Od końca ery Apollo jednym z głównych celów NASA, Roscosmos i innych agencji kosmicznych jest rozwój technologii, które umożliwią długoterminową obecność człowieka w kosmosie. Technologie te pomogą również, gdy przyjdzie czas na wznowienie misji na Księżyc, na Marsa i inne miejsca w Układzie Słonecznym. W ciągu ostatnich kilku dekad wysiłki te przyniosły Mir i Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS).
W nadchodzących latach wysiłki te doprowadzą także do stworzenia platformy księżycowej platformy orbitalnej i komercyjnych stacji kosmicznych - takich jak Bigelow B330. A jeśli dotrą do tego prywatne firmy kosmiczne, takie jak Gateway Foundation, będziemy również dysponować portem kosmicznym na orbicie wokół Ziemi. Firma opublikowała niedawno film pokazujący dokładnie, jak będzie wyglądać ta obracająca się stacja kosmiczna i jak firmy takie jak SpaceX mogą pomóc w jej budowie.
Koncepcja firmy znana jest jako Gateway, obrotowa stacja kosmiczna oparta na projektach zaproponowanych przez niemieckiego naukowca rakietowego i architekta kosmosu Wernera von Brauna. Projekty te zostały zaprezentowane w serii artykułów w krajowym czasopiśmie Collier's w latach 50. zatytułowany „Człowiek wkrótce podbije kosmos!” Z tego powodu firma nazwała proponowany projekt stacją Von Braun.
Ta koncepcja jest właściwie uświęcona. Własny projekt von Brauna oparty na wcześniejszych propozycjach, z których najwcześniej opracował rosyjski naukowiec Konstantin Tsiolkovsky w 1903 roku. Koncepcja ta została pięknie zilustrowana w Stanleyu Kubricku 2001: A Space Odyssey, który napisał współautor słynnego naukowca i futurysty Arthur C. Clarke (i na podstawie krótkiej historii zatytułowanej „Strażnik”).
We wszystkich przypadkach ogólna koncepcja obejmuje obracającą się stację kołową na orbicie Ziemi, która ustanowi obecność człowieka w kosmosie, zapewniając jednocześnie sztuczną grawitację jego mieszkańcom. Jest to ważny aspekt proponowanych lotów kosmicznych, które zabiorą astronautów do miejsc w kosmosie, takich jak Mars i dalej do Układu Słonecznego (i ewentualnie poza nim).
Biorąc pod uwagę skutki długotrwałego narażenia na mikrograwitację, które zostały szeroko udokumentowane w ostatnim badaniu Twin Study NASA, planiści misji szukali sposobów na ich złagodzenie. Badanie składało się z dziesięciu osobnych badań długoterminowych skutków mikrograwitacji na ludzi, z wykorzystaniem bliźniaczych astronautów Scotta Kelly'ego i Marka Kelly'ego jako badanych.
Po ponad roku spędzonym w kosmosie zespoły badawcze zauważyły szereg znaczących zmian między Scottem Kelly i jego bratem. Podczas gdy doświadczył takiej samej utraty masy mięśniowej i gęstości kości, jak inni astronauci, którzy spędzili długie okresy czasu na pokładzie ISS, były inne zmiany, które sprawiły, że przystosowanie się do życia na Ziemi było bardzo trudne.
Wzrok Kelly zmniejszył się, doświadczył intensywnego obrzęku kończyn, a także zauważono zmiany w funkcji narządu i ekspresji genów. Oprócz mikrograwitacji istnieją również pytania dotyczące tego, jak ludzkie ciało zareaguje na długotrwałe narażenie na grawitację księżycową (16,5% normalnej Ziemi) i grawitację marsjańską (~ 38%).
Jest to szczególnie ważne, biorąc pod uwagę obecne plany utworzenia stałej placówki na Księżycu i prowadzenia misji załogowych na Marsa w ciągu najbliższych dwóch dekad. Jak stwierdził dyrektor generalny Gateway Foundation, John Blincow w niedawno opublikowanym filmie (patrz poniżej), jest to jedna z korzyści proponowanej przez jego firmę bramy:
„Ludzie potrzebują grawitacji, aby ciała się nie rozpadły. Ale ile grawitacji księżycowej będzie w porządku przez rok, ale nie przez dwa lata? Będzie Długoterminowa grawitacja marsjańska działa na ludzi, ale nie na duże zwierzęta hodowlane? Czy dwa dni w tygodniu przy 30% g wystarczą, aby załogi ISS zachowały masę kostną? Budowa stacji kosmicznej von Braun może pomóc w odkryciu tych tajemnic. ”
Konstrukcja bramy składa się z dwóch koncentrycznych pierścieni wewnętrznych przymocowanych czterema szprychami do zewnętrznego pierścienia. Dwa koncentryczne pierścienie tworzą Lunar Gravity Area (LGA), gdzie obrót stacji zapewnia siłę grawitacji równą sile powierzchni Księżyca. Zewnętrzny pierścień wewnętrzny - pierścień mieszkalny LGA - to miejsce, w którym zostaną umieszczone moduły mieszkalne, które będą składały się z małych pokoi dla gości.
Tymczasem wewnętrzny pierścień LGA z wysokim sufitem zaoferuje turystom możliwość spożywania posiłków i zabawy w środowisku o niskiej gramaturze. Trzon stacji stanowią Hub and Bay, w których będą znajdować się kontrola ruchu i środowiska, bezpieczeństwo oraz węzeł komunikacyjny Gateway. W centrum będzie również salon widokowy, w którym goście będą mogli oglądać nadchodzące autobusy.
Pierścień zewnętrzny, znany jako Mars Gravity Area (MGA), podlega szybszemu obrotowi, ponieważ znajduje się dalej od rdzenia. Powoduje to sztuczną siłę grawitacji, która jest podobna do tej, jakiej można by doświadczyć na powierzchni Marsa. Obszar ten będzie miał 4 lub 5 pokładów i będzie tam, gdzie będą znajdować się duże moduły oferujące stałe zakwaterowanie. Jak wyjaśnił Blincow:
„Stacja kosmiczna von Braun będzie obrotową stacją kosmiczną zaprojektowaną do wytwarzania różnych poziomów sztucznej grawitacji poprzez zwiększanie lub zmniejszanie prędkości obrotu. Stacja zostanie zaprojektowana od samego początku, aby pomieścić zarówno krajowe agencje kosmiczne prowadzące badania nad niską grawitacją, jak i turystów kosmicznych, którzy chcą doświadczyć życia na dużej stacji kosmicznej z komfortem niskiej grawitacji i atmosferą miłego hotelu ”.
Kolejny ważny element wspomniany przez Blincow w roli, jaką SpaceX może odegrać w tworzeniu stacji. Pierwotnie projekt Gateway wymagał modułów o długości 12 m (40 stóp) i szerokości 8,5 m (28 stóp) (mniej więcej dwa razy więcej niż moduły ISS). Ale dzięki postępowi, jaki SpaceX poczynił ostatnio Statek kosmiczny i Super ciężki, Gateway Foundation uważa, że można wprowadzić większe ładunki.
„Gdybyśmy mieli SpaceX Super ciężki drugi etap, który został opracowany tylko do budowy przestrzeni kosmicznej, możemy mieć moduły o szerokości 40 stóp (12 m) i długości 60 stóp (18 m) ”- powiedział Blincow. „Ten znacznie większy rozmiar pozwoli na znacznie większą objętość wnętrza przy tych samych kosztach uruchomienia”.
Modułowa konstrukcja pierścieni jest dostosowana do różnych rodzajów działalności i firm. Podczas gdy niektóre zostaną przeznaczone na mieszkania dla pracowników doków, inne zostaną przeznaczone na badania naukowe. Te ostatnie moduły będą bardzo poszukiwane, ponieważ stacja oferuje szansę zbadania, w jaki sposób organizmy lądowe radzą sobie z grawitacją księżycową i marsjańską, bez konieczności faktycznego udawania się tam.
Inne będą dostępne dla sieci hotelowych i restauracyjnych, prywatnych luksusowych obiektów noclegowych i innych firm chcących założyć biura w kosmosie (być może, aby skorzystać z przepisów podatkowych!). Blincow podkreśla również, że stworzenie Bramy będzie wykraczać poza jakikolwiek naród, i będzie wymagał międzynarodowego wysiłku, który zgromadzi agencje kosmiczne, komercyjne jednostki lotnicze i entuzjastów kosmosu.
Efektem końcowym będzie stacja międzynarodowa, podobnie jak ISS, ale prywatne przedsięwzięcie, które byłoby samowystarczalne ekonomicznie. Nie podano żadnych wskazówek, ile będzie kosztować budowa Gatewaya, ale Blincow jest przekonany, że będzie dostępny, ponownie dzięki SpaceX i sposobowi, w jaki jego zaangażowanie w rakiety wielokrotnego użytku obniża koszty poszczególnych startów.
Odnosząc się do ogłoszenia Muska w 2017 r., Że BFR będzie w pełni nadawał się do wielokrotnego użytku (który wygłosił podczas 29. Międzynarodowego Kongresu Astronautycznego (IAC) w Adelajdzie w Australii), Blincow stwierdza:
„Kiedy zaczęliśmy opracowywać prognozy kosztów budowy przestrzeni kosmicznej, oparliśmy je na najniższym możliwym do oszacowania koszcie uruchomienia - SpaceX BFR przy 1000 USD za kg. Wyniosło to około 150 milionów dolarów na premierę. Ale potem Elon Musk dokonał prezentacji w Adelaide, która wszystko zmieniła. Dzięki możliwości ponownego użycia wszystkich komponentów BFR jego koszty można rozłożyć na wiele lotów, podobnie jak samolot pasażerski.
„Elon Musk szacuje koszty uruchomienia Statek kosmiczny i Super ciężki booster przy około 7 milionach dolarów. Niektórzy szacują, że po wprowadzeniu wszystkich czynników każde uruchomienie będzie wynosić nawet 40 milionów dolarów. Ale niezależnie od tego, czy jest to siedem czy czterdzieści milionów dolarów, to wciąż jest muzyka dla naszych uszu. Oznacza to, że obrotowe stacje kosmiczne, urządzenia do konserwacji i magazyny paliw można i będą budować w przystępnej cenie. ”
Proces budowy, który będzie w dużym stopniu zależny od postępów w robotyce kosmicznej, zweryfikuje również kluczowe systemy i technologie, które pewnego dnia mogą się przyczynić do budowy ogromnych siedlisk kosmicznych (takich jak cylindry O’Neil). Są one uważane przez wielu za realną alternatywę (lub dodatek) do propozycji kolonizacji innych planet.
Systemy te obejmują zarówno stabilizację, recykling powietrza, odzysk wody, sanitację o niskiej grawitacji, a także przechowywanie żywności w przestrzeni kosmicznej po wyzwania inżynieryjne. Wszystkie pytania mieszczą się w ogólnym tytule „jak utrzymać populację w kosmosie?” zajmie się budową Bramy, twierdzi Bilcow.
Jeśli chodzi o finansowanie budowy, Bilcow wskazuje, w jaki sposób jego firma zamierza wykorzystać kluczowe partnerstwa z agencjami kosmicznymi świata (NASA, Roscomos, ESA, Chiny, Indie i inne), a także komercyjnymi firmami lotniczymi. Planują także zebrać pieniądze poprzez wczesną sprzedaż biletów i sprzedaż modułów (dla super-bogatych) oraz organizowanie loterii i stworzenie programu członkostwa dla załogi (dla wszystkich innych).
Oprócz budowy Bramy na orbicie wokół Ziemi, Fundacja ma również nadzieję stworzyć flotę pojazdów trans-atmosferycznych (TAV), które mogłyby przewozić ludzi do i ze stacji kosmicznej. Mają też nadzieję zbudować kolejną na orbicie księżycowej (Most Księżycowy), która pozwoliłaby na regularne podróże między Ziemią a Księżycem (przy użyciu promów cis-księżycowych) oraz regularne podróże na powierzchnię księżyca (przy użyciu lądowników cis-księżycowych).
Ponownie, koszty takiego projektu byłyby astronomiczne i przekraczałyby poziom, jaki mógłby ponieść każdy naród lub korporacja. Jednak ze względu na to, że wielu przedsiębiorców chce zrealizować turystykę kosmiczną, nie wspominając o tym, w jaki sposób takie stacje kosmiczne mogłyby ułatwić misje eksploracyjne na Księżyc, a nawet Marsa, partnerstwa Blincow mogą być wykonalne.
Podobnie jak wiele innych ambitnych planów kolonizacji przestrzeni, komercjalizacji LEO i ustanowienia ludzkiej obecności na innych ciałach w Układzie Słonecznym, będziemy musieli tylko poczekać i zobaczyć, czy Fundacja Bramy ma nogi, czy też spotka go taki sam los jak Mars One - który niedawno ogłosił, że jest bankrutem. Jedną z nich, oprócz wizji, jest umiejętność niszczenia liczb. Miejmy nadzieję, że będą działać na ich korzyść!
Główne punkty wideo Fundacji były również tematem prezentacji, która odbyła się w Caltech w styczniu 2016 r. (Prowadzona przez Keck Institute for Space Studies). Wykład zatytułowany „Budowanie pierwszego portu kosmicznego na orbicie niskiej Ziemi” wygłosili John Blincow i Tom Spilker - emerytowany inżynier lotów kosmicznych, który przez wiele lat pracował w NASA Jet Jet Propulsion Laboratory (JPL).
Aby uzyskać więcej informacji na temat Gateway Foundation i ich różnych projektów, sprawdź ich witrynę tutaj.
