Nasa je ob 8.47 po našem času uspešno izstrelila novo raketo SLS (Space Launch System) in tako pognala vesoljsko ladjo Orion proti Luni. Orion bo naslednjih 25 dni potoval do Lune, krožil okoli nje in se nato vrnil na Zemljo. S tem želi Nasa preizkusiti sisteme pred prvim poletom s posadko, Artemis II.

Več kot 40 milijard dolarjev, 15 let razvoja, političnih bojev, spletk, sanj je uperjenih v ta polet. Pravzaprav je na tnalu kar ameriška paradigma o raziskovanju vesolja. Misija Artemis I mora uspeti, sicer se lahko mogočna raketa SLS vrne v zgodovino, še preden je vanjo zares vstopila, in to skupaj s snom o dogledni vrnitvi človeka na Luno.

Artemis I je prva v zaporedju vse zahtevnejših odprav človeka zunaj neba Zemlje. V okviru programa Artemis se bo človek vrnil na Luno, na njej postavil manjše oporišče, pri njem lunarno vesoljsko postajo. In ne le to: pri Luni bo sestavil večjo vesoljsko ladjo, ki bo po napovedih Nase v prihodnjem desetletju popeljala človeka do Marsa in nazaj.

Video: Nasin uradni prenos

Dozdajšnji potek izstrelitve

Do izstrelitve je potekalo odštevanje, natančno koreografiran postopek, v katerem vse sisteme dodobra preverijo in pripravijo na delovanje, rezervoarje napolnijo z gorivom, počasi ohladijo pogonske sisteme na delovno temperaturo, raketo in vesoljsko ladjo preklopijo na notranje napajanje ter nasploh budno pazijo, da gre vse po načrtu. Redko dejansko gre. Tokrat je vodik puščal iz prenosnega izstrelitvenega stolpa. Nasa je do sumljivega ventila poslala t. i. rdečo ekipo, delavci pa so privili nekaj vijakov in čezmerno puščanje se je končalo.

Zagodlo jo je tudi medmrežje. Ameriški vojski je odpovedala oprema za ethernet, zato ni mogla v polnosti nadzorovati izstrelitve, kar mora početi, da lahko raketo v primeru hudo spodletele izstrelitve uniči. Težavo so odpravili z menjavo stikala za ethernet.

Zares napeto je postalo 33 sekund pred izstrelitvijo. Takrat se je začelo gosto, računalniško nadzorovano zaporedje dogodkov. Opazovalcem je vse skupaj minilo, kot bi mignil, a vsako dejanje je zelo pomembno. 15 sekund pred izstrelitvijo se je začelo zalivanje velikih količin vode pod vznožje rakete, da se je infrastruktura zaščitila pred vročino, pa tudi zmanjšal hrup.

Na minus 12 sekundah smo pod motorji lahko uzrli pirotehniko. Žareči delci kovine so sproti prižgali odvečen vodik, ki se je nabiral pod raketo, in tako preprečili neželeno eksplozijo, ki lahko poškoduje motorje. Prizor je bil zelo podoben tistim iz časa Space Shuttlov. SLS je namreč osnovan ravno na tehnologiji Vesoljskih čolničkov.

Na minus 10 sekundah je računalnik začel zapleten postopek prižiga štirih motorjev RS-25, pravzaprav recikliranih motorjev SSME, ki so že večkrat pognali omenjene Space Shuttle v vesolje. Najstarejši med njimi je prvič letel že leta 1998. Na minus 6,36 sekunde so se motorji en za drugim koreografirano prižgali, toda raketa še ni poletela.

Motorji RS-25 se namreč ne zaženejo nemudoma, temveč gredo skozi zapleten postopek (več o njem v povezavi v okvirčku levo). Pet sekund potrebujejo, da dosežejo 100-odstotno moč. To se je zgodilo sekundo pred izstrelitvijo. Tudi takrat se SLS še ni dvignil. Masa celotnega sestava rakete, vesoljske ladje in goriva je namreč presegala 2600 ton, srednja stopnja s štirimi motorji RS-25 pa zmore slabih tisoč ton potiska. Brez pomoči bi vse skupaj nasedlo na Zemlji.

Prava predstava se je začela ob času 0. Takrat sta se prižgala mogočna stranska potisnika (SRB) na trdo gorivo in v drobcu sekunde dosegla polno moč. Zagotavljala sta kar 75 odstotkov od skoraj 4000 ton (39,1 meganewtona) potiska ob vzletu, njuna bogato rumena plamena sta popolnoma presvetlila štiri vodikove.

A v nasprotju z Ariane 5, ki smo jo gledali ob lanski odmevni izstrelitvi Jamesa Webba, dvig ni bo tako hiter. Ariane 5 je v nekaj sekundah prečila izstrelitveni stolp. Masivni SLS je pospeševal počasneje, potreboval je celih sedem sekund, da se je dvignil nadenj s hitrostjo "samo" 127 kilometrov na uro.

Prvi del poleta je bil za raketo najnapornejši, še vedno je nosila večino goriva in se prebijala skozi najgostejši del ozračja. Kljub temu je hitro pospeševala – raketi rečejo tudi nadzorovana eksplozija – in pri tem kurila tone goriva vsako sekundo. Med 70 in 90 sekundami se je s hitrostjo 1700 kilometrov na uro prerinila skozi območje največjega stresa zaradi aerodinamičnih sil. Stranska potisnika sta samodejno, zaradi notranje postavitve goriva, začasno zmanjšala potisk in ga pozneje spet povečala. Po 2 minutah in 12 sekundah oziroma na višini 48 kilometrov sta porabila večino goriva – skupaj ga imata več kot 1200 ton. Postala sta odvečna masa, se ločila od srednje stopnje in padla proti morju.

Nekoliko olajšana srednja stopnja je nadaljevala pot skozi vse pojenjajoče ozračje in naposled dosegla točko, ko je lahko odvrgla tudi Orionove zaščitne panele, pa še motor za pobeg v sili. Ta je bil na konici Oriona in bi se prižgal, če bi šlo med izstrelitvijo kaj hudo, hudo narobe, ter urno potegnil vesoljsko ladjo stran od katastrofe.

Video 3: Animacija izstrelitve

Video 4: Za boljšo vizualizacijo uvoda izstrelitve je na voljo posnetek prižiga rakete, pritrjene na betonsko stojalo (od 51.00 naprej)

Ogromna srednja stopnja – po trditvah Nase največja posamezna raketna stopnja v zgodovini – je gorivo porabila po osmih minutah, ugasnila in padla proti morju ter poslala veteranske motorje RS-25 na poslednjo pot – in s tem nekaj zgodovine raziskovanja vesolja. Srednja stopnja je dosegla orbito oblike 1,806 krat 30 kilometrov, zato se je med potjo proti prizemlju samodejno vrnila v atmosfero.

Orion je nadaljeval pot skupaj z zgornjo stopnjo ICPS, pravzaprav nekoliko prilagojeno drugo stopnjo rakete Delta IV. Po 18 minutah je raztegnil štiri panele sončnih celic. Tudi to dejanje je bilo kritično, brez tega ne bi bilo proizvodnje električne energije. (Stare vesoljske ladje Apollo so imele vodikove gorivne celice.)

Še vedno pa ni bil v primerni tirnici – če bi tako nadaljeval, bi se tudi sam vrnil v ozračje. Zato se je ICPS prižgal za 22 sekund in odvrnil nevarnost.

ICPS je izvedel še manever, poimenovan TLI (Translunar Injection), prižig motorja druge stopnje za točno 17 minut in 59 sekund, začenši z 1 uro in 36 minutami v misiji. S tem se je hitrost povečala z 28.000 kilometrov na uro na 36.400 kilometrov na uro. ICPS se je nato uspešno ločil od Oriona.

Tako se je vesoljska ladja prvič po 50 letih odpravila proti Mesecu.

Kaj še pride

Ker so razdalje ogromne, bo dan zaokrožen s prvim popravkom trajektorije 7 ur, 56 minut, 5 sekund v misijo. Orion bo prvič prižgal lastni motor AJ10, tudi recikliran s programa Space Shuttle: tam je bil za pogon v vakuumu.

ICPS bo predtem oddal 10 manjših satelitov (več o njih tukaj).

Do Lune in nazaj

Orion bo do Lune prispel šele čez šest dni. Najbolj se mu bo približal pri 97 kilometrih in se utiril v orbito, katere od Lune najbolj oddaljena točka bo 64.000 kilometrov, od Zemlje pa 450.000 kilometrov. To je še dlje od Apolla 13, ki je dosegel "samo" 400 tisoč kilometrov, poudarja Nasa in dodaja, da je to najbolj oddaljena pot vesoljske ladje za prevoz posadke v zgodovini. (Vprašanje je sicer, kako obravnava lunarni modul odprave Apollo 10, ki je v heliocentrični orbiti.) Orion bo več kot dobra dva tedna krožil okoli Lune in preizkušal sisteme v pripravah na naslednjo misijo, ki bo s posadko. Za vrnitev proti Zemlji bo še enkrat blizu obletel Luno in izkoristil njeno energijo za pospešek.

V Zemljino ozračje bo vstopil s 40.000 kilometri na uro, se od njega enkrat odbil in nato planil proti tlom. Zaviral bo s trenjem, pri čemer se bo toplotni ščit ogrel na 2800 stopinj Celzija. Tako se bo upočasnil na 480 kilometrov na uro. Nato se bo odprl par stabilizacijskih padal in hitrost pripeljal do 160 kilometrov na uro. To je še vedno daleč preveč za varen pristanek, zato bodo delo prevzela tri glavna padala. Orion bo 11. decembra pri 32 kilometrih na uro padel v Tihi ocean poleg ameriškega mesta San Diego. Misija bo trajala 25 dni, 11 ur in 36 minut. (Če bi izstrelitev konec avgusta uspela, bi trajala kar 42 dni.)

V Orionu ne bo posadke, zato tudi ne bo sistema za vzdrževanje življenju primernih razmer. Bodo pa tri lutke zaznavale sevanje, tresljaje in pospešek (Moonikin Campos, Helga in Zohar). V Orionu je skupaj več kot tisoč senzorjev.

Video 5: Animacija celotne misije

Mogočni SLS

SLS ali Space Launch System je dvostopenjska supertežka nosilna raketa. Visoka je 98 metrov. Ob izstrelitvi ustvari 39,1 meganewtona oziroma štiri tisoč ton potiska, kar je več kot vse ameriške rakete doslej, 15 odstotkov več od starega Saturna V in 20 odstotkov več kot sistem Space Shuttle.

Srednja stopnja (core stage) je po navedbah Nase največja posamezna raketna stopnja v zgodovini. Visoka je 65 metrov in 8,4 metra široka in s tem precej podobna rezervoarju za gorivo Space Shuttlov. Večino prostornine zavzemata rezervoarja za tekoči vodik in tekoči kisik. Poganjajo jo štirje motorji RS-25, reciklirani in nadgrajeni primerki s prejšnjih izstrelitev Space Shuttlov (te so poganjali trije motorji). Posamezen RS-25 ustvari 2,281 meganewtona oziroma 233 ton potiska. Med spajanjem vodika in kisika ustvarja vodno paro, ki iz šobe leti s hitrostjo 16.000 kilometrov na uro. Srednja stopnja vsebuje tudi avioniko (računalniško opremo za samodejno izvedbo poleta).

Motorji RS-25 so narejeni za večkratno uporabo. Iz programa Space Shuttle jih je ostalo za štiri izstrelitve SLS-ov. Nasa in proizvajalec, Aerojet Rocketdyne, sta sklenila pogodbo za proizvodnjo novih, prilagojenih za en polet in posledično cenejših, pa tudi zmogljivejših.

SLS lahko v tej različici proti Luni pošlje 27 ton. V načrtu sta dve večji nadgradnji z zmogljivejšo zgornjo stopnjo in stranskimi potisniki, ki bosta zmogli najprej 42, nato 46 ton.

Stranska potisnika

Na straneh srednje stopnje sta 5-delna stranska potisnika (SRB). Visoka sta 64 metrov in široka 3,6 metra. Skupaj proizvedeta 32 meganewtonov oziroma 3260 ton potiska, kar je več kot tri četrtine vsega potiska v prvih dveh minutah poleta. Za to na sekundo pokurita šest ton trdega goriva (polibutadien akrilonitril). Po navedbah Nase sta največja in najsilnejša potisnika na trdo gorivo v zgodovini. Proizvaja jih ameriška družba Orbital ATK, del Northrop Grummana.

Z notranjo postavitvijo goriva nadzorujejo potisk na določeni stopnji poleta in ga tako med največjim aerodinamičnih stresom zmanjšajo, nato spet povečajo.

Tudi segmenti stranskih potisnikov so dediščina Space Shuttlov. Takrat so bili opremljeni s padali in po poletu znova uporabljeni. Space Shuttli so imeli 4-segmentne SRB-e. Dodaten segment pri SLS-u ne pomeni daljšega gorenja, zagotavlja pa več potiska.

5-segmentna različica je bila pripravljena in tudi preizkušena že davno pred SLS-om, saj je bila del programa Constellation (Konstelacija) pod predsednikom ZDA Georgeem W. Bushem. Bila je osnova rakete Ares I-X, ki je poletela samo enkrat.

Nasa ima dovolj segmentov za osem misij Artemis, nato bodo prešli na novejše tehnologije, pravzaprav stranske potisnike na osnovi nesojene rakete Omega (Northrop Grumman).

SRB-i niso zgrajeni v enem kosu, ker jih po ZDA prevažajo po železnici.

Vesoljska ladja Orion

Vesoljska ladja Orion spominja na stare Apolle, a je večja in modernejša. Prostora ima za šest članov posadke, ki lahko v njej letijo do 21 dni (zaradi omejitev sistemov za vzdrževanje življenju primernih razmer). Je trenutno edina vesoljska ladja, ki lahko pošlje ljudi na potovanja zunaj Zemljine orbite.

Sestavljena je iz treh glavnih elementov. Prvi je modul za posadko (crew module). Je pet metrov širok in tri metre visok in ima za polovico več prostornine od poveljniškega modula Apolla. Masa znaša 10,4 tone. Pohvali se lahko tudi s straniščem, medtem ko so astronavti Apolla potrebo opravljali v vrečke (kar je pripeljalo do incidenta v kategoriji straniščnega humorja). Modul za posadko je večkrat uporaben. Prvi testni polet je bil leta 2014.

Drugi sestavni del je Evropski podporni modul (European Service Module). Glavni izvajalec je Airbus, podizvajalci so v desetih evropskih državah. Velik je štiri metre, masa znaša 13,5 tone. Zagotavlja proizvodnjo 11 kilovatov električne energije s štirimi paneli sončnih celic, vsebuje rezervoarje kisika in pogonskih sredstev, 32 manevrirnih potisnikov in glavni motor AJ10-190 s 26.6 kilonewtona oziroma 2,7 tone potiska. Slednji je letel na 19 misijah Space Shuttlov. Motor je izbrala Nasa (oziroma posredno ameriška politika), nanj pa letijo kritike zaradi šibkosti. (Apollo je uporabljal več kot trikrat močnejši AJ10-137).

Evropski prispevek k programu Artemis je nadomestil del sredstev, ki bi jih morala Esa prispevati k programu Mednarodne vesoljske postaje (MVP).

EPM je nastal iz evropske vesoljske ladje ATV, ki je oskrbovala MVP.

Tretji sestavni del je sistem za pobeg v sili, bel stolp na vrhu. Vsebuje motor na trdo gorivo, ki se – če gre med izstrelitvijo nekaj zelo narobe – sproži v tisočinkah sekunde. Z močjo 1,8 tone povleče vesoljsko ladjo stran od katastrofe, denimo razpadajoče rakete, in jo pri tem usmerja z dodatnim motorjem.

Video 6: Animacija delovanja sistema za pobeg

Ozadje Artemisa in negotova prihodnost

Program Artemis je izid desetletij političnih preigravanj, boja za denar in iskrenih želja po obuditvi Apollovega sna.

Ljudje so doslej šestkrat hodili po Mesecu. Vse to se je dogajalo med letoma 1969 in 1972. Decembra letos bo minilo točno 50 let, odkar je poslednjo človeško stopinjo na Luni pustil astronavt Gene Cernan, in sicer na odpravi Apollo 17. Ameriška politika je program ukinila zaradi stroškov in drugih prioritet, denimo vojne v Vietnamu. Apollova generacija se je počutila izdano, po izjemnem naporu in premagovanju zahtevnih tehničnih ovir je dobila košarico. Astronavti so dotlej mislili, da je Luna le prvi korak, da bodo že v 80. letih osvajali Mars. Sanje so se razblinile. Poleg zgoraj omenjenih stroškov je bilo na delu tudi domoljubje, del politike in Nase ni bil navdušen nad tem, da so raketo Saturn osnovali Nemci pod vodstvom Wernherja von Brauna. Želeli so proizvod domače pameti, obenem pa precej cenejše vesoljsko plovilo, ki bo večkrat uporabno in bo letelo po več desetkrat na leto.

Tako je nastal program Space Shuttle. Snovati so ga začeli že med Apollom in tako razvili številne tehnologije, ki so v uporabi še danes (prav na raketi SLS). Toda Space Shuttle ni izpolnil vseh pričakovanj. Ni bil poceni, letel je le nekajkrat na leto in bil v središču dveh odmevnih nesreč. Njegovi snovalci so sicer zatrjevali, da bi ga morala Nasa razvijati v nove, učinkovitejše različice, da je program finančno podhranjen in da sta bili nesreči v temelju posledici človeškega dejavnika. A ni zaleglo, po nesreči raketoplana Columbia leta 2003 je padla odločitev, da se program ukine. In tu se začenja zgodba SLS-a.

Program Space Shuttle je zagotavljal veliko dobro plačanih delovnih mest po ZDA, ki bi ob ukinitvi izpuhtela. Ne le to, v zgodovino bi šlo tudi pridobljeno tehnično znanje, t. i. know how, in proizvodne kapacitete, vzpostavljene skozi desetletja. Točno tako, kot so izpuhtele po ukinitvi Apolla in Saturna V. Nezadovoljni so bili tako nekateri ameriški senatorji, ki so doživljali bes lokalne volilne baze, kot številni ljubitelji raziskovanja vesolja, ki so se bali novega mrtvila.

In tako je bil pod predsednikom Georgeem W. Bushem napisan program Constellation. Bil je velikopotezen: predvideval je oskrbovanje Mednarodne vesoljske postaje, pristanek na asteroidu, vrnitev na Luno in človeka na Marsu. Vse to z enovito opremo. Stranski potisnik Space Shuttlov je dobil še en segment in postal raketa Ares I. Z njo bi izstreljevali nove vesoljske ladje Orion, tako za odprave na MVP kot za lunarne in marsovske. (Orion je tako v razvoju že več kot 15 let.) Glavni rezervoar Space Shuttlov bi predelali in povečali v prvo stopnjo ogromne rakete Ares V, uporabili pa bi ali pet motorjev RS-25 ali pa šest motorjev RS-68 (oboje proizvaja Aerojet Rocketdyne). Ares V bi zmogel kar 188 ton v nizkozemeljsko orbito in z velikim naskokom postal najzmogljivejša raketa vseh časov. In vse to pretežno z delovnimi mesti programa Space Shuttle.

Program Constellation je imel isto hibo kot Apollo, a še za razred velikosti večjo. Ceno. Leta 2010, po nastopu novega predsednika ZDA Barracka Obame, je bil zato ukinjen. Ljubitelji vesolja in senatorji so ponovno zagnali vik in krik, pričakujoč novo mrtvilo. Politika se je odzvala, in tako je nastala raketa SLS. Zelo poenostavljeno: iz sestava Space Shuttle odstrani raketoplan, njegove motorje vgradi v podnožje rezervoarja za gorivo, zgolj povečaj stranske potisnike. Črtaj raketo Ares I in vesoljsko ladjo Orion posadi neposredno na SLS. Volk sit in koza cela.

Tudi ta načrt ni idealen. Zakaj? Ker so se razmere v vesoljski industriji po letu 2011, ko je bil osnovan, precej spremenile. Številni so začeli razmišljati o tehnologijah novega tisočletja. Mislili so na večkrat uporabne rakete in rezervoarje goriva v orbiti, ne na dediščino Apolla in Space Shuttlov. V Nasi in v kongresu so se bili politični boji. Zmagala je preizkušena preteklost.

Prvi Nasin vodja poletov, legendarni Chris Kraft, je že tedaj zmajal z glavo in izgovoril preroške besede: SLS bo požrl Naso pri živem telesu. Stroški bodo visoki, frekvenca letenja enkrat na nekaj let, doseženega bo malo. To se je tudi zgodilo. SLS, ki bi se moral v nebo prvič pognati leta 2016, gre na prvi preizkus šele zdaj, naslednji polet pa bo šele leta 2024. Do lani je bilo za razvoj in izdelavo porabljenih 21 milijard dolarjev, in še dodatnih 21 milijard za Orion.

Podporniki pa po drugi strani opominjajo, da je bilo za SLS porabljenega precej manj denarja kot za primerljivi Saturn V in da gre za enkraten projekt, ki mu v zadnjih desetletjih ni para (... oziroma mu ni bilo para do pred nekaj let). Takšni projekti pač ne morejo biti poceni. Ponujajo še en razmislek: potrebna je podpora politike. Če ne bi ohranili delovnih mest in zadovoljili ključnih senatorjev, programa Artemis sploh ne bi bilo. Tako pa imajo ZDA – in svet – po 50 letih spet opremo, denar in nabrano "gibalno količino", da človeka pošljejo iz orbite Zemlje.

Krhko ravnotežje med kritiki in podporniki se utegne porušiti, če bo misija neuspešna. Za zdaj, na dan izstrelitve, ji kaže dobro.

Ravnotežje se utegne porušiti tudi zaradi tretjega dejavnika. Program Artemis vsebuje element, ki ga lahko preraste in izrine, kot kukavičji mladič v gnezdu. SpaceX-ovo vesoljsko ladjo Starship. Nasa je, v veliko presenečenje, prav Starship izbrala za svoj lunarni pristajalnik.

Starship je načrtovani izstrelitveni sistem, ki bo po napovedih podjetja še silnejši od SLS-a, pa tudi od stare sovjetske rakete N1. Elon Musk zatrjuje, da bo posamezna izstrelitev stala manj kot 10 milijonov dolarjev, v kombinaciji z orbitalnim dotakanjem goriva pa bi Starship lahko globoko v vesolje poslal ali več deset ljudi ali pa več kot 100 ton tovora. Tega niti Ares V ne bi zmogel. Napovedi so skoraj neverjetne, a Nasa stavi nanje. Vrnitev človeka na Luno na misiji Artemis III leta 2025 je zdaj odvisna prav od Starshipa. Ko (če) bo mogočni Starship iz drobnega Oriona v Lunini orbiti prejel astronavta in ju spustil do tal Lune, bo prizor bodel v oči. Zakaj plačati nekaj milijard dolarjev za SLS in Orion, če lahko čisto vse za nekaj redov velikosti ceneje opravi Starship? Nekdanji administrator Nase Charles Bolden, nekdanji podpornik SLS-a, dandanes meni, da se bo zgodilo prav to.

Scenarij pa temelji na predpostavki, da bo Starship izpolnil obljube – in da bo varen. Kaj pa, če ne bo?

Nasprotniki SLS-a ponujajo vprašanje, kaj vse bi lahko Nasa naredila, če ne bi vlagala denarja v SLS in Orion? Ekonomisti temu rečejo oportunitetni stroški. Morda bi že imeli na pladnju plejado sodobnih tehnologij začenši z dotakanjem goriva v orbiti. Morda.

A brez SLS-a in Oriona danes ne bi brali tega članka in nestrpno pričakovali plamenov mogočne rakete, prizorov, kakršne so nazadnje uzrli pred 50 leti. In prgišče še živih veteranov odprav Apollo, med drugim Buzz Aldrin, Dave Scott, Charlie Duke, Harrison Schmitt, pa tudi Gene Kranz, ne bi moglo predati štafete. Uzreti, kako se ogenj njihovih sanj znova razplamteva.