Egy földközeli kisbolygó lehet az új amerikai űrhajó első célpontja

2011.08.01. 7:13

A NASA erőforrásainak jelentős részét lekötő űrrepülőgép-program befejeződött, és most távolabbi, nehezebben elérhető célok következnek, például emberes űrutazás egy kisbolygóra, majd a Marsra. A fő irányvonal mostantól a felfedezés, a technológiai fejlesztés és a tudományos kutatás lesz, a Nemzetközi Űrállomás intenzív használatával.

Az űrrepülőgép program befejezése után két fő irány lesz az amerikai emberes űrtevékenységben. Míg a Föld körüli térségben az emberi jelenlét (főleg a Nemzetközi Űrállomás legénységének ellátása) a magánszektorban fejlesztett űrhajókkal fog megvalósulni, addig a távolabbi célokhoz a NASA juttatja el az asztronautákat. Az ehhez szükséges új módszerek és technológiák megalkotása továbbra az űrügynökség feladata lesz.

Nagy hatótávolságú új űrhajó

Az új amerikai űrhajó (Multi Purpose Crew Vehicle) alapját a korábban tervezett Orion-űrhajó képezi. Az űreszköz összesen 21 napig képes utasainak megfelelő körülményeket biztosítani, és egyik első küldetése egy földközeli kisbolygó elérése lehet. Mindehhez egy új hordozórakéta is kell, amely a korábbi Ares-rakétával és az űrrepülőgép-rendszerrel szerzett tapasztalatok kiaknázásával születik majd. A hordozóeszköz feladata a Föld körüli pályát elhagyni képes űreszköz feljuttatása lesz.

Forrás: NASA
A Multi Purpose Crew Vehicle nevű új űrhajó kabinjának egyik prototípusa a földi laboratóriumban. A kép nagyméretű változatának letöltése (NASA)

Az új űrhajó első változata fejlettebb és nagyobb teljesítőképességű lesz, mint a korábban tervezett Orion, de további fejlesztéseket és kiegészítő egységek elkészítését is tervezik. A tervek alapján a 2-4 személyes űreszköz első tesztrepülésére 2016 környékén kerülhet sor. Az 5 méter átmérőjű űrhajó teljes tömege 21 tonna, kabinjának belső térfogata 9 köbméter lesz. Az asztronauták kabinja az Apollo űrhajóéra emlékeztet, de annál lényegesen modernebb és valamivel nagyobb is.

Emberes űrutazások a Holdon túlra

Az emberes kisbolygólátogatást jelenleg 2025 körülre tervezik. Az asztronauták a közel fél évig tartó küldetés során nagyjából egy hetet töltenének el a kiszemelt égitestnél, részletesen vizsgálva annak felszínét, belső szerkezetét és anyagát is. A Holdnál 20-30-szor messzebbre utazó küldetést a szakértők a mai technológiára alapozva igen veszélyesnek tekintik. A biztonságos kivitelezéshez még számtalan kérdést kell megoldani, többek között a védelmet az esetleges napkitörések részecskezáporai ellen. Jelenleg a Nemzetközi Űrállomás asztronautái a Föld mágneses védőburka alatti pályán keringenek, azonban messzebb nincs hasonló védelem. Ilyen egyébként az emberes holdutazások során sem volt, de azok rövid időtartama miatt sokkal kisebb volt a sugárveszély.

Forrás: NASA
Az új űrhajó és kiegészítő egységei a Mars körüli pályán (NASA, fantáziarajz)

A még 2007-ben kidolgozott Plymouth Rock Mission nevű küldetés során két vagy három asztronauta látogatna meg egy földközeli kisbolygót. Bár sok földközeli kisbolygót ismerünk már, az első elemzések szerint csak néhányuk mutatja a leginkább kedvező paramétereket egy ilyen expedícióhoz. Ezek az 1989 ML, 2001 SW169, 2001 US16, 2002 TD60 és 2004 EW jelű égitestek, amelyek néhány száz méteres objektumok. Akármelyik kisbolygó is lesz a célpont, feltehetőleg egy ember nélküli szonda fog rajta landolni először, előkészítve a terepet az emberes expedícióhoz.

Az expedíció előnye a holdutazáshoz képest, hogy nincs szükség bonyolult űreszközre és sok hajtóanyagra a le- és felszálláshoz egy kisbolygón. Az apró égitest gyenge gravitációs terében majdnem olyan könnyű manővezerni, mint például a Föld körüli pályán. Ugyanakkor szokatlan nehézségek is adódnak. Az első ilyen a gyenge gravitáció - egy átlagos kisbolygón ugyanis nem lehet sétálni, lépegetni (a legnagyobb kisbolygók esetében talán óvatosan ez kivitelezhető, de nem ilyeneket céloz ez a program). Az apró objektumok felszíne feletti mozgás gyakorlatilag megegyezik a Föld körüli pályán végzettel, azaz például a korábban sikeresen kipróbált űrszékhez hasonlóval lehetne közlekedni (az űrszék vagy űrfotel egy olyan egység, amelyben egy asztronauta apró hajtóművekkel tudja magát manőverezni a súlytalanságban az űrhajón kívül) - az űrhajóból ezzel lehetne megközelíteni a felszínt, és óvatosan leereszkedni rá. Eddig még csak két emberkéz készítette űrszonda landolt kisbolygón: a NEAR az Eros, a Hayabusa pedig az Itokawa felszínén. A NEAR-t nem leszállásra tervezték, de a gyenge gravitációs térben olyan lassan ereszkedett, hogy épségben landolt az égitesten. A Hayabusa pedig önállóan végezte el kétszer ugyanezt - bár a végrehajtás nem pont a tervek szerint zajlott, mivel a szonda volt, hogy sokáig maradt a felszínen, pedig gyorsan fel kellett volna szállnia, illetve ereszkedés közben tévedésből megállt, és visszaemelkedett.

Többórás munka esetén problémát jelenthet a kisbolygó forgása is: a gyenge gravitációs terű égitesttől független asztronauták "alatt" elfordul az aszteroida. Ezt figyelembe kell venni a felszíni műveletek, a felszínhez rögzített eszközök tervezésénél. A gyenge gravitációs tér miatt az esetleges felszíni munka során könnyen elszabadulhatnak apró kődarabok és sok por. Ez az égitest közelében mozgó űrhajónak ütközhet - igaz, a találkozóra elég kis sebességkülönbséggel kerülhet sor.

Forrás: NASA
Terv a Mars Deimos nevű holdjának elérésére (NASA)

Az emberes marsutazás a jelenlegi tervek alapján közel 30 év múlva valósul meg, de konkrét tervek még nem láttak napvilágot. Az eddig nyilvánosságra hozott részletek alapján a fent említett Multi-Purpose Crew Vehicle továbbfejlesztett változatával, valamint azt kiegészítő egységekkel valósulna meg a küldetés. Az sem biztos, hogy első körben a bolygóra leszálló misszió indul, ugyanis felmerült, hogy sokkal egyszerűbb formában a bolygó Deimos vagy Phobos holdján is landolhat a legénység. Ekkor persze messze nem várhatók olyan izgalmas eredmények, mint a bolygó közvetlen vizsgálatával, a program mégis meggyorsítaná a Mars megismerését. Az űrhajósok például közvetlenül, időkésés nélkül tudnának távirányítású robotokkal munkát végezni a felszínen, de jelenleg mindez még csak ötlet.

Új eljárások

A Naprendszer külső részébe induló robotszondás, ember nélküli küldetésekhez továbbra is nukleáris erőforrást kíván használni a NASA, a fűtőelemek apró, radioaktív generátorokban működnek majd a szondákon. Az ehhez szükséges plutóniumizotópok legyártására engedélyt adott a képviselőház, igaz, az eredetileg igényeltnél valamivel kisebb mennyiségben.

A távolabbi világűr meghódításához ki kell dolgozni napenergiát is felhasználó meghajtási módszereket, tesztelni kell az üzemanyag feltöltését a Föld körüli pályán (ilyenre még nem került sor, az űrhajók mindig bolygónk felszínéről viszik az üzemanyagot). A megfelelő sugárvédelem biztosítása a Föld magnetoszféráján kívül szintén megvalósításra váró feladat, akárcsak az emberek számára megfelelő életkörülményeket egy hosszú úton is biztosító rendszer megalkotása. A fenti tervek tehát olyan technológiai megoldásokat céloznak, amelyek segítenek végül az emberes marsutazás megvalósítását.

Űrállomás: fejlesztés után intenzív használat

A teljesen kiépített Nemzetközi Űrállomás a tervek szerint folyamatosan üzemel, hat fővel a fedélzetén. Mivel további fejlesztések csak alárendelten szerepelnek majd, az űrhajósok elsősorban a súlytalanság hatását fogják vizsgálni a különböző fizikai, kémiai és biológiai folyamatokra. Már most olvashatók az űrállomás fedélzetén végrehajtandó kísérletekkel kapcsolatos pályázati felhívások.

Forrás: NASA
Az R-2 jelű robot az STS-133 jelű űrrepülőgépes küldetés startját figyeli (NASA)

A kutatómunka mellett a technológiai fejlesztések végrehajtása is fontos lesz az ISS fedélzetén. A korábban említett felfedezésekhez szükséges technológia egyik tesztelési területe az űrállomás lesz. Itt próbálják majd többek között az ember-robot kapcsolat és együttműködés mikéntjét, a Föld körüli pályán történő üzemanyag újratöltést, az életfenntartó rendszerek használatát és továbbfejlesztését (mint amilyen például a víztisztító rendszer).

Újabb és jobb repülőgépek

A NASA céljai között nem csak az űrrepülés, de a légköri utazás fejlesztése is szerepel. A következő évtizedben az eddigieknél hatékonyabb, kisebb üzemanyag-fogyasztású, biztonságosabb és kevésbé környezetszennyező repülőgépek fejlesztése is cél. Mindezek mellett a légiközlekedést segítő irányítórendszer modernizálásán is dolgoznak.

Forrás: NASA
Egy repülési szimulátor képe. Ilyen rendszereken tesztelik és fejlesztik a kényelmesebb és biztonságosabb repülőgép-irányító rendszereket. A kép nagyméretű változatának letöltése (NASA)

Tudományos kutatás

A kiemelt célok között a természettudományos kutatás is szerepel. A kisbolygók kutatása továbbra is fontos témakör marad, ahol a Dawn-űrszondához hasonló, illetve kisebb küldetések szerepelnek. Augusztusban indul a Juno-űrszona a Jupiterhez, amely főleg az égitest keletkezési körülményeiről fog sok új ismerettel szolgálni. Októberben startol a GRAIL küldetés a Holdhoz, majd novemberben a Mars Science Laboratory a Marshoz, amelynek leszállóhelye a nemrég hozott döntés alapján a Gale-kráter lesz.

2012 februárjában bocsátják fel a Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) nevű űrtávcsövet, amely fekete lyukak, szupernóva-robbanások és aktív galaxismagok extrém környezetét fogja tanulmányozni. Az űrtávcső a röntgentartományban, ezen belül a nagyenergiájú hullámhosszakon végzi majd a munkáját.

Forrás: NASA
A NuSTAR űrtávcső fantáziarajza. A kép nagyméretű változatának letöltése (NASA)

Kiemelt terület a földfelszín monitorozása, amelynek keretében sok kutatási cél mellett a globális felmelegedés megértése és az űridőjárás földi következményeinek felderítése is szerepel.

Az űrrepülőgépes program leállítása több ezer munkahely megszűnését jelenti. Ez nemcsak az érintett munkavállalók jelent problémát, de az egész amerikai űrtevékenységre is hatással lehet. Amennyiben ugyanis nem sikerül a főleg mérnöki területen dolgozó szakembereket megtartani ebben a szférában, azok más gazdasági területen helyezkednek el. Ez pedig komoly "agyelszívást" jelent az űrprogramban.


Áttekintés az űrrepülőgép-program legérdekesebb pillanatairól (Nature)

 

KAPCSOLÓDÓ CIKK