Wszystko, co trzeba wiedzieć o komercyjnym wylocie załogowym SpaceX

Za tydzień, 27 maja, czeka nas historyczne wydarzenie – NASA wystrzeli w kosmos rakietę SpaceX produkcji Elona Muska. Rakieta Demo-2 otrzymała oznaczenie SpX-DM2 i jej zadaniem będzie przetransportowanie astronautów Roberta Behnkena i Douglasa Hurley’a na Międzynarodową Stację Kosmiczną.

Wydarzenie to jest ważne z dwóch powodów: po pierwsze – będzie to pierwsza załogowa misja od 2011, w której NASA będzie korzystać z rakiety amerykańskiej produkcji (dotąd korzystała z rakiet rosyjskich); i po drugie – będzie to pierwsza misja załogowa z wykorzystaniem wykonanej przez komercyjny sektor kosmiczny.

W związku z tym, że wielkim krokami zbliża się do nas tak ważna, historyczna chwila, dobrze byłoby zebrać kluczowe informacje na jej temat.

Statek kosmiczny

Statek kosmiczny, którym polecą Behnken i Hurley, składa się z rakiety Falcon 9 i kapsuły Dremo-2. Został zbudowany przez firmę SpaceX w ramach programu Commercial Crew Program. Już wcześniej, bo od 2004 roku, firma Elona Muska pracowała nad kapsułą Dragon, a w marcu 2006 zgłosiła kapsułę do Commercial Orbital Transportation Services (programu mającego na celu wyłonić przedsiębiorstwa zdolne do stworzenia floty pojazdów zapewniających transport na orbitę i ISS ludziom i ładunkom). SpaceX wygrała przetarg i pierwsze loty próbne Dragona przebiegły w miarę pomyślnie. 8 października 2012 roku przeprowadzono pierwszy zakontraktowany lot Dragona transportujący ładunek na Międzynarodową Stację Kosmiczną.

Jednak, aby kapsuła Dragon była w stanie transportować ludzi, potrzebne były pewne modyfikacje. Wprowadzono do niej system podtrzymywania życia oraz opracowano ucieczkowy system ratunkowy. Załogowa wersja Dragona (nazywana Crew Dragon) jest w stanie pomieścić siedem osób. 2 marca 2019 roku przeprowadzono pierwszy lot testowy załogowego Dragona z manekinem na pokładzie, a 19 stycznia 2020 przeprowadzono test awaryjnej ewakuacji kapsuły z Falcona 9.

Na razie Demo-2 przeznaczony jest do transportu ludzi na niskiej orbicie. Ma kształt żelki i zasilana jest dwoma panelami słonecznymi. Według zapewnień SpaceX, będzie mogła służyć zarówno do oficjalnych lotów astronautów NASA, jak i do transportu osób prywatnych. Co ciekawe system ucieczkowy SuperDraco może umożliwić w przyszłości lądowanie kapsuły na powierzchni różnych planet, w tym – Marsa.

Jeśli chodzi o rakiety Falcon 9, są one regularnie wykorzystywane przez SpaceX do dostarczania kapsuł Dragon na Międzynarodową Stację Kosmiczną. W 2013 zaczęto przeprowadzać próby bezpiecznego lądowania rakiety na lądzie i w wodzie, które umożliwiłoby ponowne wykorzystanie jej w przyszłości. 8 kwietnia 2016 roku udało się doprowadzić do tego, że kapsuła Dragon wylądowała na specjalnym dronie na Oceanie Atlantyckim.

Falcon 9 składa się z dwóch części. Pierwsza z nich posiada dziewięć silników typu Merlin i aluminiowo-litowych zbiorników, w który składowany jest ciekły tlen i nafta oczyszczona w formie gazu pędnego. Druga część zawiera silnik, który zapala się po odpaleniu rakiety. Falcon 9 ma wysokość 70 metrów, średnicę 3,7 metra i masę 541,300 kilogramów.

Jeśli chodzi o aspekt czysto estetyczny, to niedawno NASA ogłosiła, że na statku kosmicznym będzie widnieć „robak” – stare, bardziej klasyczne logo NASA. Powodem takiego stanu rzeczy jest symbolika – owo logo towarzyszyło NASA w jego najświetniejszych momentach.

Astronauci

Jednakże kim są ludzie, którzy pierwsi przelecą się „kosmiczną taksówką”?

Robert Behnken urodził się 28 lipca 1970 roku w Creve Coeur, w stanie Missuri. W 1992 roku zdobył licencjat z fizyki i budowy maszyn na Washington University. Tam też przeszedł kurs dla oficerów rezerwy. Rok później uzyskał tytuł magistra w dziedzinie budowy maszyn na California Institute of Technology, gdzie w 1997 obronił również pracę magisterską. W 1998 ukończył szkołę dla pilotów. Uczestniczył w testach myśliwca Lockheed F-22 Raptor, którego wersji 4004 był głównym inżynierem doświadczalnym. Przed wstąpieniem do NASA Behnken latał na ponad 25 typach samolotów i łączna liczba godzin jego lotów wynosi 1300.

26 lipca 2000 roku Behnken dostał się do korpusu NASA-18. Ze względu na swoje doświadczenie lotnicze i inżynierskie był kandydatem na specjalistę misji. Po osiemnastomiesięcznym przeszkoleniu otrzymał przydział w Biurze Astronautów NASA do Wydziału Eksploatacji Wahadłowców, gdzie miał wspierać operacje startu i lądowania w Centrum Kosmicznym Johna F. Kennedy’ego. Jego kariera astronauty obejmowała: dwie misje na wahadłowcu Endeavour (z 11 marca 2008 roku i 8 lutego 2010) oraz stanowisko szefa w Biurze Astronautów NASA. Behnken zdobył też liczne odznaczenia, w tym – dwa Medale Pochwalne sił powietrznych za jego zasługi, Medal za Lot Kosmiczny oraz Medal Departamentu Obrony za Chwalebną Służbę.

Douglas Gerard Hurley urodził się 21 października 1966 roku, w Endicott w stanie Nowy Jork. W latach 1988-1991, na studiach na Tulane University zdobył licencjat z inżynierii lądowej i uczestniczył w programie przygotowawczym do rezerwy marynarki wojennej, a po ukończeniu studiów rozpoczął służbę w stopniu podporucznika w Korpusie Piechoty Morskiej. Otrzymał szkolenie na oficera piechoty i szkolenie lotnicze, które ukończył z wyróżnieniem. Po zdobyciu kwalifikacji pilota lotnictwa morskiego otrzymał przydział do 101. myśliwskiej eskadry szkoleniowej. W latach 1992-1995 służył w 225. eskadrze myśliwców szturmowych piechoty morskiej przystosowanych do działań w każdych warunkach pogodowych. Tam przeszedł kolejne szkolenia na instruktora i przez cztery i pół roku był instruktorem-pilotem oraz oficerem do spraw bezpieczeństwa lotów. Kolejne doświadczenia w bazie lotniczej marynarki Patuxent River obejmowały uczestnictwo w programie prób powietrznych, gdzie jako pierwszy marine pilotował Boeninga F/A-18 E/F Super Hornet; a także sprawował funkcję oficera operacyjnego eskadry. Do 2000 roku Hurley latał 25 typami samolotów i wylatał nimi łącznie 4500 godzin.

Tak jak Behnken, Hurley został przyjęty do NASA 26 lipca 2000 roku, w ramach korpusu NASA-18, ale jako kandydat na pilota promu kosmicznego. W latach 2002-2007 pełnił funkcje technika w Biurze Astronautów NASA i kierował personelem wspierającym astronautów podczas ostatniej misji promu Columbia w 2003 roku oraz trzydziestej drugiej misji promu Discovery. Pracował również w zespole, który badał szczątki promu Columbia po jego katastrofie. W 2008 roku Hurley został wybrany na pilota wahadłowca Endeavour i 2009 roku odbył swój pierwszy lot kosmiczny, który trwał od 15 do 31 lipca. Za sterami statku kosmicznego zasiadł ponownie 8 lipca 2011 roku, w ramach ostatniej misji promu Atlantis, która zakończyła program Space Shuttle. Hurley zdobył liczne odznaczenia, głównie za swoją służbę w marynarce, ale również za osiągnięcia w NASA.

W 2015 roku Behnken i Hurley zostali zaliczeni do czwórki astronautów wybranych do testowania statków kosmicznych SpaceX. Obu astronautów cechuje obszerna wiedza z dziedziny inżynierii, oraz wieloletnie doświadczenie w zakresie lotów próbnych i kosmicznych. Ponadto łączy ich wieloletnia przyjaźń, która zaowocowała tym, że obaj astronauci byli obecni na swoich ślubach.

Pod pewnymi względami ta misja będzie dla nich wyjątkowa. Nie tylko dlatego, że w najbliższą środę wylecą w kosmos, a kilka (albo nawet kilkanaście) dni później wrócą na Ziemię w komercyjnie skonstruowanej rakiecie SpaceX. Przede wszystkim w tym momencie swojego życia są mężami, a Behnken jest nawet ojcem. Na pytanie reporterki CNN, Rachel Crane, o to, czy ta misja będzie o wiele bardziej ryzykowna od dotychczasowych Behnken oświadczył:

Na pewno jest pewne ryzyko związane z tego typu misją im idziemy dalej, ale chcę, aby [mój syn] wiedział, że to misja, co do której jestem mocno przekonany, i chcę, aby był dumny ze swojego ojca.

Przygotowania do lotu

17 kwietnia 2020 roku NASA oficjalnie wyznaczyła datę misji SpX-DM2. 13 maja rozpoczął się dwutygodniowy okres kwarantanny dla Behnkena i Hurley’a. Tymczasem rakieta, jej systemy operacyjne i ucieczkowe zostały pomyślnie przetestowane.

W środę, 20 maja, astronauci przylecieli do Centrum Kosmicznego Johna F. Kennedy’ego, gdzie przywitali ich administrator NASA Jim Bridestine, dyrektor centrum kosmicznego, Bob Cabana, oraz reporterzy. Z powodu pandemii koronawirusa Bridestine i Cabana nie uścisnęli rąk astronautom i zachowali przepisowy dystans jednego metra (Bridestine porównał nawet obecną sytuację Ameryki i wielkie przedsięwzięcie NASA do czasów, kiedy wdrażano program Apollo, stwierdzając, że tak jak ówczesne dążenia do wyprawy na Księżyc łączyły podzielonych wtedy Amerykanów, tak i teraz Behnken i Hurley są nadzieją dla Ameryki).

W najbliższym czasie plany przygotowań wyglądają tak:

21 maja (czyli dzisiaj) odbędzie się przegląd Flight Readiness Review (gotowości do lotu) oraz konferencja po tymże przeglądzie.

22 maja odbędzie się wirtualne spotkanie z astronautami.

25 maja odbędzie się przegląd Launch Readiness Review (gotowości do wystrzału rakiety), a następnie konferencja po tymże przeglądzie.

26 maja, około godziny 16:00 czasu polskiego, rozpocznie się oficjalne odliczanie do startu.

27 maja, około godziny 18:15 czasu polskiego, rozpocznie się internetowa relacja ze startu. W cztery godziny i trzydzieści minut przed startem 45. eskadra pogodowa sił powietrznych oceni czy panujące w tym dniu warunki pogodowe sprzyjają wystrzeleniu rakiety. W razie czego ustalono termin zapasowy – 30 maja.

Przebieg lotu

W dzień startu Doug Hurley i Robert Behnken najpierw zjedzą sute śniadanie w znajdującej się o 14 kilometrów od miejsca startu kwaterze załogi. Po zjedzeniu posiłku, astronauci przebiorą się w skafandry i zostaną przewiezieni do rakiety Falcon 9 sportowym samochodem Tesla Model X. Ocenia się, że przyjadą w trzy godziny przed terminem wylotu.

Dwie godziny i piętnaście minut przed startem, astronauci wejdą na pokład rakiety poprzez nowoczesny terminal załogowy, zbudowany przez SpaceX i zamontowany jeszcze w 2018 roku. Terminal ten został wykonany z myślą o lotach komercyjnych i jest o 21 metrów wyższy od terminala tego, którym poprzedni astronauci udawali się do rakiet. Jeszcze godzinę i pięćdziesiąt minut przed zamknięciem za astronautami włazu do kapsuły, kontrola naziemna upewni się, że Behnken i Hurley mają dobrze zapięte pasy.

Sam start zaplanowany jest na godzinę 16:33 czasu amerykańskiego (i 22:33 czasu polskiego). Dwie i pół minuty później dolna część Falcona odseparuje się od górnej, aby wkrótce wylądować z powrotem na Ziemi, na specjalnie zbudowanym do tego celu dronie produkcji SpaceX o specyficznej nazwie „Of Course I Still Love You”. Kilka sekund o odseparowaniu się dolnej części Falcona 9, górna część zapali silniki na około sześć minut. Następnie kapsuła Demo-2 odseparuje się od pozostałej części rakiety i będzie musiała radzić sobie sama i wykonać serię manewrów fazowych, które pozwolą kapsule powoli zbliżyć się do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Dzięki fazowym odpaleniom silników wysokość Demo-2 podniesie się na tyle, aby mogła ona dosięgnąć wysokości ISS, znajdującej się 400 kilometrów nad orbitą ziemską.

Jakieś 200 metrów od Międzynarodowej Stacji Kosmicznej Demo-2 będzie próbowała znaleźć się na wysokości portu dokującego stacji PMA-2, znajdującego się przy module Harmony (korytarza łączącego ze sobą moduły laboratoryjne ISS). Kapsuła będzie powoli zbliżać się do stacji i zadokuje dzięki całkowicie zautomatyzowanemu systemowi dokującemu. Szacuje się, że astronauci dotrą na ISS w czwartek, 28 maja, o 11:29 czasu amerykańskiego (19 godzin po wystrzeleniu rakiety). Na miejscu Behnkena i Hurley’a przywita załoga 36 ekspedycji, składająca się z Chrisa Cassidy’ego, Anatolija Iwaszkina i Iwana Wagnera – otworzą właz do kapsuły i pomogą astronautom z NASA wejść na stację.

Robert Behnken i Doug Hurley mają spędzić na ISS okres w przedziale od 30 do 119 dni (czyli 1-4 miesiące). Decyzja zostanie podjęta przez NASA, a jednymi z czynników, które zostaną wzięte pod uwagę, będzie stan kapsuły i praca nad kolejnym pojazdem typu Crew Dragon (którego wystrzelenie planowane jest w w późniejszym terminie jeszcze w tym roku). Na wszelki wypadek astronauci otrzymali trening ze spaceru kosmicznego, gdyby musieli go wykonać podczas misji. Mają też rozkaz pomagać przy eksperymentach wykonywanych na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

W drodze powrotnej po wejściu na pokład kapsuły, astronauci będą musieli oddalić się od strefy dokującej, a potem wykonać kolejne fazowe odpalenia silników, aby obniżyć swoją orbitę. Ma to zająć około dwóch dni. Następnie Demo-2 wyrzuci balast w postaci „bagażnika”, aby opuścić orbitę i zacząć spadać w ziemską atmosferę z szybkością 27000 kilometrów na godzinę. Po fazie wejścia w atmosferę, zostaną otwarte cztery spadochrony, które spowolnią lot i umożliwią kapsule bezpieczne lądowanie na Oceanie Atlantyckim niedaleko Florydy. W pobliżu obszaru, w którym ma spaść kapsuła, będzie czekać statek GO Navigator, firmy SpaceX, który odnajdzie astronautów i zawiezie ich na Przylądek Canaveral.

W najbliższą środę będziemy świadkami wiekopomnej chwili. Trzeba jednak wziąć pod uwagę również to, że coś po drodze może się nie udać i misja zostanie przerwana albo przełożona na późniejszy termin. Historia lotów kosmicznych pełna jest zarówno klęsk, jak i sukcesów. Czas pokaże jak pierwszy komercyjny lot załogowy zostanie zapamiętany.

Wkrótce nasza redakcja przygotuje sprawozdanie z wylotu SpX-DM2.