science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Hoe een nieuw orbitaal maanstation ons naar Mars en verder zou kunnen brengen

Volle maan gefotografeerd vanaf de aarde. Krediet:Gregory H. Revera/wikimedia, CC BY-SA

De droom van een menselijke habitat in een baan om de maan kwam op 27 september een stap dichterbij toen NASA en de Russische ruimtevaartorganisatie Roscosmos een gemeenschappelijke visie ondertekenden voor toekomstige menselijke verkenning. Het project, een vervolg op het International Space Station (ISS), omvat een faciliteit die ergens tussen de aarde en de maan in een baan om de aarde wordt geplaatst - een gebied dat bekend staat als de cis-maanruimte. Gezien als een opstapje op weg naar diepere verkenning van de ruimte, het is de Deep Space Gateway genoemd, DSG.

NASA's nieuwe heavy-lift raket, het Space Launch-systeem, die nog in ontwikkeling is, zal de bouw van DSG mogelijk maken. Het zal worden aangevuld met de minder krachtige Proton-M- en Angara-raketten van Rusland. Echter, het is misleidend om dit af te schilderen als een puur Russisch-VS-partnerschap, omdat de drie andere ISS-partners (de Europese, Japanse en Canadese ruimteagentschappen) zijn hoogstwaarschijnlijk ook betrokken.

Sinds Apollo 17 in 1972 terugkwam van de maan, geen mens heeft zich verder van huis gewaagd dan "lage baan om de aarde", een hoogte van slechts 400 km in het geval van het ISS.

Het ISS begon in 1998 met de bouw en is sinds november continu bezet door (meestal) zes bemanningsleden, 2000. Eerder gepland tot 2020, het project is verlengd tot 2024 en kan langer worden uitgesteld. Het is echter aan het verouderen - en velen zouden beweren dat het al vervangen had moeten worden. Het heeft ergens in de buurt van $ 150 miljard gekost. Dat is niet goedkoop, maar, om het in de juiste context te plaatsen, het komt ongeveer overeen met wat de mensheid heeft verspild aan het kopen van lippenstift in dezelfde periode van 20 jaar.

Artist impression van het uitzicht vanuit de DSG.

Voor de DSG mogen we een vergelijkbaar of groter prijskaartje verwachten, die medio 2020 zal worden geassembleerd, ervan uitgaande dat NASA zijn heavy-lift Space Launch System op tijd klaar kan krijgen, ondanks een precaire financieringssituatie.

banen

De DSG ontleent zijn naam aan zijn positie voorbij het diepste deel van de zwaartekracht van de aarde, het sterkste deel van het zwaartekrachtveld van de aarde, wat betekent dat je minder energie nodig hebt om van daaruit een missie te lanceren. Dat maakt het een geweldige halteplaats voor het vertrek van menselijke expedities naar het maanoppervlak en verder weg gelegen bestemmingen zoals Mars. Het zou ook kunnen dienen als opvangfaciliteit voor het eerste onderzoek (en quarantaine, voor planetaire beschermingsdoeleinden) van monsters die zijn meegebracht van Mars of andere lichamen.

Een NASA Orion-vaartuig brengt een bemanning naar de Deep Space Gateway in een baan om de maan (artist's impression). Krediet:NASA

In tegenstelling tot het ISS, de DSG zou niet continu worden bewoond. De huidige plannen vragen om een ​​jaarlijks bezoek van 42 dagen door een vierkoppige bemanning, aanvankelijk. Wanneer niet bezet, instrumenten over de DSG nuttige wetenschappelijke gegevens kunnen blijven verzamelen, vooral als je dicht bij de maan bent. Het zal niet in een lage baan om de maan worden geplaatst, maar naar speciale punten in de ruimte, zoals waar de aantrekkingskracht tussen de aarde en de maan in evenwicht is. Hierdoor kan het een "bijna rechtlijnige halo-baan" volgen (zie onderstaande video). Vanuit het oogpunt van de maan, de DSG zou herhaaldelijk laag over één paal vegen, biedt grote mogelijkheden voor wetenschappelijke metingen.

Op andere momenten kan de DSG verder van de maan zitten, in een halobaan rond een positie op de maan-aardelijn die bekend staat als het L₂ Lagrange-punt. De balans van zwaartekrachten hier maakt het mogelijk om een ​​ruimtevaartuig te "parkeren" om waarnemingen te doen.

Echter, deze banen zijn slechts quasi-stabiel, dus enige aanpassingen zouden nodig zijn om de DSG in deze configuraties te behouden zonder ergens anders weg te zweven. De Canadian Space Agency heeft het gebruik van een zonnezeil voorgesteld om het meeste werk te doen, in plaats van boegschroefbrandstof te gebruiken. dat vind ik een goed idee, omdat zonnezeilen, die een duw krijgen van stralingsdruk, zijn nog niet voldoende uitgeprobeerd om hun potentieel te testen - dus dit is een kans om te beoordelen hoe ze het beste kunnen werken. Afgezien van hun gebruik bij het manoeuvreren rond het zonnestelsel, zonnezeilen kunnen ooit sondes naar de dichtstbijzijnde sterren stuwen.

De 'Near Rectilinear Halo Orbit' en andere animaties.

De competitie

De DSG is allemaal nog erg ver verwijderd van de realiteit. Het is echter een logische volgende stap na het ISS - en elke langdurige multinationale coöperatieve onderneming in de ruimte moet een goede zaak zijn, gezien het gekibbel tussen naties hier op aarde. Het zal ons misschien niet zo snel naar Mars leiden - door de overheid gefinancierde projecten zijn vaak krap bij kas, wat betekent dat de plannen kunnen achterblijven bij de inspanningen van particuliere ondernemingen zoals Elon Musk en zijn superzware interplanetaire transportsysteem, of BFR.

Dit is slechts de eerste stap van Musk. Sprekend op het International Astronautical Congress in Adelaide, hij onthulde zijn eigen ambitieuze plannen voor een maanbasis gevolgd door raketten naar Mars tegen 2022.

Hoe het ook komt, het zou zeker inspirerend zijn om astronauten weer voorbij een lage baan om de aarde te zien reizen. Een opknapbaar platform zoals de DSG ergens in de buurt van de maan zou vele manieren bieden om zowel de maan te bestuderen (persoonlijk zou ik een röntgenspectrometer op de DSG willen monteren om de verdeling van de chemische elementen over het maanoppervlak in kaart te brengen) en de interactie tussen de aarde en de zon.

Mogelijke banen voor de Deep Space Gateway, L1 en L2 zijn door de zwaartekracht speciale Lagrange-punten. Krediet:ESA, CC BY-SA

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.