NASA rozstrzygnęła konkurs na rozwój systemu załogowego lądownika księżycowego HLS dla misji programu Artemis. Spośród trzech rywalizujących kandydatur do dalszego etapu wybrano jedynie firmę SpaceX z propozycją lądownika Moon Starship.
16 kwietnia 2021 r. agencja NASA ogłosiła rozstrzygnięcie konkursu na budowę i demonstrację systemu lądownika księżycowego, który umożliwi lądowanie załogi na powierzchni Księżyca w ramach programu Artemis.
W kwietniu 2020 r. NASA ogłosiła trzy firmy/konsorcja do stworzenia projektów i przedstawienia propozycji załogowego lądownika księżycowego. Kontrakty zdobyły: National Team (grupa Blue Origin, Lockheed Martin, Northrop Grumman i Draper), SpaceX i Dynetics.
Firmy te dostały finanse (zgodnie z przedstawionymi ofertami) na rozwój swoich koncepcji. Przez rok eksperci z NASA współpracowali ze zwycięzcami w projektowaniu, analizach i testach swoich propozycji. Planowano wybrać co najmniej jedną, a możliwe że nawet dwie propozycje spośród tych kandydatur. Ostatecznie NASA zdecydowała przydzielić kontrakt jedynie dla SpaceX.
Na decyzję, by wybrać tylko jednego zwycięzcę wpływ miał na pewno budżet. Na rok 2021 agencji NASA przydzielono tylko 850 mln dolarów na rozwój lądowników HLS - około ¼ kwoty, która była przez agencję pożądana. Umowa dla SpaceX opiewa na kwotę 2,89 mld dolarów. Firma będzie dostawać środki stopniowo, zależnie od osiągnięcia zdefiniowanych kamieni milowych.
Film promocyjny NASA z ogłoszeniem zwycięzcy kontraktu na załogowy lądownik programu Artemis.
Na czym polega kontrakt?
W ramach nowego kontraktu, SpaceX będzie musiał przeprowadzić bezzałogową misję demonstracyjną, a następnie już misję demonstracyjną z astronautami na pokładzie statku Starship.
W demonstracji załogowej - misji Artemis 3, obecnie planowanej na 2024 rok w kierunku Księżyca zostanie wysłany statek Orion na rakiecie Space Launch System. Trafi on razem z czterema astronautami na orbitę wokółksiężycową. Tam na astronautów będzie czekał statek Starship, do którego przejdzie dwoje członków tej misji. Za pomocą Starshipa wylądują na powierzchni Księżyca w pierwszej misji załogowej od ostatniej misji programu Apollo w 1972 roku.
Kontrakt HLS został przyznany w ramach fazy A programu komercyjnych lądowników załogowych i dotyczy tylko bezzałogowej misji demonstracyjnej i załogowej misji Artemis 3. NASA otworzy też konkurs na misje operacyjne programu Artemis i kolejne lądowania (faza B programu). W konkursie oprócz SpaceX będą mogły brać w nim udział też inne podmioty.
Firma SpaceX do realizacji kontraktu chce wykorzystać rozwijany statek wielokrotnego użytku Starship. Statek będzie napędzany, rozwijanymi przez firmę od lat, silnikami Raptor. Ma on być wyposażony w przestrzenną kabinę dla astronautów i dwie śluzy do wyjścia na spacery księżycowe. Starship z astronautami ma być dotankowany na orbicie okołoziemskiej przez inny statek Starship i następnie skierowany na misję do powierzchni Księżyca. Rakiety Starship będą wynoszone przez rozwijane przez SpaceX stopnie Super Heavy.
Podsumowanie konkursu
W podsumowaniu konkursu możemy przeczytać, że oceniano propozycje firm w trzech ogólnych aspektach: podejście techniczne, proponowana cena i podejście do zarządzania. SpaceX otrzymał najwyższe oceny (technicznie 3/5, zarządzanie 5/5). Drugi był Blue Origin (technicznie 3/5, zarządzanie 4/5). Na końcu był Dynetics z oceną techniczną jedynie 2/5.
W konferencji dla dziennikarzy po ogłoszeniu decyzji Kathy Lueders, zastępca administratora NASA ds. eksploracji załogowej, podsumowała, że oprócz SpaceX “propozycja konsorcjum Blue Origin miała swoje zalety, jednak nie prezentowała wystarczającej wartości dla rządu, a z powodu ograniczonego budżetu nie dało się nawet podejmować negocjacji proponowanej przez nich ceny”.
W raporcie możemy też przeczytać, że cena SpaceX była znacznie mniejsza od tej proponowanej przez Blue Origin. A Dynetics z kolei oferował kontrakt w cenie znacznie większej od Blue Origin.
W uzasadnieniu decyzji czytamy, że SpaceX zaproponował rozwiązanie z możliwościami znacząco przekraczającymi zapotrzebowanie agencji i cele jakie stawia NASA wśród początkowych wymagań. W raporcie stwierdzono, że po niezależnym zweryfikowaniu propozycji podejście SpaceX do wykonania przedstawionych celów jest wykonalne.
Jako przykład takich przekroczonych oczekiwań podawany jest fakt, że w propozycji SpaceX statek Starship może pozostawać bez załogi na orbicie wokółksiężycowej przez 100 dni. NASA z kolei wymaga tylko działania statku przez 90 dni, zanim przyleci do niego statek Orion z astronautami. Dodatkowy margines dodaje elastyczności do planów agencji.
Jako inne przykłady podawane jest znaczące przekroczenie wymagań masowych i objętościowych związanych z możliwym do wylądowania na powierzchni Księżyca ładunkiem i możliwym ładunkiem do wzięcia z powrotem w podróż z powierzchni.
W raporcie czytamy też, że możliwości załadunkowe przekraczające wymagania NASA przeważają nad dodatkowym ryzykiem związanym z rozmiarem lądownika i faktem, że właz dla załogi i okna znajdować się będą ponad 30 m nad powierzchnią.
Chwalone są też możliwości przeciwdziałania sytuacjom awaryjnym przez statek Starship. Tu za przykład wymieniane są rezerwy paliwowe na awaryjne przerwanie lądowania i powrót na orbitę, możliwość przeprowadzenia misji nawet po awarii silnika, dwie śluzy wyjściowe z niezależnymi systemami kontroli środowiska, czy możliwość wykorzystania nadmiarowego paliwa do spożytkowania przez systemy środowiskowe statku w sytuacjach kryzysowych.
NASA chwali też w raporcie silne podejście SpaceX do kwestii zrównoważonej eksploracji. SpaceX w ocenie agencji już na starcie przekracza wymagania w tym względzie i nie wymaga dodawania dodatkowych elementów do architektury, poszerzających możliwości statku w potencjalnie kolejnych operacyjnych misjach programu Artemis. Dzięki początkowym możliwościom Starshipa i temu, że statek jest budowany z myślą o wielokrotnym wykorzystaniu i korzysta z infrastruktury, środków produkcji i projektów dokonanych przy okazji budowy innych systemów, to mało prawdopodobne jest by zaistniała potrzeba znaczących zmian w projekcie w miarę postępów prac.
Co ciekawe NASA pozytywnie wypowiada się w raporcie o testach Starshipa. Fakt intensywnej, naziemnej kampanii testowej wpływa pozytywnie wg agencji na aspekt możliwości wczesnej demonstracji możliwości tego systemu i możliwej wczesnej weryfikacji najbardziej ryzykownych elementów operacji i architektury.
Za wadę propozycji SpaceX agencja uznała aspekt startu i operacji w ramach misji. Przyznano, że znaczącą wadą jest stopień skomplikowania operacji potrzebnych do wykonania demonstracyjnych misji księżycowych. Wskazywana jest tu konieczność wykonania wielu startów rakietowych w krótkich odstępach czasu, konieczność szybkich remontów do wielokrotnego wykorzystania elementów tej architektury oraz konieczność wykonania kriogenicznego transferu paliwa na orbicie. Mimo tych wad agencja stwierdza też, że te zależności występują jeszcze gdy statek znajduje się na orbicie okołoziemskiej, więc nie mają aż tak negatywnego wpływu na możliwość utraty załogi, niż gdyby ta złożoność operacyjna występowała już na orbicie wokół Księżyca.
Inną słabością wg NASA jest “wysoce zintegrowany, skomplikowany system napędowy Starshipa”. Agencja stwierdza przy tym, że wiele z podsystemów wykorzystywanych w tej architekturze jest jeszcze na niedojrzałym poziomie. Duża ilość potrzebnych testów i rozwoju z niewielkim marginesem czasowym w proponowanym przez SpaceX harmonogramie to słabość propozycji.
Podsumowanie
Decyzja NASA jest zaskoczeniem dla wielu ekspertów z branży kosmicznej. Przy okazji przyznawania kontraktów na projekty lądowników księżycowych, w opinii wielu wybór Starshipa jako jednej z kandydatur był dość ryzykowny. Teraz jednak okazuje się, że koncepcja ta wygrała z bardziej konserwatywnym technicznie podejściem prezentowanym przez konkurentów.
Portal SpaceNews zacytował jednego z polityków obozu Demokratów, Reprezentantka Kongresu i przewodnicząca Komitetu Naukowego Izby Reprezentantów Eddie Bernice Johnson, powiedziała, że "jest zawiedziona, że urzędujące dowództwo NASA podjęło tak ważną decyzję przez przybyciem na stanowiska nowej stałej administracji NASA wybranej przez sztab Bidena."
Na podstawie: NASA/SpaceNews
Opracował: Rafał Grabiański
Więcej informacji:
Na zdjęciu: Wizja artystyczna statku Starship na powierzchni Księżyca. Źródło: SpaceX.
