedt Eu-forskere og industriens ledere til at slutte sig til agenturet i en dristig plan, der tager sigte på at genstarte menneskeheden erobring af solar system – i form af en international bemandet station, der vil i kredsløb om månen inden for det næste årti.
Den foreslåede station, Månens Orbital Platform-Gateway – kendt som Gateway – vil give astronauter til at udvikle teknikker, der vil åbne op for månens overflade til efterforskning og udnyttelse. På samme tid, stationen vil hjælpe mennesker med at finpudse overlevelse færdigheder i dybe rum, som forberedelse til fremtidige bemandede missioner til Mars, siger Nasa.
At tage del i stationens anlæg ville koste Europa mere end £1 mia og en beslutning om at blive involveret, vil blive truffet på et møde i European science ministre næste år. Hvis ministrene give grønt lys, den Europæiske rumorganisation (Esa), som Storbritannien er et centralt medlem – så ville tilslutte sig andre internationale partnere, at Nasa er at rekruttere til dens Gateway-projektet. Disse omfatter den plads, agenturer, Rusland, Canada og Japan.
“Det væsentlige, Gateway vil være en robot forpost, som vil blive besøgt af grupper af astronauter – i første omgang uger, og derefter i flere måneder ad gangen,” siger David Parker, leder af den bemandede rumfart og robot efterforskning for Esa og en ivrig fortaler for projektet. “De lærer, hvordan man overlever i det dybe rum og beskæftige sig med problemer som stråling og meteoritter. På samme tid vil de også direkte robot håndværk, der vil udforske månens overflade.”
En go-ahead til Gateway vil også sætte en stopper for den pause i den bemandede udforskning af rummet, der har varet i næsten et årti. Da jordforbindelse af rumfærgen, rumflyvninger har været begrænset til lanceringer af Ruslands Soyuz-rummet kapsel, som bruges til at færge mandskab og forsyninger til den Internationale rumstation (ISS), og de få opgaver, der træffes af taikonauts på Kinas nye rumfartøjer.
Gateway bør ændre det – og det vil den gøre ved at drage fordel af et betydeligt fremskridt i forhold til US space engineering, som vil opstå, når Nasa begynder flyvninger med sin nye deep-space kapslen, Orion, og dens launcher, Space Launch System i et par år. Disse vil udgøre de centrale dele af Gateway sammen med moduler svarende til dem, der nu anvendes som butikker og mandskabsrummene på ISS (se boks), selvom Nasa understreger Gateway vil være betydeligt mindre end deres nuværende Jorden kredsende rumstation.
Og nøglen til drift af deres månens station vil blive udvinding, fra månens jord, mineraler, kemikalier, og – vigtigst af alt – vand. “Nye undersøgelser tyder på, kometer og asteroider har bombarderet månen for milliarder af år, deponering af vand i form af is – på sin polære regioner,” sagde Mahesh Anand, læser i planetary science og efterforskning på det Åbne Universitet.
Videnskabsmænd som Anand mener, at det bør være muligt at bruge vand til at slukke månen i en tankstationen for længerevarende missioner til Mars og videre ud. Isen ville være høstet, smeltet og electrolysed – bruger strøm genereret af solpaneler – i sin brint og ilt komponenter. “Kan du så bruge på, at hydrogen og oxygen som væske propellents,” tilføjede Anand. “Det er, hvad drevet space shuttle’ s vigtigste motorer efter alle. Så kunne du bruge månen som en tankning indlæg til magten rumskibe til Mars.”
Det er fortsat et fjernt mål. Til en start, har astronomer ikke har præcise oplysninger om de mest lovende steder for at finde vand på månen. At finde disse kilder vil ikke være nemt, men ikke umuligt – tak til Gateway. Det vil i kredsløb om månen fra en højde af et par hundrede miles fra astronauter vil styre robotten rovers fjernt og sende dem ruller over månens overflade til at lokalisere områder rige på vand-is. Prøver, der kunne endda blive sendt tilbage til rumstationen af ubemandede rumfartøjer.
Forskere ved Esa arbejder allerede med Canadiske og Japanske plads agenturer til at forberede en robot mission kaldet Herakles, som ville rejse til månen engang i næste årti, og som vil bruge Gateway ‘ en som en halvvejs hus til at gemme månens prøver, før de bliver sendt tilbage til Jorden. “Det vil være meget lettere at køre en robot rover fra en højde af kun et par hundrede km over månen end den Jord, som er 250,000 km væk,” siger Anand. “Det tager kun en brøkdel af et sekund at sende et signal og få et svar. Derimod ville det tage adskillige sekunder, hvis du er på Jorden, hvilket gør kontrol af lunar rover meget, meget sværere.”
Europæiske astronauter for nylig guidede en automatiseret rover på Jorden ved hjælp af kontrol i ISS – som kredser omkring Jorden i nogenlunde samme højde som Gateway ville i kredsløb om månen. Teknologien er derfor allerede godt testet, siger Esa.
“Månen har ligget stort set uforstyrret i de sidste 4.5 milliarder år,” siger Parker. “Det er et museum, der i vores solsystem. Og ja, vi besøgte det, når vi kortvarigt landede Apollo-rumskib der. Men det var ikke det samme som at gå til et museum, på vej lige til gavebutik og så forlader. Det er den støvede hjørner af et museum, hvor du finder den virkelig interessant ting – og det er, hvor vi kommer til at gå med Gateway.”
Denne pointe bakkes op af James Carpenter, medlem af Esa ‘ s lunar udforskning team. “Den store videnskabelige betydning af Gateway vil uden tvivl komme fra den måde, vil det åbne op for adgang til månens overflade,” siger han. “Men der er mange andre områder af forskning, som vil gavne.
Apollo astronauter tog i dybe rum, men de missioner, der varede et par dage. Vi taler om at bruge måneder på Gateway
“Vi vil være i stand til at studere virkningen af stråling på den menneskelige fysiologi, og vi vil være i stand til at samle støv partikler, der kommer fra asteroider eller kometer eller eventuelt objekter uden for vores solsystem. Vi vil være i stand til at studere samspillet mellem solen og månen med Jordens magnetosfære. Gateway vil også være ideel til at lancere lille CubeSat satellitter og andre enheder, der kunne åbne op for udforskning af solsystemet.”
Tømrer, siger Esa har for nylig afholdt en workshop for at måle Europæiske forskere har interesse i at deltage Gateway. “Omkring 250 kom sammen, og siden da har vi modtaget en lang række forslag til at gøre videnskab på stationen. Der er en enorm begejstring i Europa for dette projekt. Det er en reel mulighed for at gøre den slags videnskab, der har ikke været muligt før nu.”
Astronomer er også ivrige efter at bruge Gateway som en platform til samling af deep-space observatorier, navnlig for at studere lavfrekvente radiobølger, der kan give nye indsigter i det tidlige univers ikke længe efter sin big bang fødsel 13.8 milliarder år siden. Disse lavfrekvente bølger er svært at observere i nærheden af Jorden på grund af indblanding fra menneskelige kilder.
Hertil kommer, at Gateway ‘ s placering vil tage det langt uden for Jordens beskyttende magnetfelt og vil forlade astronauter udsættes for langt mere intens stråling, end der er oplevet på ISS. Dette vil give vigtige muligheder for at undersøge de langsigtede virkninger af stråling på mennesker i det dybe rum. “Vi vil ende med at omsætte denne erfaring mod den menneskelige missioner til Mars,” siger William Gerstenmaier, en associate administrator på Nasas hovedkvarter i Washington.
Dette punkt er bakket op af Parker. “Vi er nødt til at lære at arbejde i lange perioder op der. Apollo-missioner fandt astronauterne i dybe rum, men de varede kun et par dage. Vi taler om at bruge måneder på Gateway i den sidste ende, og hvis du ønsker at gå til Mars, vil du nødt til at tilbringe et år i deep space. Så vi er nødt til at lære at leve i vores baghave – i nærheden af månen – før de går på længere rejser.”
Det kritiske punkt om Gateway projektet er, at det ikke afhænger af nye eller uprøvede teknologier, siger Tømrer. “En enorm ekspertise, der var opbygget under design og samling af den Internationale rumstation. Vi kender de risici, der er involveret i at bygge en rumstation og de teknologier, der skal sikre, at byggeriet vil gå glat. Det gør os meget overbeviste om, at portalen vil ske, og at det vil virke.”
Et vigtigt spørgsmål er imidlertid fortsat. Hvis Europa er enige om at slutte sig til Nasa i Gateway for at blive involveret i udforskningen af månens overflade, vil en Europæisk astronaut – muligvis en Britisk en – kommer til at flyve til månen i den nærmeste fremtid? Parker er forsigtig. “Det er noget, vi vil sigte efter, men [det] vil afhænge af forhandlinger med vores internationale partnere.”
Kort sagt, vi kan have til at vente lidt længere for at se en Brit vej til månen.
En kunstners gengivelse af Orion-rumfartøj over Jorden. Foto: Den Europæiske Rumorganisation
Gateway og Orion: giant steps er, hvad du tager…
Det centrale element i projektet Gateway mission vil være Orion-kapsel, der nu bliver bygget af plads ingeniører. Det er designet til at tage en besætning af fire mennesker over kredsløb om Jorden og ind i deep space. Orion har to centrale komponenter: for det første, en kommando-modulet, for at foretage en astronauter. Dette er ved at blive bygget af Lockheed Martin. Den anden komponent vil beis Orion er en service modul, der vil give effekt og fremdrift for den vigtigste håndværk. Det er ved at blive udviklet af European Space Agency (Esa.
Orion ‘ s første bemandede flyvning er planlagt til at finde sted inby 2023. Når du er i drift, kapsler vil blive sprængt ud i rummet på USA ‘ s nye generation af high-powered raketter, Space Launch System, som er designet til at sende tunge nyttelast mod månen og planeter. SLS-raketter vil også transport de moduler, der samles til at danne Gateway i månens bane. Disse vil være baseret på moduler – som Esa ‘ s Columbus modul – at holde butikker, skal indeholde forsknings-udstyr og giver soverum for besætningen, der nu arbejder på den Internationale rumstation.
I sidste uge annoncerede Nasa, at en Gateway vil være udstyret med to moduler til hus astronauter, en tilvejebringes af de Forenede Stater, og den anden af Nasa ‘ s internationale partnere. Betingelserne vil blive trangt, men alligevel. Som det forventes i øjeblikket, Gateway vil have 1,942 kubikfod beboelige volumen, i forhold til 13,696 kubikfod på ISS.
“Gateway moduler vil også nødt til at være meget lettere end dem, der er på ISS, fordi de bliver nødt til at være sprængt meget længere ud i rummet,” siger Esa ‘ s direktør, David Parker. “Hertil kommer, at de moduler, der vil blive flyttet rundt i rummet ved hjælp af ion-motorer raketter snarere end kemiske raketter. Brændstof forbrug af ion-motorer er meget lavere end kemiske raketter. Versioner af ion-motorer med den slags fremstød, vi bliver nødt til Gateway endnu ikke er blevet bygget, men er under udvikling og forventes at være færdig i god tid til den station konstruktion.”