... i dovuče ga do Meseca
U aprilu je NASA objavila svoju najnoviju strategiju za obnovu američkog kosmičkog programa za letove sa ljudskim posadama. Agencija planira da ulovi jedan mali asteroid i automatskom metodom ga dovuče u lunarnu orbitu. Nakon toga, jedna posada bi iskoristila budući brod „Orion“ i ispitala ga iz blizine i pokupila uzorke. Fantastično, ali kako misle to da izvedu?
Sonda ARM konstruisana za hvaćanje asteroida (Mazanek at al.) SEP je skraćenica od „Solar Electric Propulsion“.
Misiju, nazvanu ARM („Asteroid Retrival Mission“), činiće sonda teška 17.995 kg opremljena specijalnim džakom za hvatanje asteroida. Brod će biti opremljen električnim pogonskim sistemom snage 50 kW. Dok su prošle godine grupa KISS – ne radi se o rok–grupi „Kiss“, već o Kekovom Institutu za Svemirske Studije – prikazala preliminarni dizajn, sada su svoju ideju objavili više detalja. Brod će koristiti četiri jonska trastera Hallovog tipa snage po 10 kW i specifičnog impulsa 3.000 sekundi. Kao gorivo koristiće se 12 tona inertnog ksenona, a pogonski sistem će davati potisak od samo 1 njutna (100 grama). Kao pomoć električnom pogonskom sistemu (SEP), sonda će koristiti četiri baterije po četiri motora snage po 200 njutna koji će za orbitno manevrisanje koristiti hipergolično gorivo (MMH i dimetil-tertoksid). Taj sistem je ključan, jer će biti zadužen za upravljanje brodom i sinhronizaciju sa rotacijom asteroida. Svaki solarni panel će imati prečnik od 10 metara i površinu od 70 m2. Insistiranje na korišćenju električnog pogona nije slučajno. Zahvaljujući SEP, sonda će pri lansiranju biti teška samo 18 tona. Kada ne bi koristila električni pogon, sonda bi imala težinu između 200 i 300 tona (!) (Definitivno, električni jonski pogon će predstavljati ključ za istraživanje Sunčevog sistema, ali to je tema za neki drugi tekst.)
Grafik prikazuje primer velikog smanjenja početne težine (IMLEO = Initial Mass in Low–Earth Orbit) broda ARM sa el. pogonom u odnosu na one sa hemijskim pogonom. Poredeći SEP koji koristi ksenon kao gorivo, vidi se da bi bilo potrebno preko 20 puta više IMLEO za brod koji bi koristio manje efikasno pogonsko gorivo (NTO/MMH), a 12 puta više ako bi koristio nešto efikasnije kriogeno gorivo (LOX/LH2). Isti pogonski sistem danas sa velikim uspehom koristi sonda „Dawn“, koja trenutno istražuje Vestu i Ceres.
Misija treba da traje šest do deset godina. Nakon lansiranja raketom „Atlas V 551“ početkom sledeće decenije, brod će da proleti pored Meseca radi povećanja brzine da bi nakon nekoliko godina leta uz električni jonski pogon dospeo u blizinu odabranog objekta. Mali asteroid (ili stena sa nekog većeg NEA asteroida) ne bi trebalo da bude većeg prečnika od ~7 metara i težine oko 1.000 tona. Tokom perioda od 90 dana, sonda će proučavati NEA asteroid, analizirati period njegove rotacije i na kraju pristupiti hvatanju koristeći dve velike kese opremljene fleksibilnim metalnim olačanjima. Prethodno će biti potrebno uskladiti rotaciju sa asteroidom, i, kada ga uhvati, potpuno je neutralisati. Potom će brod sa ulovom krenuti nazad, i do 2030. će biti smešten u Lagranžovu tačku L2 sistema Zemlja–Mesec na suprotnoj strani Meseca. Zatim – tačan datum još nije određen – brod „Orion“ sa astronautima će se odvojiti od svoje buduće rakete–nosača SLS i uputiti se ka asteroidu, sleteti i pristupiti prikupljanju uzoraka radi daljeg dopremanja na Zemlju.
Šematski prikaz faza misije (Mazanek at al.).
Pet različitih predloga za hvatanje malog asteroida ili komada sa nekog većeg (Mazanek et al.).
Najveći problem čitavog plana je taj što do sada nije otkriven nijedan asteroid koji bi realno odgovarao zahtevima i potrebama. To je, očigledno, veliki problem. Među mogućim kandidatima je Atenov asteroid 2000 SG344. Njegova orbita je lako dostupna sa Zemlje (potrebna je mala količina Delta–V) i bilo bi ga lako uhvatiti, uprkos tome što ima težinu od preko 7 tona. Naravno, ako bi kojim slučajem 2000 SG344 bio tamni ugljenični asteroid C–tipa, mogao bi da ima prečnik od nekih 90 metara i masu koja bi prelazila 800 hiljada tona (od čega bi 160 hiljada tona bila voda), ali bi možda bilo moguće pokupiti samo jedan njegov deo. Što se tiče orbite, sledeći povoljni kandidat je 2006 RH120, koji ima „samo“ 1.200 tona, ali je nepotrebno reći da mi danas o njemu ne znamo ništa ... kao, uostalom, ni o ostalim kandidatima. Možda su previše veliki ili nisu odgovarajućeg sastava – najidealniji bi nam bio ugljenični tip – samo su neke od nejasnoća. Trenutno, nedostatak pravih kandidata predstavlja usko grlo čitavog projekta. Ako misija ARM želi da zaživi, moraće prvo da se pronađe cilj misije. Drugi problem predstavljaju datumi. NASA bi volela da ima asteroid u blizini Meseca do 2025. godine, ali – sem kao ne nađu bolju metu – većina modela uključuje datum povratka do 2030. godine. Da li će program „SLS–Orion“ preživeti bez realizacije misije ARM? Šanse su vrlo male.
Prvih 20 povratnih težina – dolazak do Meseca od 1. januara 2019. a povratak kući 31. decembar 2013. Težine su oko 100 t ili više, a procenjeni prečnici su veći od 7 m.
Niko ne beži od utiska da je ARM očajnički pokušaj Nase da dâ naučno opravdanje programu sa posadom „SLS–Orion“,ali ipak to je prva originalna inicijativa da se ode dalje od Zemljine orbite posle mnogo godina. Do nedavo, predlozi Nasi za korišćenje SLS vrteli su se oko ideja da se misija „Apolla 8“ iz 1968. ponavlja ponovo i ponovo. Zato misija ARM predstavlja dašak svezeg vazduha, ali to ne znači da joj je uspeh zagarantovan. Potpuno suprotno. Naučnici misiju vide kao budući finansijski bezdan koji će progutati već ionako skroman budžet za planetna istraživanja, dok pristalice programa letova sa ljudskim posadama vide ARM kao klimav odgovor za pravdanje SLS programa. Da li će NASA uspeti da se izvuče iz ovoga i dovuče jedan asteroid do Meseca? Ja ne verujem, a ti?
Reference:
- Daniel Mazanek et al., Asteroid Retrieval Mission Concept – Trailblazing Our Future in Space and Helping to Protect Us from Earth Impactors, Planetary Defense Conference 2013.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
