Nie tak łatwo na Księżyc

Dziś wpis inspirowany artykułem z ArsTechnica. Artykuł opisuje bolączki NASA związane z planem lądowania na Księżycu. Jednym z głównych problemów jest wybranie takiej architektury by szanse na ten lot były jak największe. W szczególności chodzi o lądownik. NASA rozważała trzy opcje:

  • monolityczny lądownik – coś co w całości ląduje i startuje z księżyca. Tego jeszcze nie było i raczej nie będzie – NASA szacuje że taki lądownik ważył by co najmniej 50 ton i po prostu nie ma rakiety która była by go w stanie dostarczyć na odpowiednią orbitę wokół Księżyca. SLS Block 1 jest zdecydowanie za słaby, SLS Block 1B także, pewnie mityczny SLS Block 2 byłby w stanie taki lądownik dostarczyć, ale szanse na powstanie tej rakiety są raczej niewielkie, a szanse na to by poleciała przed 2024 są absolutnie zerowe.
  • dwuczęściowy lądownik – coś podobnego do Apollo. Wtedy część która tylko ląduje ważyła by 32-38 ton a część która wraca 9-12 ton. Ale to rozwiązanie znowu rozbija się o rakietę nośną – SLS Block 1 jest w stanie co najwyżej wysłać 26 ton w okolice Księżyca. Druga najmocniejsza dostępna obecnie rakieta – Falcon Heavy w wersji jednorazowej jest w stanie wysłać jakieś 15 ton.
  • trzyczęściowy lądownik – moduł lądujący ważył by jakieś 15 ton, moduł wznoszący się z Księżyca następne 9-12 ton a moduł transferowy 12-15 ton. Mówiąc inaczej, jest to rozwiązanie #2 w którym moduł lądujący składa się z dwóch kawałków i w którym jeden z tych dwóch kawałków gubimy po drodze. Coś jak dwustopniowa rakieta.

Pewnie dało by się także zrobić czteroczęściową architekturę i zaoszczędziło by to następne parę ton, ale w wersji trzyczęściowej zaczynamy rozmawiać o masach które są osiągalne zarówno dla jedynej obecnie latającej rakiety o dużym udźwigu (Falcon Heavy) jak i dla planowanych rakiet. I właśnie o tym jest ten artykuł.

Naturalnym zwycięzcą wydaje się od razu Falcon Heavy – jest przetestowany, ma błogosławieństwo NASA, ma udźwig który wystarczył by do wysłania każdego z tych trzech kawałków w okolice Księżyca. Niestety problem jest ze strony SpaceX. Firma zamiast rzucić się na kontrakt NASA i rozpocząć prace nad trzyczęściowym lądownikiem który będzie się mógł połączyć z Orionem i który po jednym locie pójdzie do śmieci (bez obaw, zapłacą podatnicy), SpaceX zdecydował się swoją przyszłość związać ze Starship/SuperHeavy. Który teoretycznie jest czymś o czym NASA marzy – lądowanie na i start z Księżyca w jednym kawałku. Jednak po pierwsze praktycznie nikt w NASA nie wierzy w to że SpaceX się uda tą rakietę kiedykolwiek zbudować, a co dopiero przed 2024 rokiem, a  po drugie ta rakieta eliminuję potrzebę istnienia SLS i Oriona. A to łamie prawo które mówi że astronauci NASA poza niską orbitę Ziemi mogą wyłącznie podróżować Orionem wystrzelonym SLS’em. NASA ustalonego przez kongres prawa nie może łamać, więc Starship odpada. Hmm, to może przynajmniej Falcon Heavy? Ale tu też mamy problem – NASA chce by firmy uczestniczące w przetargu zaoferowały produkt z dostawą. Potencjalni konkurenci w przetargu – Northrop Grumman, Lockheed Martin i Blue Origin mają na deskach kreślarskich własne rakiety o dużym udźwigu i żadna z nich nie zaoferuje wysłania swojego kawałka lądownika za pomocą Falcona Heavy.

ULA planuje wersję “heavy” Vulcana – z sześcioma rakietami pomocniczymi i dwusilnikowym Centaurem będzie on w stanie wysłać w okolice Księżyca około 13 ton. Czyli pewnie dało by się nią wysłać wszystko oprócz modułu lądownika. I można założyć że właśnie o te elementy będzie walczył Lockheed Martin oferując wysłanie ich Vulcanem.

Blue Origin ma swój prototyp lądownika księżycowego, ale wersja jaką prezentowano nie jest w stanie wziąć ze sobą kilkunastotonowego ładunku. Trzeba by zrobić wersję z dwoma lub trzema silnikami i znacznie większymi zbiornikami paliwa. Zatankowana ważyła by pewnie w okolicach 15 ton.  Do tego New Glenn będzie za słaby by wysłać na Księżyc piętnastotonowy ładunek – szacuje się że udźwig będzie w okolicach 10-11 ton. Dlatego podejrzewa się że Blue Origin będzie próbował zaoferować moduł wznoszący się i może moduł transferowy.

Boeing teoretycznie mógłby sobie wyprodukować własną, prywatną wersję SLS’a i za jej pomocą wysłać każdy z tych elementów. Jednak biorąc pod uwagę trudności jakie ma Boeing z produkcją rakiet dla NASA, próba wciśnięcia między nie jednego lub dwóch własnych SLS’ów jest nierealna. Dlatego nie spodziewam się by Boeing walczył w tym przetargu o cokolwiek.

Northrop Grumman pracuje nad rakietą OmegA, ale jej udźwig będzie zdecydowanie za mały na wysłanie dowolnego z tych elementów. Dlatego istnieje możliwość że NG zaoferuje lot Falconem Heavy, jednak szanse na to są niewielkie – NG uważa SpaceX za konkurencję i raczej wybierze nie startowanie w przetargu niż użycie rakiety SpaceX.

Są oczywiście inne firmy, ale nie mają one wystarczających zdolności produkcyjnych lub istniejących produktów by być w stanie zaoferować coś co poleciało by w 2024 roku.

Mówiąc inaczej – może się skończyć na tym że NASA nie znajdzie nikogo chętnego na dostarczenie lądownika i przez to cały Artemis upadnie. Albo trzeba będzie zmienić strategię i zaoferować potencjalnemu producentowi lądownika lot jednym z SLS’ów (jako ładunek dodatkowy poza Orionem).

Właśnie – NASA powiedziała że każdy może sobie zamówić SLS’a od Boeinga ale pod warunkiem że nie wpłynie to na harmonogram produkcji SLS’ów dla NASA. Taki żarcik ze strony NASA…