Tak wygląda w detalach SLS, księżycowa rakieta NASA misji Artemis. Jej budowa kosztowała fortunę

SLS czyli Space Launch System, to formalny następca rakiety Saturn V, która ponad 50 lat temu po raz pierwszy pomogła wysłać człowieka w podróż na Księżyc. Dokładnie 21 grudnia 1968 roku Frank Borman, James Lowell i William Anders ruszyli w kilkudniowy lot, w trakcie którego okrążyli Księżyc. Była to misja Apollo 8, której uczestnikom nie było jeszcze dane wylądować na naszym naturalnym satelicie, co uczyniła dopiero załoga Apollo 11.

Choć tego nie widać po rakiecie, pierwsza misja Artemis będzie bezzałogowa

Podobne zadanie stanie przed misją Artemis I, która niedługo (lecz nie wcześniej niż w czerwcu 2022) ruszy w pierwszy lot wokół Księżyca od 1972 roku, nie licząc księżycowych orbiterów. W przeciwieństwie do misji Apollo 8, która od razu ruszyła w podróż z ludźmi, Artemis I będzie lotem bezzałogowym, a odpowiednikiem lotu Apollo 8 w XXI wieku stanie się misja Artemis II planowana na 2024 rok.

Rakieta SLS wraz z wieżą startową opuszcza hangar, w którym była montowana (fot: NASA)

To mimo wszystko i tak odważny plan, gdyż w przeciwieństwie do SpaceX, które małymi kroczkami próbuje się zbliżyć ze swoim Starshipem do granicy kosmosu, NASA od razu zaplanowała kompletną misję kosmiczną. Ta misja nie odbędzie się bez odpowiednio potężnej rakiety, która wyśle pojazd Orion w kilkutygodniową podróż. Sam lot na Księżyc potrwa kilka dni, ale w planach jest też wielokrotne jego okrążenie, co wydłuży znacząco misję.

NASA od dawna planowała użyć SLS jako takiej rakiety, ale kilka lat temu pojawiły się wątpliwości, czy aby to najlepsze i najekonomiczniejsze rozwiązanie. Jednakże firmy prywatne nie osiągnęły odpowiedniego stopnia zaawansowania w spodziewanym czasie.

W tle Księżyc, który jest celem programu Artemis (fot: NASA)

Niemniej, równolegle do zaplanowanych na najbliższe tygodnie testów SLS, przeprowadzane są testy orbitalnej wersji rakiety Starship przez SpaceX. Docelowo jej zdolność wynoszenia ładunku na orbitę ma być większa niż SLS. Ten prywatny koncern ma na głowie także budowę księżycowego lądownika HLS, który ma być użyty w programie Artemis. Pojazd Orion byłby w takim wariancie wykorzystany na etapie transferu ludzi z powierzchni Ziemi na orbitę Księżyca i z powrotem. To właśnie późne rozpoczęcie prac nad HLS może odbić się negatywnie na dacie lądowania misji Artemis III na Księzycu.

Starship SpaceX przechodzi testy w odległości ponad 1500 km od SLS (fot: SpaceX)

Pod względem testów Starshipa, SpaceX jest bardziej zaawansowany niż SLS. Połączony główny człon napędowy i pojazd Starship przeszły już pierwszą poważną próbę tankowania w Boca Chica, jednakże to rakieta SLS jest obecnie bardziej gotowa do lotu na orbitę księżycową niż Starship.

W roku 2020 zarzucono także program OmegA, czyli podobną do SLS rakietę konstruowaną przez Northrop Grumman. I tak oto SLS, pomimo licznych opóźnień, doczekała się prezentacji jako oficjalna rakieta dla programu Artemis.

Prezentacja rakiety SLS w amerykańskim stylu, z wielką pompą

Poszczególne części rakiety SLS mieliśmy okazję oglądać już na zdjęciach wcześniej. Tym na czym zależało NASA, było pokazanie jej na żywo widzom zgromadzonym w Centrum Kosmicznym Kennedy’ego. A jakżeby nie zrobić tego lepiej niż poprzez przetransportowanie jej z budynku technicznego na platformę startową 39B, a potem przeprowadzenie pełnej procedury tankowania zbiorników paliwem kriogenicznym.

CT-2 czyli transporter gąsienicowy, wykorzystany do transportu SLS, to już 50 letnia konstrukcja. Jednak wciąż unowocześniana i serwisowana. Ładowność jego platformy przekracza 8000 ton. Z załadunkiem prędkość CT-2 wynosi 1,6 km/h. Bez ładunku jest dwa razy większa

Do przewiezienia rakiety wykorzystano ogromny pojazd o napędzie gąsienicowym, który transportował rakietę we w pełni złożonej w pionie konfiguracji. Podróż trwała aż 10 i pół godziny, choć dystans do pokonania nie był strasznie duży. Jedynie 6,5 kilometra. To jednak i tak szybko, gdyby porównać tempo tej podróży z tempem w jakim Perseverance przemierza Marsa.

Obejrzyj w

Operacja tankowania odbędzie się po testach całej rakiety i pojazdu Orion, które potwierdzą, że wszystko jest gotowe do takiej procedury. W końcu kiedyś na tym etapie na szczycie SLS będą znajdowali się ludzie. Próbę generalną (ang. Wet Dress Rehearsal) tankowania zaplanowano dopiero na 3 kwietnia, więc SLS na platformie 39B pozostanie przez najbliższe tygodnie.

Rakieta SLS wraz Orionem wróci po wszystkich próbach do hangaru montażowego i zaczeka tam na wyznaczony, na podstawie zebranych w trakcie testów danych, termin lotu (wyjedzie ponownie na platformę tydzień przed tą datą).

Rakieta SLS na stanowisku startowym o poranku 18 marca i jeszcze w trakcie transportu (fot: NASA)

Warto przypomnieć sobie kilka faktów z historii związanych z platformą 39B. To druga z platform zaplanowanych dla lotów księżycowych w latach 60. I 70. XX wieku. Jednak tylko jedna misja, Apollo 10, wystartowała z tego miejsca. Pozostałe wykorzystywały platformę 39A, z której intensywnie korzysta dziś SpaceX. Z platformy startowej 39B latały rakiety wynoszące na orbitę załogi Skylaba, a także wahadłowce. Wiąże się z nią także niemiłe wydarzenie, gdy użyto jej w 1986 roku podczas startu wahadłowca Challenger. Jak się skończyła ta misja, dobrze wiemy.

Z platformy 39B już kilkanaście lat temu, w 2009 roku, wystartował lot Ares I-X, prototypu rakiety, która w tamtych czasach stanowiła element programu Constellation. Miała ona spełnić rolę, którą ostatecznie wypełni SLS.

Jak zbudowana jest rakieta SLS dla misji Artemis I?

Skoro już wiemy jak wygląda rakieta SLS w pełnej krasie, przyjrzyjmy się bliżej jej konstrukcji. Główna część napędowa składa się z centralnego członu ze zbiornikami na paliwo kriogeniczne (ciekły tlen i wodór) wyposażonego w 4 silniki RS-25, które pamiętają jeszcze loty wahadłowcami. Po bokach zamontowano dwa dopalacze na paliwo stałe. Zapewnią one w trakcie pierwszych 2 minut lotu 75% ciągu.

Zbiorniki z ciekłym wodorem i tlenem są umieszczone w osłonie pokrytej pianką, dla zachowania optymalnej temperatury w momencie startu. Ponad głównym członem rakiety znajduje się drugi górny człon. Składa się on z elementu napędowego z silnikiem RL10, który również wykorzystuje ciekły wodór oraz tlen. Zapewni on wprowadzenie znajdujących się jeszcze wyżej modułu serwisowego, który zbudowała ESA, i pojazdu załogowego Orion, na odpowiednią trajektorię lotu ku Księżycowi.

Na szczycie znajduje się dodatkowo system przerwania misji, który w razie problemów ma umożliwić oddalenie się pojazdu załogowego od rakiety. 

SLS jest rakietą jednorazowego użytku i to pomimo wizualnych zbieżności z konstrukcją przeznaczoną do wynoszenia wahadłowców na orbitę. W tym przypadku zarówno dopalacze jak i główny człon napędowy nie będą odzyskiwane. Niemniej przewrotnie można powiedzieć, że cztery główne silniki dostały po latach jeszcze jedną szansę, by się wykazać.

Ile to wszystko będzie kosztowało? Fortunę milordzie, fortunę

Niestety, jak ambitne i słuszne by nie były cele programu Artemis, tak jest to również kosztowne przedsięwzięcie. To właśnie z tego powodu wiele osób liczy, że SpaceX uda się nie tylko zrealizować projekt księżycowego HLS, ale również przekonać koniec końców NASA, że po fazie pierwszych lotów rakietami SLS, wygodniej i taniej będzie wozić ludzi i towary z Ziemi na Księżyc z pomocą Starshipa.

Gdy ogłoszono w 2012 roku program SLS, koszty pojedynczego lotu porównywano z często przytaczanym kosztem jednego lotu wahadłowcem. Było to wtedy około 500 milionów dolarów. Rzeczywistość okazała się brutalna i obecnie koszt rakiety SLS oraz dodatkowych związanych z lotem działań naziemnych i orbitalnych wynosi 4,1 miliarda dolarów na jeden start. Inspektor generalny NASA, Paul Martin, za wzrost kosztów obwinia przede wszystkim nieefektywne planowanie Boeinga, który zbudował rakietę. Za pojazd Orion odpowiedzialny jest Lockheed Martin, a moduł serwisowy w Europie wyprodukował Airbus.

Ostateczne połączenie wszystkich elementów rakiety SLS z pojazdem Orion odbywa się w pozycji pionowej w przystosowanym do tego hangarze (fot: NASA)

Program Artemis zakłada co najmniej cztery oddzielne misje księżycowe, więc łączna suma wyniesie co najmniej kilkanaście miliardów, a to raczej optymistyczny wariant. Te koszty nie uwzględniają choćby budowy stacji Gateway, która ostatecznie ma być hubem przesiadkowym na orbicie Księżyca.

Koszt jednego startu nie jest zresztą dobrym wyznacznikiem faktycznych wydatków na program Artemis. Najważniejsze są tu finalne kwoty. Ostatni audyt przeprowadzony w NASA wskazuje, że w Artemis wpompowano już 40 miliardów dolarów. Dla porównania, przeliczone na dzisiejszą siłę nabywczą dolara, koszty programu Apollo określa się na 50 miliardów dolarów.

Rakieta SLS podczas montażu (po lewej) i gotowa do transportu (po prawej) (fot: NASA)

Do 2025 roku, gdy człowiek ponownie ma postawić stopę na powierzchni Księżyca, program Artemis pochłonie nawet 93 miliardy dolarów. Artemis jest co prawda przedsięwzięciem międzynarodowym o charakterze państwowo-prywatnym, lecz USA najwięcej tutaj inwestują. I też najwięcej oczekują w zamian, co jako argument przeciw współpracy wykorzystał ostatnio szef Roskosmosu.

Koszt programu Artemis to i tak ułamek wydatków USA na zbrojenia

Te miliardy potrafią zawrócić w głowie, ale od zawsze przypominam sobie ile pieniędzy ładowane jest przez ludzkość w zbrojenia. USA przoduje pod tym względem, a zbliżająca się modernizacja jej armii jak i obecna sytuacja na świecie, tylko przekonują Kongres, by pompować w budżet obronny tego kraju jeszcze większe kwoty. Na rok finansowy 2022 jest to 778 miliardów dolarów, a w kolejnych latach ta kwota ma jeszcze wzrosnąć.

Ostatecznie to SpaceX i jemu podobne firmy zaoferują rozsądne kosztowo alternatywy dla SLS

Przy tych kwotach, koszty rozwojowe dla rakiety Starship, które Elon Musk szacuje na nie więcej niż 5 miliardów dolarów, nie wymagają chyba komentarza. Oczywiście znany jest on z wypowiedzi, które mocno odstają od rzeczywistości, ale finalna kwota i tak powinna być sporo niższa niż koszt programu Artemis. Choćby ze względu na fakt, że Starship ma być rakietą wielokrotnego użytku.

Rakieta SLS w świetle reflektorów na platformie 39B (fot: NASA)

Z perspektywy ekonomicznej zaangażowanie się agencji kosmicznych w program Artemis i związane z tym horrendalne koszty nie znajdują uzasadnienia. Lepiej byłoby poczekać, aż takie koncerny jak SpaceX dopracują swoje technologie za ułamek ceny. Jednakże Artemis to nie tylko chęć powrotu na dobre człowieka na Księżyc. To także wola pokazania, kto w kosmicznym wyścigu, który powoli jest rozgrywany coraz głośniej, rozdaje karty.

Źródło: NASA, ESA, Boeing, CNBS, SpaceX, inf. własna