Lunar Orbital Platform-Gateway:ο επόμενος διαστημικός σταθμός θα περιστρέφεται γύρω από τη Σελήνη
Απόσταση 410.000 χλμ. Τόσο μακριά θα είναι οι αστροναύτες όταν ζουν σε έναν νέο διαστημικό σταθμό που πρόκειται να κατασκευαστεί σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη. Για να το θέσουμε στο πλαίσιο, θα μπορούσατε να χωρέσετε 30 πλανήτες μεγέθους Γης σε αυτήν την απόσταση.
Επί του παρόντος, η «Σεληνιακή Τροχιακή Πλατφόρμα-Πύλη» θα οδηγήσει τους ανθρώπους πιο μακριά από τη Γη από ποτέ. Γνωστός ως Gateway για συντομία, και παλαιότερα ονομαζόμενο Deep Space Gateway, ο διαστημικός σταθμός αναπτύσσεται από τη NASA και άλλες διαστημικές υπηρεσίες, συμπεριλαμβανομένης της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (ESA) και της Roscosmos της Ρωσίας.
Θα αντικαταστήσει τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS), ο οποίος γιορτάζει 20 χρόνια στο διάστημα αυτόν τον μήνα. Ενώ η μοίρα του ISS κρέμεται από την ισορροπία, ένα πράγμα είναι σίγουρο – ο Λευκός Οίκος ζήτησε από τη NASA να σταματήσει τη χρηματοδότηση του ISS το 2025. Αντίθετα, η κυβέρνηση Τραμπ θέλει η διαστημική υπηρεσία να επικεντρώσει τις προσπάθειές της στην επιστροφή στη Σελήνη και στη συνέχεια στον Άρη. Και εκεί μπαίνει το Gateway.
Διαβάστε περισσότερα:
- Πέντε πράγματα που έχει κάνει ο ISS για εμάς
- Μετά τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό - τι ακολουθεί;
«Η πύλη αναπτύχθηκε για να μεταφέρει τους ανθρώπους πέρα από τη χαμηλή τροχιά της Γης και έξω στον κόσμο», λέει ο Δρ Τζέιμς Κάρπεντερ, ένας επιστήμονας της ESA που εργάζεται στον νέο διαστημικό σταθμό. «Η ιδέα είναι ότι παρέχει μια υποδομή για μελλοντική εξερεύνηση και κάπου μπορούμε να μάθουμε πώς να ζούμε και να εργαζόμαστε στο βαθύ διάστημα». Ενώ ο ISS πετά σε χαμηλή τροχιά της Γης, μόλις 400 χιλιόμετρα (250 μίλια) πάνω από τα κεφάλια μας, η Πύλη θα βρίσκεται εκατοντάδες χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά.
Το Gateway θα κάνει την επιφάνεια της Σελήνης ένα σύντομο άλμα για τους αστροναύτες, επιτρέποντάς τους να εξερευνήσουν όσο ποτέ άλλοτε και δημιουργώντας μια νέα γενιά Moonwalkers στη διαδικασία. Θα επιτρέψει επίσης σε ένα νέο κύμα επιστημονικών πειραμάτων να διερευνήσει μερικά από τα μυστήρια του βαθέως διαστήματος. Μακροπρόθεσμα, ελπίζουμε ότι το Gateway θα λειτουργήσει ως σταθμός εξυπηρέτησης για διαστημόπλοια που μεταφέρουν αστροναύτες στον Άρη και πέρα από αυτήν.
Αλλά η κατασκευή ενός διαστημικού σταθμού διέξοδος στη σεληνιακή τροχιά είναι γεμάτη προκλήσεις. Πώς τραβάτε τόνους υλικού μέχρι τη Σελήνη; Πώς κρατάτε τους αστροναύτες ασφαλείς; Σε αντίθεση με εκείνους στο ISS, οι αστροναύτες στο Gateway δεν θα προστατεύονται από την κοσμική ακτινοβολία από το μαγνητικό πεδίο της Γης. Και δεν μπορούν απλώς να μεταφερθούν στο σπίτι αν κάτι πάει στραβά. Στο ISS, μπορούν να επιστρέψουν σε ώρες. Το ταξίδι μεταξύ Γης και Σελήνης διαρκεί μέρες.
Το μέγεθος μετράει
Το Gateway θα είναι διαφορετικό από το ISS. Για αρχή, θα είναι πολύ μικρότερο. Με μήκος 109 μέτρα και πλάτος 73 μέτρα, ο ISS είναι ελαφρώς μεγαλύτερος από ένα γήπεδο αμερικανικού ποδοσφαίρου. Το κύριο σώμα του Gateway θα έχει μήκος 30-35 μέτρα και πλάτος 5 μέτρα. Για σύγκριση, ένα τυπικό βαγόνι του υπόγειου σιδηρόδρομου του Λονδίνου έχει μήκος περίπου 17 μέτρα και πλάτος 3 μέτρα. Και ενώ ο ISS καταλαμβάνεται από τουλάχιστον τρεις αστροναύτες 365 ημέρες το χρόνο, το Gateway θα απασχολείται από τέσσερα μέλη του πληρώματος, αλλά μόνο για 30 ημέρες το χρόνο, λόγω του κόστους μεταφοράς αστροναυτών εκεί. Τον υπόλοιπο χρόνο, δεν θα έχει ψυχή.
Όσοι είναι αρκετά τυχεροί να φτάσουν στο Gateway, θα έχουν μια καλή βόλτα. Στην πιο πιθανή διαδρομή του διαστημικού σταθμού γύρω από τη Σελήνη, οι αστροναύτες θα περάσουν σε απόσταση 3.200 χιλιομέτρων από την επιφάνεια της Σελήνης. «Μία φορά την εβδομάδα, θα έβλεπες τη Σελήνη πολύ μεγάλη από κάτω σου», λέει ο Jim Clark, ένας διδάκτορας μηχανικής αεροδιαστημικής, ο οποίος εργάζεται σε ένα εργαστήριο που διεξάγει έρευνα για το σχεδιασμό και τους ελέγχους του Gateway. «Θα γέμιζε τη θέα από το παράθυρο». Στο πιο απομακρυσμένο σημείο της τροχιάς του, ωστόσο, το Gateway θα απέχει περίπου 70.000 χλμ από τη Σελήνη και 410.000 χλμ από τη Γη. Τα δύο ουράνια σώματα δεν θα είναι παρά μακρινές σφαίρες:πρωτοφανής απομόνωση.
Μέχρι εδώ, οι επικοινωνίες θα είναι μια τεράστια πρόκληση. Εάν χρησιμοποιούταν η ίδια τεχνολογία ραδιοφώνου στο Gateway που χρησιμοποιείται στο ISS, ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων θα ήταν 1/160.000 του ISS. "Αυτό θα ήταν χρήσιμο μόνο για ελάχιστα σήματα κατάστασης και πιθανώς φωνητική επικοινωνία", λέει ο Clark. Εάν οι αστροναύτες ήθελαν να μεταφέρουν επιστημονικά δεδομένα σε ερευνητές στη Γη ή να πραγματοποιήσουν βιντεοκλήσεις με τους αγαπημένους τους, θα χρειάζονταν μια πολύ πιο γρήγορη σύνδεση. Μια επιλογή είναι η μετάβαση από το ραδιόφωνο στην επικοινωνία με λέιζερ – κάτι που η NASA σχεδιάζει να δοκιμάσει σε έναν εμπορικό δορυφόρο το επόμενο έτος.
Όχημα πολλαπλών χρήσεων
Ένα βασικό χαρακτηριστικό του Gateway είναι ότι δεν θα κολλήσει σε μία τροχιά:έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να μπορεί να πετάει σε διαφορετικές, ανάλογα με την αποστολή του. Με άλλα λόγια, είναι μια διασταύρωση διαστημικού σκάφους και διαστημικού σταθμού.
Ενώ ο ISS χρησιμοποιεί χημικούς προωθητές για να του δώσει τις περιστασιακές ενισχύσεις που απαιτούνται για να τον κρατήσει σε τροχιά, το Gateway θα μετακινηθεί μεταξύ τροχιών χρησιμοποιώντας ηλιακή ηλεκτρική πρόωση, μια τεχνολογία που χρησιμοποιεί ενέργεια από τον Ήλιο για να τροφοδοτήσει αποδοτικούς προωθητές. Άλλες τροχιές που προτείνονται για το Gateway περιλαμβάνουν μια σφιχτή τροχιά κοντά στη σεληνιακή επιφάνεια και μια μεγαλύτερη τροχιά περίπου 1,5 εκατομμύριο χιλιόμετρα έξω στο διάστημα.
Το σύστημα πρόωσης του Gateway θα είναι το πρώτο από τα στοιχεία του σταθμού που θα εκτοξευθεί στο διάστημα – μόλις το 2022. Η NASA αναμένεται να αναθέσει τη σύμβαση για αυτό το στοιχείο σε ιδιωτική εταιρεία τον ερχόμενο Μάρτιο. Όλα τα άλλα εξαρτήματα του σταθμού θα ανυψωθούν στο διάστημα από τον νέο πύραυλο της NASA, το Space Launch System (SLS), ικανό να μεταφέρει πάνω από 100 τόνους υλικού σε χαμηλή τροχιά της Γης, συμπεριλαμβανομένου του διαστημικού σκάφους Orion (επίσης υπό ανάπτυξη). . Μόλις οι μονάδες Gateway και το Orion βρεθούν στο διάστημα, το Orion θα μεταφέρει τις μονάδες σε σεληνιακή τροχιά, ώστε να μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους.
Είναι επίσης στον Ωρίωνα που οι αστροναύτες θα φτάσουν στο Gateway - ένα ταξίδι που είναι πιθανό να διαρκέσει περίπου τρεις ημέρες. Μόλις βρεθούν εκεί, ένα από τα μεγαλύτερα ερωτήματα είναι πώς να τα διατηρήσετε ασφαλή σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης. Η κύρια λύση θα είναι η αναπαραγωγή βασικής τεχνολογίας σε διαφορετικά μέρη του διαστημικού σταθμού, έτσι ώστε οι αστροναύτες να μπορούν να μετακινηθούν σε άλλη περιοχή εάν ένα κομμάτι του εξοπλισμού καταστραφεί ή σπάσει. «Επομένως, εάν αυτή η ενότητα πρέπει να αποκοπεί, μην ανησυχείτε ότι έχετε την ισχύ του υπολογιστή από την άλλη πλευρά, έχετε την πρόωση από την άλλη πλευρά», λέει ο καθηγητής Mitchell Walker, μηχανικός αεροδιαστημικής στο Georgia Tech College of Engineering στην Ατλάντα. που δεν συμμετέχει στο έργο. «Πάντα θέλεις να είσαι σε μια θέση όπου υπάρχει ένα αντίγραφο των πάντων». Αυτό θα έκανε πολύ λιγότερο πιθανή μια κατάσταση που απαιτεί εκκένωση ολόκληρου του διαστημικού σταθμού.
Εργαστήριο Σελήνης
Στη συνέχεια, υπάρχει το ζήτημα της κοσμικής ακτινοβολίας στο βαθύ διάστημα. «Ολόκληρος ο διαστημικός σταθμός θα μπορούσε να είναι βαριά θωρακισμένος έναντι της ακτινοβολίας, αλλά αυτό συνεπάγεται κόστος σε καύσιμα για να φτάσει εκεί», λέει ο Clark. «Έτσι μπορεί να επιλέξουν να κάνουν μόνο ένα τμήμα βαριά θωρακισμένο, για να λειτουργήσει ως καταφύγιο καταιγίδας». Οι παχύτεροι μεταλλικοί τοίχοι θα λειτουργούσαν ως φράγμα ακτινοβολίας σε αυτό το καταφύγιο. Οι αστροναύτες μπορεί να κοιμούνται σε αυτό όλη τη νύχτα ή να βρουν καταφύγιο σε περιόδους έντονης ακτινοβολίας, όπως κατά τη διάρκεια μιας ηλιακής έκλαμψης.
Η μελέτη αυτής της ακτινοβολίας θα αποτελέσει ερευνητική προτεραιότητα στο Gateway, καθώς είναι κάτι για το οποίο ξέρουμε εκπληκτικά λίγα. «Γνωρίζουμε ότι η κοσμική ακτινοβολία αποτελείται από ηλιακό άνεμο, γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες και ηλιακές εκλάμψεις, αλλά δεν γνωρίζουμε τα επίπεδα του καθενός και αν υπάρχουν συγκεκριμένα μοτίβα σε αυτή την ακτινοβολία ή αν είναι τυχαία», λέει η Δρ Jennifer Ngo-Anh. , ο οποίος συντονίζει την ανθρώπινη, βιολογική και φυσική έρευνα για την ESA και έχει αναλάβει τη διαμόρφωση των ερευνητικών έργων της Gateway. Αυτό που μας λέει η Gateway για την κοσμική ακτινοβολία θα βοηθήσει τους επιστήμονες να αναπτύξουν την προστασία που απαιτείται για ένα ταξίδι στον Άρη και πίσω. "Αν θέλουμε να κάνουμε ανθρώπινη εξερεύνηση στο βαθύ διάστημα, η ακτινοβολία είναι επί του παρόντος ένας από τους δείκτες", λέει ο Ngo-Anh.
Τόσο η NASA όσο και η ESA έχουν ρωτήσει τους επιστήμονες τι είδους πειράματα θα ήθελαν να πραγματοποιήσουν στο Gateway. Η Σελήνη είναι ένας βασικός στόχος, ειδικά από την επιβεβαίωση του πάγου νερού στη σεληνιακή επιφάνεια νωρίτερα φέτος. Ένα μεγάλο ερώτημα είναι η ακριβής προέλευση αυτού του νερού, καθώς και άλλων «πτητικών» (ουσιών με χαμηλά σημεία βρασμού) στη Σελήνη, όπως το υδρόθειο και το διοξείδιο του θείου. Προέρχονταν από κομήτες και αστεροειδείς, μήπως εξερράγησαν από το εσωτερικό της ίδιας της Σελήνης ή ήρθαν από κάπου αλλού εντελώς; "Η απάντηση σε αυτήν την ερώτηση θα μπορούσε να μας πει για την προέλευση των πτητικών στο εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα και από πού προήλθαν τα πτητικά που επέτρεψαν τη ζωή στη Γη", λέει ο Carpenter.
Έχουν γίνει και άλλα πειράματα, όπως η ανάλυση της σκόνης που παρασύρεται στο βαθύ διάστημα - συμπεριλαμβανομένης της διαστρικής σκόνης από άλλα ηλιακά συστήματα - καθώς και η μελέτη της αλληλεπίδρασης μεταξύ του ηλιακού ανέμου και του μαγνητικού πεδίου της Γης. Όποια πειράματα και να επιλεγούν, θα πρέπει να λειτουργούν εξ αποστάσεως, καθώς το Gateway θα αποσυναρμολογείται τις περισσότερες φορές.
Προτεραιότητα για το Gateway θα είναι να λειτουργήσει ως δοκιμαστικό κρεβάτι για την τεχνολογία που απαιτείται για αποστολές στον Άρη. Αλλά δεν είναι όλοι πεπεισμένοι ότι θα το πετύχει αυτό. «Καμία από τις τεχνολογίες που θα χρειαστείτε για να φτάσετε στον Άρη δεν θα ολοκληρωθεί ή θα δοκιμαστεί χρησιμοποιώντας το Gateway», λέει ο Terry Virts, πρώην αστροναύτης της NASA που πέρασε 200 ημέρες στον ISS από το 2014 έως το 2015. Ο Virts λέει ότι το Gateway δεν θα επέτρεπε την ανάπτυξη ενός αναγκαστικά ισχυρού συστήματος πρόωσης για να φτάσουμε στον Άρη, ούτε ενός συστήματος πυρηνικής ενέργειας για την τροφοδοσία τεχνολογίας υποστήριξης ζωής στην επιφάνεια του Άρη. Λέει ότι ο καλύτερος τρόπος για να φτάσουν οι αστροναύτες στον Άρη θα ήταν σε ένα ταχύπλοο, που θα εκτελούσε συνεχώς δρομολόγια μεταξύ Γης και Κόκκινου Πλανήτη, και ότι η Πύλη θα πρέπει να επανασχεδιαστεί για να κάνει το ίδιο πράγμα μεταξύ Γης και Σελήνης. "Ας εξασκηθούμε να φτάσουμε στη Σελήνη με τρόπο που θα φτάσουμε στον Άρη", λέει.
Το αν θα συμβεί καν το Gateway εξαρτάται από την επαρκή υποστήριξη και χρηματοδότηση που παρέχεται από πολιτικούς στο μέλλον. Κλειδί για αυτό θα είναι η συνεδρίαση του υπουργικού συμβουλίου της ESA στα τέλη του 2019 στην Ισπανία, όπου δισεκατομμύρια ευρώ χρηματοδότησης θα διατεθούν σε διαστημικά έργα. Η ανάπτυξη του πιο ισχυρού πυραύλου στον κόσμο, του Space Launch System, αποδεικνύεται επίσης προβληματική – μια πρόσφατη έκθεση των ελεγκτών της NASA επέκρινε το σπειροειδές κόστος και τις καθυστερήσεις του πυραύλου. Αλλά τουλάχιστον προς το παρόν, το Gateway έχει ορμή – μια δυναμική που θα μπορούσε να οδηγήσει τους αστροναύτες πιο μακριά από ποτέ.
Και δεν υπάρχει αμφιβολία ότι αυτή θα ήταν μια βαθιά εμπειρία – ιδιαίτερα όταν η Γη και η Σελήνη βρίσκονται στο πιο απομακρυσμένο τους σημείο. «Η Σελήνη θα είχε περίπου το μέγεθος μιας μπάλας του γκολφ που κρατιέται στο μήκος του βραχίονα, και η Γη λίγο μικρότερη ακόμη και από αυτό», λέει ο Clark. «Οπότε δεν θα ένιωθες μεγάλη προσκόλληση σε κανένα από τα δύο. Αυτή θα ήταν μια άποψη που δεν συμμερίζεται κανένας άλλος στο Ηλιακό Σύστημα.»
Αυτό είναι απόσπασμα από το τεύχος 329 του BBC Focus περιοδικό.
Εγγραφή και παραλάβετε το πλήρες άρθρο στην πόρτα σας ή κατεβάστε το BBC Focus εφαρμογή για να το διαβάσετε στο smartphone ή το tablet σας. Μάθετε περισσότερα
Ακολουθήστε το Science Focus στο Twitter, το Facebook, το Instagram και Flipboard
