Nová americká administrativa převzala štafetu od té předchozí a hned první den přišly tři pozitivní signály o jejím vztahu k návratu amerických astronautů za nízkou oběžnou dráhu Země. Mezi patnácti exekutivními příkazy, které prezident Joe Biden podepsal, aby se odstřihl od aktivit Trumpovy administrativy, nebylo nic, co by se týkalo NASA. Na žádost Bidenovy administrativy byl z Johnsonova vesmírného střediska zapůjčen a vystaven v Oválné pracovně Bílého domu lunární kámen z poslední mise Apolla, což JSC vysvětluje mimo jiné jako připomenutí podpory budoucích misí za nízkou oběžnou dráhu Země. Úřadující administrátor NASA Steve Jurczyk a Bhavya Lal za Bílý dům, která je současně členkou přechodového týmu NASA pro prezidenta Bidena, vydali společné prohlášení, ve kterém vyjádřili nadšení nad plánem návratu amerických astronautů na povrch Měsíce. V dnešním článku si připomeneme i další události, ke kterým došlo od našeho prosincového přehledu.

Společnost Thales Alenia Space pokročila v přípravě dílů určených pro stavbu obytného modulu HALO pro stanici Gateway, která má být vybudována na oběžné dráze Měsíce. Primárním úkolem modulu bude poskytnutí základního prostoru čtyřem astronautům po dobu až třiceti dnů. Modul poskytne možnosti velení, řízení a zpracování dat, skladování a distribuce energie, řízení teploty, a komunikaci. Bude vybaven třemi spojovacími uzly a prostorem pro vědu a skladování. Thales Alenia Space je zodpovědná za návrh a výrobu základní hermetizované struktury, řízení tlaku v modulu, části protimeteoroidní ochrany a také za strukturu pro instalaci spojovacích uzlů, které dodá NASA. Design HALO je odvozen od nákladních lodí Cygnus. Díky využití aktivní výrobní linky a testování systémů podpory života na stávajících lodích Cygnus má Thales Alenia Space jedinečnou schopnost rychle vyrobit cenově dostupný a spolehlivý modul. HALO bude mít stejný třímetrový průměr jako Cygnus, ale bude navíc zahrnovat úsek pro boční spojovací uzly, čímž se jeho délka zvýší na přibližně sedm metrů.

Obrábění radiálního panelu pro modul HALO, leden 2021
Zdroj: https://pbs.twimg.com

Úřadující zástupce přidružené administrátorky NASA v divizi AES Mark Kirasich průběžně zveřejňuje na Twitteru fotografie dílů pro primární strukturu modulu HALO. Lednová fotografie zachycuje obrábění radiálního panelu.

Energii, systémy manévrování, řízení polohy a komunikační systémy bude stanici Gateway poskytovat energetický a pohonný modul PPE. Vývoj modulu se nachází ve fázi práce na předběžném návrhu. Ten bude dokončen přezkumem PDR (Preliminary Design Review), který je plánován na první polovinu letošního roku. Tato revize ověří, zda návrh modulu splňuje požadavky mise. Dalším milníkem bude bezpečnostní přezkum Safety Review a na přelomu letošního a příštího roku má být dokončen závěrečný, detailní přezkum CDR. Následně má být PPE postaven, otestován a v únoru 2024 odeslán na Kennedyho vesmírné středisko. Po spojení s obytným modulem HALO mají proběhnout kontroly integrovaných systémů. Po dokončení předstartovní přípravy by integrované soulodí mohlo být vyneseno v květnu 2024 komerční těžkou raketou. Přílet na dráhu NRHO kolem Měsíce je odhadován po desetiměsíčním přeletu na březen 2025.

Dosavadní a výhledové financování programu Gateway podle jednotlivých položek. Sloupec 2021 obsahuje položky z prezidentské žádosti v úhrnné výši 739 milionů $. Schváleno bylo 699 milionů $.
Zdroj: https://forum.nasaspaceflight.com

Prvním Orionem, který bude mít schopnost spojení s jinými objekty, bude Orion připravovaný pro misi Artemis 3. V plánu je použití upravené verze stávajícího spojovacího systému, který NASA používá pro Mezinárodní kosmickou stanici. Spojovací systém nebyl součástí původní základní linie Orionu a práce na něm zahrnují přezkum CDR naplánovaný na březen 2021. Mise, která má být první pilotovanou misí na oběžnou dráhu Měsíce od programu Apollo, je v současnosti plánovaná na říjen 2024. Je však zřejmé, že datum startu bude nutno sladit s připraveností cílového tělesa, ke kterému by se Orion připojil.

Aplikace fluorescenčního barviva pro hledání prasklin na panelu adaptéru LVSA pro Artemis 3
Zdroj: https://pbs.twimg.com

V lednu loňského roku ředitelství NASA přikázalo na podporu pilotovaného přistání na Měsíci integrovaným landerem prozkoumat možnost téměř souběžných startů nákladní mise (září 2024, SLS Block 1B Cargo) a pilotované mise Artemis 3 (říjen 2024, SLS Block 1). Na podporu této změny dokonce program pozemních systémů vydal dva příkazy k provedení konstrukčních studií s cílem prozkoumat reaktivaci kvadrantu High Bay 1 montážní haly VAB, který nebyl používán od ukončení programu raketoplánu v roce 2011. Později program obdržel z ředitelství NASA oznámení, že mise Block 1B Cargo v září 2024 nebude realizována a že společnosti, které byly vybrány k rozpracování návrhů komerčních pilotovaných landerů, zajistí jejich vynesení vlastními nosiči.

Čtyři z deseti segmentů SRB pro Artemis 3, listopad/prosinec 2020
Zdroj: https://pbs.twimg.com

Program pozemních systémů však pokračoval v konstrukčních studiích designu budovy VAB až po předběžný přezkum návrhu PDR, i když reaktivace již není aktuálně plánována. Dokončení PDR poskytuje přirozený bod přerušení práce, který umožňuje mít dokončené návrhy k dispozici, pokud by se směr znovu změnil.

Mobilní vypouštěcí plošina před otevřenými vraty do High Bay 3 haly VAB a zavřenými vraty do High Bay 1
Zdroj: https://www.nasa.gov

Úředníci programu pozemních systémů i SLS zjistili, jak těžké bylo reagovat na změnu směru z ústředí NASA, když měly programy podporovat dva téměř souběžné starty. Na podporu navrhovaného startu SLS Block 1B Cargo v roce 2024 museli mimo jiné urychlit práci na této raketě včetně kritického přezkumu návrhu CDR horního stupně EUS a snažili se o urychlení výrobního úsilí pro první EUS. Úředníci NASA poznamenali, že i když jsou často žádáni, aby se podívali na alternativní harmonogramy, zaměření na potenciální start SLS Block 1B Cargo v roce 2024 představovalo obzvlášť velké úsilí.

Navzdory rozhodnutí, že se v přípravách na misi SLS Block 1B Cargo nebude pokračovat, program pokračoval směrem k přezkumu CDR stupně EUS, který byl nakonec 18. prosince 2020 úspěšně dokončen.

Návrh nákladní mise SLS Block 1B v roce 2024 byl opuštěn, zelenou dostala pilotovaná SLS Block 1B pro Artemis 4 v roce 2026
Zdroj: https//pbs.twing.com

Související úsilí představuje vývoj nové mobilní plošiny Mobile Launcher 2 pro SLS Block 1B a SLS Block 2. Program pozemních systémů plánuje dokončit přezkum PDR plošiny v březnu 2021. Úředníci však nebudou stanovovat detailní plán nákladů a harmonogramu, dokud nebude proveden přezkum CDR, plánovaný na léto 2021. Stanovení plánu do značné míry záviselo na dostatečně vyspělých požadavcích na SLS Block 1B.  Tyto požadavky jsou k dispozici teprve od CDR horního stupně EUS.

Tři návrhy pilotovaných lunárních landerů
Zdroj: https://pbs.twimg.com

V únoru 2021 vyprší smlouvy se třemi konkurenčními soukromými týmy na detailní formulaci předběžných návrhů pilotovaných lunárních landerů. Dosavadní plán počítal s rychlým výběrem jedné nebo dvou společností pro plynulý postup do další fáze. Za tímto účelem NASA vypsala zakázku na vývoj a letové demonstrace landerů. Národní tým tvořený společnostmi Blue Origin, Lockheed Martin, Northrop Grumman a Draper podal svůj návrh v první polovině prosince, Dynetics oznámil podání návrhu 6. ledna. Informace o podání návrhu SpaceX nejsou k dispozici. Aktuální informace hovoří o provedení výběru v únoru nebo v březnu. Jedním z aktuálních úkolů, které NASA musí řešit, je úprava plánu vývoje a stavby landeru s ohledem na výši schváleného rozpočtu, který pro fiskální rok 2021 činí 850 milionů dolarů.

Na březen 2026 je plánována mise Artemis 4. Mělo by jít o premiéru nosné rakety SLS Block 1B Crew, přičemž výroba centrálního stupně i horního stupně EUS byla zadána Boeingu. Výroba Orionu byla zadána společnosti Lockheed Martin a je podepsána dohoda s Evropskou kosmickou agenturou na dodání evropského servisního modulu. ESA má v letošním roce podepsat kontrakt na výrobu servisního modulu se společností Airbus. Orion by měl k zárodku stanice Gateway připojit svůj souběžně vynášený náklad, mezinárodní obytný modul I-Hab. ESA podepsala kontrakt na zahájení prací na modulu I-Hab v loňském roce se společností Thales Alenia Space.

Gateway rozšířená o mezinárodní moduly
Zdroj: https://www.thalesgroup.com

Aktuální směr bez reaktivace kvadrantu High Bay 1 haly VAB znamená nutnost úprav kvadrantu High Bay 3, kde v současnosti probíhají přípravy k misi Artemis I. Na podporu SLS Block 1B mají být přidány další obslužné plošiny a pracovní stanice. Práce však budou moci probíhat pouze v oknech mezi jednotlivými misemi. Úředníci programu pozemních systémů doufali, že začnou pracovat na úpravách již před startem Artemis I, neobdrželi však finanční prostředky na zahájení těchto prací. Úředníci proto vyjádřili znepokojení nad tím, že odklad zahájení prací až po Artemis I může v konečném důsledku ovlivnit schopnost pozemních systémů podporovat start SLS Block 1B v plánovaném termínu.

Další mise ke stanici Gateway, Artemis 5, je plánována na rok 2027. Raketa SLS Block 1B Crew by tentokrát měla ke Gateway dopravit jak další posádku v Orionu, tak i modul ESPRIT. Výroba Orionu byla zadána firmě Lockheed Martin a ESA letos hodlá podepsat kontrakt s Airbusem na výrobu servisního modulu. NASA zadala Boeingu předběžný kontrakt na dodávku materiálů pro centrální stupeň SLS, Aerojet Rocketdyne vyrábí nové motory RS-25 s termínem dodání prvního letového kusu v první polovině roku 2023 a dalších motorů v tříměsíčních intervalech.

Na roky 2028, 2029 a 2030 jsou plánovány mise Artemis 6, Artemis 7 a Artemis 8. Pilotované rakety SLS Block 1B by měly při každé z těchto tří misí vynést pilotovaný Orion a dosud nespecifikovaný souběžný náklad. Ve fiskálním roce 2023 má být zadán kontrakt na renovaci kabin Orionů z misí Artemis 3, 4 a 5. Na servisní modul ESM-6 má ESA letos podepsat kontrakt s Airbusem. Pro všechny tři centrální stupně i horní stupně EUS rakety SLS je zadán předběžný kontrakt na dodávku materiálů.

Plánované verze rakety SLS
Zdroj: https://www.gao.gov

Pro misi Orionu Artemis 9 s nespecifikovaným souběžným nákladem má NASA pouze obecné datum, a to rok 2031. NASA má zásobu urychlovacích boosterů z programu raketoplánu pouze pro osm misí. Při tomto startu tedy musí být podle vyjádření NASA použita raketa SLS Block 2, která má mít podle vyjádření NASA nové postranní boostery na tuhé pohonné látky. Podle úředníků programu mají nové boostery obsahovat nový kompozitní plášť, pohonnou látku a systém řízení vektoru tahu. Vývoj boosterů je stále v rané fázi vývoje. Program SLS dosud nedokončil přezkum PDR a nemá ani základní plán pro stanovení nákladů a harmonogramu. Současný návrh obsahuje rok 2025 pro zahájení přezkumu CDR.

NASA uzavírá kontrakty na podporu plánovaných misí Artemis několik let před předpokládaným datem startu kvůli době, která je zapotřebí k vývoji a výrobě komponent. Dosud však nebylo dosaženo stabilního výrobního prostředí a programy nadále čelí významným vývojovým pracím.

Horní stupeň EUS a adaptér pro jeho uložení v raketě SLS Block 1B
Zdroj: https://www.nasa.gov/

NASA zadala v říjnu 2019 Boeingu rámcový kontrakt na výrobu dvou centrálních stupňů SLS (Artemis 3 a 4) a na dodávku materiálů pro dalších osm centrálních stupňů raket SLS (Artemis 5 až 12) a pro osm horních stupňů EUS (taktéž Artemis 5 až 12). Podle úředníků NASA byla zakázka zadána proto, aby společnost Boeing mohla pro budoucí výrobu objednávat položky dlouhodobé povahy s ohledem na dodržení časového harmonogramu. Program však plánuje definovat detaily smlouvy nejdříve v březnu 2021, tedy 17 měsíců po zadání předběžného kontraktu.

To je zčásti dáno složitostí výroby a zčásti kvůli měnícím se vládním požadavkům. Program SLS plánuje do budoucna řídit dlouhodobé výrobní náklady strukturováním smlouvy na vývoj a výrobu podle jednotlivých stupňů, aby byl umožněn přechod od nákladového typu k dodávkám s pevně stanovenou cenou. Úředníci programu předpokládají, že první série centrálních stupňů a EUS v rámci tohoto rámcového kontraktu budou vyrobeny ještě na základě objednávek nákladového typu, ale současně očekávají, že díky prohlubujícím se znalostem a jistotě ve výrobě nakonec přejdou k objednávkám s pevnou cenou. Tento typ objednávek znamená přesun rizika zvýšení finančních nákladů z vlády na dodavatele. Jednání o tom, kdy k tomuto přechodu dojde, stále probíhají a budou dokončena společně s definováním detailů smlouvy.

Program Orion také přijal opatření ke snížení a kontrole nákladů na budoucí kosmické lodě Orion, ale do jaké míry tyto kroky přispějí k požadované úspoře nákladů, zůstává nejisté. NASA používá strukturu kontraktu, která postupně přesouvá riziko nákladů na Lockheed Martin. Objednávky na mise Artemis 3 až 8 mají být nákladové, což představuje riziko pro vládu, ale plánované objednávky na mise Artemis 9 až 14 mají být s pevně stanovenou cenou.

Za účelem optimalizace nákladů NASA také implementuje strategii hromadného objednávání Orionů. Dosud byly objednány první tři mise (Artemis 3 až 5) a další objednávka (mise 6 až 8) je plánována na fiskální rok 2023. Objednávání v dávkách tří misí bylo vyhodnoceno jako nejlevnější metoda, protože poskytuje společnosti Lockheed Martin flexibilitu při objednávání dílů od subdodavatelů nákladově efektivnějším způsobem.

Předpoklady o úsporách nákladů při budoucí výrobě Orionů jsou primárně odvozeny z opětovného využití hardwaru. NASA má v úmyslu znovupoužít kabiny pro Artemis 3 až 5 v misích 6 až 8 a vysoce hodnotné komponenty, jako je avionika, celkem v pěti misích. Prostřednictvím tohoto úsilí NASA očekává potenciální úsporu nákladů ve výši přibližně 800 milionů USD. Úředníci musí zadat objednávku Orionů pro mise 6 až 8 přibližně 5 let před očekávaným datem mise 6, aby měl Lockheed Martin dostatek času na nákup materiálů dlouhodobé povahy.

Přehled hlavních kontraktů napříč programy Orion, EGS a SLS
Zdroj: https://www.gao.gov

Přehled hlavních kontraktů napříč programy Orion, EGS a SLS
Zdroj: https://www.gao.gov

Zdroje informací:
https://www.thalesgroup.com/
https://twitter.com/
https://twitter.com/
https://blog.maxar.com/
https://www.gao.gov/

Zdroje obrázků:
https://live.staticflickr.com/65535/50356328558_36609eba51_c_d.jpg
https://pbs.twimg.com/…/8BoX1_VUPSF68zip?format=jpg&name=240×240
https://forum.nasaspaceflight.com/..51452.0;attach=2000887;image
https://pbs.twimg.com/media/ErEIJWnXUAUmnHi?format=jpg
https://pbs.twimg.com/media/EoQD2tVXUAU-egS?format=jpg
https://www.nasa.gov/…/ksc-20191220-ph-jbs01_0116.jpg
https://pbs.twimg.com/media/Epy60rjXcAEjD6u?format=jpg
https://pbs.twimg.com/media/Ephv0xeWwAAY3L3?format=jpg
https://www.gao.gov/assets/720/711237.pdf