Istraživanje svemira

Nakon višedecenijskog zatišja, državne i privatne agencije planiraju nove ljudske misije na Mesec, a i dalje

Četrnaestog decembra 1972. godine, Judžin Kernan je pored otiska svoje čizme u lunarnoj prašini upisao inicijale svoje ćerke i ušao u lunarni modul misije Apollo 17 koji je u pet minuta do ponoći po Griniču napustio površinu Zemljinog prirodnog satelita. Za sada, ovaj astronaut je poslednji čovek koji je hodao po Mesecu. Zbog američke ubeđenosti da su pobedili u svemirskoj trci, otopljavanja Hladnog rata i pre svega prevelikih troškova slanja ljudi na Mesec, tri godine nakon istorijskog uspeha misije Apollo 11 lunarne misije sa ljudskim posadama su obustavljene i već gotovo četiri i po decenije nijedan čovek nije hodao po površini drugog nebeskog tela osim Zemlje. Takođe, letelice iz programa Apollo su, do sada, jedine koje su odnele ljude dalje od Niske Zemljine orbite (NZO, prostor između 160 i 2000 km od Zemljine površine).

Tokom te poslednje četrdeset i dve godine desile su se mnoge stvari, kako pozitivne tako i negativne. Pozitivan je svakako neverovatan tehnološki napredak. Sa jedne strane to je omogućilo novu generaciju misija sa robotizovanim sondama. Sa druge strane, konačno je počela da se nazire finansijska isplativost iza istraživanja svemira pa su i privatne kompanije počele da razvijaju svoje lansirne sisteme, sonde i letelice. Glavna negativna stvar u proteklom periodu od te davne sedamdeset druge godina je stasavanje generacija kojima je normalno da nema aktivnog ljudskog istraživanja svemira, do te mere da lakonski poriču njegov najznačajniji deo. Analogno neupućenim ljudima koji su odrasli bez određenih infektivnih bolesti pa misle da vakcinacija nije potrebna, svuda oko nas su osobe ubeđene da sletanja na mesec nije bilo, da računari iz onog perioda nisu nikako mogli da se koriste za navigaciju i upravljanje sistema u letelicama, da su lunarni retroreflektori za lasersko određivanje udaljenosti postavljeni mašinski, a ne ljudskim rukama.

Tokom poslednjih godinu dana smo, igrom slučaja, svedoci novog zahlađenja odnosa između nekadašnjih istočnih i zapadnih suparnika – upravo u vreme kada mnoge zainteresovane strane planiraju nove ljudske misije ka Mesecu. Ovoga puta, sa mnogo ambicioznijim ciljevima od sakupljanja uzoraka i postavljanja mernih uređaja. Nova poseta Mesecu biće prava odskočna daska za ljudsko istraživanje asteroidnog pojasa našeg sistema, kao i za potencijalne misije na Mars.

Orion

Problemi sa troškovima i bezbednošću nadvili su se i nad NASA. Program Space Shuttle koji je nakon četrdeset dve godine okončan u 21. jula 2011. godine. Ipak, već dva meseca ranije NASA je objavila planove za razvoj naslednika – Orion MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle). Orion je zapravo nastavak programa Constellation čiji cilj je bio da se evolucijom i upotrebom znanja stečenih tokom programa Apollo i Space Shuttle stvori nova, bezbednija i ekonomičnija letelica koja će biti u stanju da opslužuje Internacionalnu svemirsku stanicu (ISS), da ponese ljude nazad na Mesec, ali i da se iskoristi za dugoročne misije i potencijalna putovanja ka Marsu.

Orion se sastoji od dve osnovne komponente. Komandni modul (CM), prepoznatljivog kupastog oblika kao kapsule iz starijih programa, kao što je Apollo, dizajniran je da smesti do četiri osobe. Za dizajn komandnog modula odgovorni su stručnjaci NASA i inženjeri iz kompanije Lockheed Martin koja je odgovorna za njegovu proizvodnju u postrojenju u Nju Orleansu. Drugi deo Oriona je cilindrični Servisni modul koji je razvijen u ESA i proizvodi se u Airbus Defence and Space u Bremenu. Osim toga što je pogonska jedinica i skladište zaliha Oriona, Servisni modul je istovremeno i naslednik ATV-a (Automated transport Vehicle), bespilotne letelice koju je ESA koristila za snabdevanje ISS.

Pošto je bezbednost astronauta na prvom mestu, Orion ima i unapređeni sistem za obustavljanje lansiranja. Prilikom lansiranja, u samom vrhu rakete nalaze se mlaznice sa čvrstim gorivom koje su u stanju da, ukoliko se primete nepravilnosti prilikom prvih 120 sekundi nakon lansiranja, odvoje komandni modul od ostatka rakete i bezbedno spuste posadu nazad na Zemlju. Ovaj deo Oriona proizvodi američka kompanija Orbital Sciences (sada spojena u firmu Orbital ATK).

Iako je idejno zasnovan na kapsuli iz programa Apollo, Orion već na prvi pogled pokazuje svoju superiornost. Orion je lakši sa sedam tona, dok je njegov Komandni modul sa prečnikom od 5 metara i dužinom od 3,3 metra preko 2,5 puta veći od Apollove kapsule. Osim toga, brojne komponente ovog sistema predstavljaju evoluciju postojećih tehnologija koje su se pokazale u radu. Tako je digitalni sistem za upravljanje komandnog modula Oriona zapravo unapređeni sistem iz aviona Boeing 787 Dreamliner. Sistem za pristajanje uz druge letelice ili stanice navodi računar i napravljen je po uzoru na onaj koje već koriste ruski Progress i ESA ATV. Tako je Orion prva američka svemirska letelica koja ne mora da pristaje ručno. Što se same posade tiče, oni će biti najzahvalniji dizajnerima na modernom toaletu, nalik onima na ISS.

Zahvaljujući minijaturizaciji i jačanju performansi računara, Orion može da se pohvali najnaprednijim računarskim sistemima od bilo koje letelice koja se kretala orbitom naše planete. Njegov računar je 4000 puta brži od onog iz misija Apollo, 400 puta brži od sistema iz Space Shuttlea i oko 25 puta brži od računara na ISS. Ako ste počeli da zamišljate futuristički superračunar sa tragovima veštačke inteligencije – na pogrešnom ste tragu. Kako je dizajn Oriona počeo pre više od deset godina u okviru projekta Constellation, njegove komponente su birane u to doba, a njihova primarna karakteristika je morala da bude pouzdanost. Tako je Orionov kompjuterski sistem za navigaciju, sa obaveznim višestrukim bekapima, zasnovan na IBM-ovom procesoru PowerPC 750FX iz 2002. godine, najpoznatijem po tome što je bio osnova za Appleov iBook G3. Svaki od tri navigaciona računara, koji drže Orionovu sudbinu u svojim rukama, ima po dva IBM PowerPC 750FX-a koji rade paralelno i nezavisno i neprestano proveravaju jedan drugog. Ovaj procesor radi na 900 MHz, ima magistralu od 166 MHz i 512 KB on-die L2 cachea. Interesantno, 750FX je pravljen proizvodnim procesom od 0,13 µm, dok se današnji moderni procesori štampaju u 14 nm. Ipak, upravo zbog toga ovaj stari procesor je mnogo otporniji na najveću pretnju osetljivoj elektronici u svemiru – kosmičkoj radijaciji. Ako se poredi direktna snaga procesorskih jezgara 750FX iz Oriona je otprilike jednako jak kao ARM procesor u smartfonu Samsung Galaxy S3 (Snapdragon S4). Osim obavezne specijalne zaštite od radijacije, navigacioni računar Oriona ima dva rezervna sistema, identična glavnom računaru, koji su u stanju da trenutno preuzmu kontrolu nad letelicom ako je osnovni računar primoran da se rebutuje usled privremenog skoka u radijaciji (što traje oko 20 sekundi). Temeljni do kraja, inženjeri NASA su izračunali da je verovatnoća da se sva tri kompjutera rebutuju istovremeno iznosi 1:1,87 miliona.

ETF-1

Nakon višegodišnjeg testiranja putem računarskih simulacija, proba na zemlji i probnog ateriranja nakon lansiranja iz aviona, čas da se Orion isproba u praksi kucnuo je petog decembra prošle godine. Prvo test lansiranje, sa oznakom Exploration Test Flight 1 (ETF-1), obavljeno je iz baze u Kejp Kanaveralu na Floridi. Let Oriona trajao je 4 sata, 24 minuta i 46 sekundi. Nakon dva obilaska oko Zemlje, komandni modul se spustio u vode Tihog okeana, oko 1030 km jugoistočno od San Diega. Tokom leta Orion je napustio NZO i dostigao udaljenost od 5794 km od Zemlje. Prilikom ateriranja, komandni modul je dostigao brzinu od 32.187 km/h, a njegov toplotni štit je istrpeo temperature oko 2200 ^oC.

Tokom misije su, pre svega, ispitivani sistemi za navođenje, navigaciju i pogon, kao i eksplozivna separacija brojnih stepena letelice. Misija je bila toliko uspešna da je najveći propust bilo delimično uspešno otvaranje balona za stabilizaciju komandnog modula nakon sletanja (od pet balona, uspešno su se otvorila i ostala naduvana samo dva).

Orion je u decembru lansiran raketom Delta IV Heavy, najmoćnijim operativnim sistemom za lansiranje tereta u orbitu. U ovu malu grupu teških nosača, sposobnih da podignu u nisku orbitu između 20 i 50 tona tereta do nedavno su spadali još samo ruski Proton M i ESA Ariane 5 ES i ECA. Ipak, za potrebe istraživanja dubokog svemira, neophodno je da se lansira još više tereta. To može da se obavi ili višestrukim lansiranjima, ili je vreme da se stvori još moćnija i efikasnija raketa. Zato se paralelno sa Orionom razvija raketni sistem koji će moći da odnese ovu letelicu do Marsa. U pitanju je raketa relativno skromnog imena SLS (Space Launch System). SLS nas još jednom vraća do programa Constellation u okviru kog su nastale rakete Ares I i Ares V namenjene za lansiranje posade i tereta, respektivno. Cilj iza dizajna SLS-a je da se napravi jedinstveni sistem, koji je u stanju da u orbitu podigne čak 130 tona tereta, kako tereta tako i letelica sa ljudskom posadom.

Kada smo pomenuli da nisu samo različite vlade zainteresovane za svemir, pre svega smo mislili na privatne kompanije SpaceX i Boeing koje su već preuzele na sebe ugovore za opsluživanje ISS. SpaceX Ilona Maska je do danas obavio već pet letova do ISS, a od 2017. godine započeće i transport osoblja do Međunarodne svemirske stanice putem Boeingove kapsule CST-100 (Crew Space Transportation.) Ova kapsula je veoma slična Orionu i može da se koristi sa raketama Atlas IV, Delta IV i Falcon 9. Upravo nova varijanta Falcona 9, tzv. Falcon Heavy, je veliki razlog za pokretanje privatne svemirske revolucije jer nosivost rakete od preko 53 tone je omogućila ovoj kompaniji da višestruko smanji troškove lansiranja komercijalnih satelita. Najbitnije za priču o ljudskom istraživanju dubokog svemira – angažovanje privatnog sektora je omogućilo dizajnerima Oriona da se koncentrišu na misije van NZO – na Mesec, asteroide i Mars.

• • •

Sledeći veliki korak za Orion je Exploration Mission 1, planiran za 2018. godinu. Tada bi ova letelica trebalo da bude lansirana pomoću prve funkcionalne SLS rakete, ponovo bez ljudske posade, da dostigne stabilnu orbitu oko Meseca, obavi seriju testova (pre svega dugoročne otpornosti na kosmičku radijaciju) i vrati se nazad. Ako sve protekne po planu, 2021. godine desiće se prvi let Oriona sa ljudskom posadom Exploration Mission 2. Trenutni plan ove misije je putovanje do asteroida u stabilnoj dalekoj Zemljinoj orbiti i uzimanje uzoraka za analizu.

Orion ipak neće biti u stanju da samostalno obavi svoj konačni cilj, misiju na Mars. Naime, u svom sadašnjem obliku Orion je u stanju da ponese dovoljno zaliha da u životu održava četiri člana posade samo 21 dan. Da bi letelica zasnovana na Orionu dosegla crvenu planetu potrebno je povezivanje sa dodatnim modulima, pre svega za dugoročni život i za skladištenje zaliha, na kojima se u NASA već radi i zasnovani su na modulima u ISS. Iako je u pitanju bilo samo testiranje od četiri i po sata, Exploration Flight Test 1 je zapravo prvi korak u novom poglavlju ljudskog istraživanja Sunčevog sistema i spoljašnjeg svemira.

Dragan KOSOVAC