Lęk przed pustką na orbicie. Co zamiast ISS? Prywatne i państwowe projekty stacji orbitalnych
Może się to stać wcześniej, jeśli amerykański Kongres nie zgodzi się na finansowanie ISS po 2024 r. O przyczynach podjętej w 2021 r. decyzji zakończenia funkcjonowania ISS i sprowadzenia jej na Ziemię, zwodowania na południowym Pacyfiku, można by długo mówić. MT zresztą niejeden raz o tym pisał.
Tym razem chcemy zastanowić się, czy coś ją zastąpi, jeśli tak, to co to będzie, a jeśli nie, jeśli nowe projekty będą miały inny charakter, odchodzący od idei stacji na niskiej orbicie okołoziemskiej, to czego możemy się spodziewać. W lipcu 2021 r. NASA zwróciła się do branży kosmicznej z prośbą o propozycje dotyczące „komercyjnych miejsc docelowych LEO”, czyli projektów prywatnych stacji kosmicznych, które miałyby zająć miejsce ISS.
Chińczycy mają swoją stację - Rosja i Indie planują zbudować
Obsługa ISS kosztuje NASA około czterech miliardów dolarów rocznie. Biorąc pod uwagę ambitne projekty NASA dotyczące eksploracji dalszych rejonów kosmosu, od powrotu na Księżyc w ramach programu Artemis, po misje na Marsa i dalej, pojawiło się nieuchronne pytanie, czy NASA w ogóle potrzebuje stacji kosmicznej na niskiej orbicie naszej planety i nie może wydać środków na inne projekty.
Zamiast budować kolejną stację kosmiczną tam, gdzie znajduje się ISS, na niskiej orbicie okołoziemskiej, NASA połączyła siły z kanadyjskimi, europejskimi i japońskimi agencjami kosmicznymi, aby zbudować jedną w pobliżu Księżyca, ponad 300 tys. km od Ziemi. NASA planuje rozpocząć montaż tej stacji kosmicznej, nazwanej Lunar Gateway (z ang. Brama Księżycowa), w 2024 roku i oczekuje, że odegra ona kluczową rolę w planach utrzymania ludzkiej obecności na Księżycu (2) i ostatecznie wysłania astronautów na Marsa i nie tylko.
Zdjęcie: stock.adobe.com
Oprócz ISS na orbicie funkcjonuje chińska stacja orbitalna Tiangong, montowana na orbicie z kolejnych wysyłanych tam przez ChRL modułów od ponad dekady. ISS na średniej wysokości około 420 km nad Ziemią. Tiangong w przedziale wysokości od 340 do 450 km. Składająca się z trzech bazowych modułów chińska stacja kosmiczna jest wzorowana na radzieckim Mirze i jest około pięć razy mniejsza od ISS.
Na Tiangong może jednocześnie przebywać do sześciu tajkonautów, którzy mają do dyspozycji około 100 m² powierzchni użytkowej, licząc łącznie moduły laboratoryjne i część mieszkalną. Głównym celem postawionym przed stacją kosmiczną Tiangong jest prowadzenie eksperymentów przyrodniczych i biologicznych, także takich, które są podobne do badań prowadzonych na ISS. Żywotność stacji ma być nie krótsza niż dziesięć lat, co oznacza, że też nie jest to obiekt, który będzie funkcjonował na orbicie bez końca. Do przeprowadzania eksperymentów na pokładzie stacji zaproszeni są także przedstawiciele innych państw, poza Amerykanami oczywiście.
W 2022 roku Rosja ogłosiła, że wycofa się z ISS w 2024 roku, aby skupić się na budowie własnego siedliska na niskiej orbicie (LEO), Rosyjskiej Orbitalnej Stacji Kosmicznej (ROSS). Obecny plan Rosji zakłada budowę ROSS w dwóch etapach, z których pierwszy wystartuje między 2025 a 2030 rokiem, a drugi między 2030 a 2035 rokiem. Po uruchomieniu pierwszego etapu Rosja chce wysyłać załogę na stację kosmiczną na dłuższe pobyty dwa razy w roku, zamiast utrzymywać ją na stałe.
Także Indie, które przygotowują się obecnie do wystrzelenia pierwszej załogowej misji w kosmos w 2024 roku, planują rozpocząć budowę własnej stacji kosmicznej w 2035 roku. Oczekuje się, że stacja ta będzie niewielka, ważąc zaledwie 22 tony, w porównaniu do ponad 440 ton ISS.
Nieprzyjemnie byłoby zostać z niczym na orbicie
Wśród komercyjnych projektów nowych orbitalnych stacji wymienia się często propozycje firm Axiom Space, który ma już kontrakt NASA na budowę modułów dla ISS oraz Bigelow Aerospace, która produkuje kompaktowe, nadmuchiwane moduły stacji kosmicznej, o objętości nawet do 5000 metrów sześciennych, po umieszczeniu na orbicie. Wiadomo o innych koncepcjach, firm takich jak Boeing, Lockheed Martin, SpaceX i innych. Pomysłów nie brakuje. Jedne są podobne z założeniach do ISS, inne odchodzą od pierwowzoru w stronę np. orbitalnych hoteli, skupionych na turystyce i działalności biznesowej, a nie na nauce. NASA wyobraża sobie, że mogłaby korzystać z komercyjnych usług tych hipotetycznych stacji lub innych obiektów na zasadzie wynajmu jako jeden z wielu klientów, a dla agencji byłyby to i tak ogromne oszczędności.
Oprócz wspomnianego Axiom Space NASA przyznała kontrakty na rozwój komercyjnych stacji kosmicznych o łącznej wartości 415,6 miliona dolarów firmom Blue Origin Jeffa Bezosa, Nanoracks, oraz firmie Northrop Grumman, sprawdzonemu dostawcy rządu amerykańskiego w dziedzinie obronności. Umowa ta jest podobna do tej, którą NASA zawarła w 2014 roku ze SpaceX i Boeingiem po wycofaniu promów kosmicznych, zawierając z obiema firmami umowy na opracowanie pojazdów załogowych do przenoszenia astronautów na niską orbitę okołoziemską.
Ogólnie kreślony harmonogram budowy alternatywnej do ISS infrastruktury orbitalnej będzie realizowany w dwóch fazach, pierwszej - projektowania i rozwoju, która potrwa do 2024 lub 2025 roku, a po zakończeniu fazy pierwszej nadszedłby czas na praktyczną realizację i certyfikację projektów - do lat 2028–30.
Czy sektor prywatny będzie w stanie budować komercyjne stacje i bezpiecznie je obsługiwać - to się okaże. Niektórzy ostrzegają, że jeśli NASA i jej partnerzy nie będą w stanie szybko zbudować stacji kosmicznych, to mogą stanąć przed nieprzyjemną perspektywą wycofania ISS z użytku, zanim jej następca będzie gotowy. To z kolei oznaczałoby, że Stany Zjednoczone nie miałyby gdzie wysyłać swoich astronautów, a problem ten zaostrzyłby fakt, że Chiny mają już własną stację. „Myślę, że byłoby tragedią, gdybyśmy po całym tym czasie i wysiłku mieli porzucić niską orbitę okołoziemską i scedować to terytorium na innych”, powiedział były administrator NASA Jim Bridenstine amerykańskiemu Senatowi w 2020 roku.
Firmy prywatne mieszają w harmonogramach, ale „zdążą przed złomowaniem ISS”
Jednak plan Axiom Space, firmy z siedzibą w Houston, która na mocy umowy z NASA przewiduje wystrzelenie maksymalnie czterech modułów dokujących do ISS, które później zostaną odłączone i staną się odrębną stacją kosmiczną, zanim ISS zostanie wyniesiona na orbitę i wycofana z użytku, wygląda dość realnie. Pierwszy moduł ma zostać wystrzelony we wrześniu 2024 roku, a pozostałe trzy w odstępach dziewięciomiesięcznych, w latach 2024–2027. Z zewnątrz stacja Axiom może wyglądać jak ISS, z panelami słonecznymi i portami dokowania, ale jej wnętrze będzie zupełnie inne od ISS. Znajdowałoby się tam „największe okno obserwacyjne, jakie kiedykolwiek zbudowano w kosmosie”, jak twierdzi firma. I w przeciwieństwie do czasami sprawiającej wrażenie nieuporządkowanej i zagraconej ISS, stacja Axiom miałaby być schludniejsza, z atrybutami hotelu.
Projekt stacji firmy Jeffa Bezosa, Blue Origin, nazwany Orbital Reef, miałby również duże okna, a początkowa konfiguracja przewiduje około 90 proc. wewnętrznej objętości ISS, z miejscem dla prawie tuzina astronautów. Z czasem stacja będzie mogła się rozrastać, w miarę dodawania kolejnych modułów. Stacja „zapewni każdemu możliwość ustanowienia własnego adresu na orbicie”, zapewnia Blue Origin. Firma nawiązała współpracę z wieloma podmiotami z branży lotniczej i aeronautycznej, m.in. Sierra Space, Boeing, Redwire Space, Genesis Engineering i Uniwersytetem Stanowym Arizony, dzięki czemu, przynajmniej według oficjalnych zapewnień, stacja byłaby gotowa w drugiej połowie tej dekady.
W ostatnich latach firma Bezosa wykonała serię lotów na krawędź kosmosu i z powrotem w ramach suborbitalnych wycieczek turystycznych, pozwalając płacącym klientom na kilka minut nieważkości i podziwianie widoków z wysokości ok. 100 km nad powierzchnią Ziemi. Firma buduje również rakietę o nazwie New Glenn, która mogłaby dotrzeć na orbitę, a także statek kosmiczny, który w założeniu ma lądować na Księżycu z astronautami. Firma ma jednak jeszcze bardziej ambitne cele; Bezos mówi, że chce, aby „miliony ludzi żyły i pracowały w kosmosie”. W dłuższej perspektywie, setek lat od teraz, Bezos przewiduje ogromne stacje kosmiczne, wystarczająco duże, aby pomieścić całe miasta, które znamy ze stron science fiction.
Orbitalny projekt Northrop Grumman opiera się z kolei częściowo na sprzęcie, który już lata. Northrop Grumman został wybrany do budowy głównego modułu Bramy Księżycowej, znanego jako Halo, a budowa już trwa. Ma to znaczenie dla planów firmy dotyczących stacji kosmicznej na orbicie okołoziemskiej, ponieważ główny moduł tej struktury byłby zasadniczo rozciągniętą wersją modułu Halo. Northrop Grumman jest już kluczowym dostawcą usług dla ISS, okresowo wysyłając ładunki na stację na pokładzie swojego bezzałogowego statku kosmicznego Cygnus. Wstępny plan konstrukcji stacji Northrop Grumman zakłada mniejszą objętość mieszkalną niż Orbital Reef, ale nadal byłoby wystarczająco dużo miejsca dla astronautów, aby mogli tam przebywać w stosunkowym komforcie.
Nanoracks planuje wykorzystać, podobnie jak Bigelow, nadmuchiwane moduły do budowy swojej stacji o nazwie Starlab. Według pierwszych założeń stacja budowana we współpracy z Lockheed Martin miała, zawierać laboratorium, w którym firmy i kraje mogłyby przeprowadzać eksperymenty. Jednak wygląda na to, że plany mogą się nieco zmienić, gdyż w sierpniu 2023 r. amerykańska firma kosmiczna Voyager Space, posiadająca większość udziałów w Nanoracks, i potentat w branży lotniczej, Airbus, poinformowały o nawiązaniu współpracy w staraniach o budowę prywatnej wersji Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Obie firmy ogłosiły wcześniej w styczniu tego roku, że Airbus zapewni wsparcie projektowe dla Starlab, jednego z trzech projektów wstępnie wybranych przez NASA do opracowania planów potencjalnego komercyjnego następcy ISS. Airbus stanie się więc głównym partnerem w nowo planowanym przedsięwzięciu, zwiększając tym samym rolę Europy w projekcie.
Oznacza to wszystko, że Starlab nie skorzysta z nadmuchiwanych habitatów zaprojektowanych przez Lockheed Martina. Firma rezygnuje z tej koncepcji i przechodzi na metalową konstrukcję Airbusa. Jednak „Lockheed prawdopodobnie nadal będzie odgrywał jakąś rolę w łańcuchu dostaw”, powiedział dziennikarzom Dylan Taylor, dyrektor generalny Voyager Space.
Firmy Voyager Space i Airbus zapowiadały, że Starlab zostanie wdrożony w 2028 roku, ale potem wycofały się z konkretnego harmonogramu. „Nastąpi to przed wycofaniem ISS z eksploatacji; jesteśmy tego bardzo pewni. Czy będzie to koniec 2027 r., początek 2028 r., czy koniec 2028 r., wciąż dopracowujemy te szczegóły”, wyjaśniał Taylor.
Airbus znany był wcześniej z samodzielnego projektu trójpoziomowej stacji kosmicznej nazywanej LOOP, którą firma uważała za realny zamiennik ISS. Ta elegancka koncepcja stacji kosmicznej przewidywała miejsce dla czterech do ośmiu astronautów, przeszklone pomieszczenia i pokład naukowy, a nawet moduł wirówki kosmicznej do symulacji warunków grawitacyjnych.
Wiara w kosmiczny biznes i geopolityczny realizm
Entuzjazm entuzjastów orbitalnego biznesu jest nie do ugaszenia. „Wierzę, że jest to branża warta bilion dolarów, zwłaszcza gdy zaczniesz produkować w kosmosie. Za piętnaście lub dwadzieścia lat będziemy otoczeni przedmiotami, bez których nie wyobrażamy sobie życia, a które zostały wyprodukowane w kosmosie”, mówi w jednym z wywiadów Matt Ondler z Axiom.
Mówi się o badaniach biofarmaceutycznych, które można prowadzić w zerowej grawitacji, w szczególności o produkcji kryształów białkowych, pomocnych w opracowywaniu leków. Mówi się także o drukowaniu 3D ludzkich tkanek, a nawet narządów w środowisku kosmicznym, które nie mogą być wytwarzane tak niezawodnie pod wpływem ziemskiej grawitacji.
Nie wszyscy jednak zgadzają się, że istnieje komercyjny ekosystem, który mógłby z zyskiem wspierać nawet jedną stację kosmiczną, nie mówiąc już o czterech prywatnych, których projekty są w toku. Problem zbyt wielu obietnic, które notorycznie nie znajdują spełnienia, nękał Międzynarodową Stację Kosmiczną. „Międzynarodowa Stacja Kosmiczna nęciła obietnicami, że na wynikach badań prowadzonych na jej pokładzie można zarobić miliardy dolarów”, mówił w rozmowie z BBC John Logsdon, założyciel Instytutu Polityki Kosmicznej na Uniwersytecie George’a Washingtona. „Przetestowaliśmy tę hipotezę i po dwudziestu latach nie została ona w żaden sposób potwierdzona. Myślę, że to niszowa branża”.
Czy to jest biznes, czy nie, USA raczej na pewno będą mieć na orbicie stację, która zastąpi ISS, choćby dlatego, że takie stacje ma lub prawdopodobnie będzie mieć ich geopolityczna konkurencja.
Mirosław Usidus
