V minulém dílu jsme informovali o tom, že společnost Thales Alenia Space dokončila svařování primární struktury modulu HALO pro kosmickou stanici Gateway, která má být provozována na oběžné dráze Měsíce. Modul HALO je na levé straně fotografie už vyjmutý z přípravku, ve kterém byl svařen. Na pravé straně fotografie jsou připraveny k vzájemnému svaření díly pro mezinárodní obytný modul I-Hab. A právě tomuto modulu se budeme v dnešním dílu věnovat.

Stejně jako modul HALO, jsou i díly pro I-Hab vyrobeny ze slitiny hliníku a mědi 2219. Pro svařování modulů je použita metoda třecího svařování promíšením, při kterém kov změkne, aniž by dosáhl teploty tavení. Výsledkem je pevnější svar. Modul I-Hab bude osm metrů dlouhý s třímetrovým průměrem. Spolu s modulem HALO poskytne pro úvodní pilotované mise dostatek místa až čtyřem astronautům po dobu až třiceti dnů bez přerušení.

Tři segmenty modulu I-Hab, 14. listopadu 2023
Zdroj: https://www.esa.int/

I-Hab bude kompatibilní se všemi rozhraními dohodnutými s partnerskými organizacemi ESA, tedy s NASA, JAXA a CSA. Například systém podpory života ECLSS v I-Hab, který dodá JAXA, bude spolupracovat se svým ekvivalentem v HALO. Systém řízení tepelných podmínek v I-Hab bude propojen tepelnými výměníky s ostatními moduly a návštěvními loděmi pro odvádění tepelné zátěže přes externí radiátory.

Relativně malá velikost I-Hab byla dána omezením startovní hmotnosti. Konstruktéři modulu se museli postavit výzvě umístit všechny potřebné systémy do pouhých 10 metrů krychlových obytného prostoru včetně vědeckého vybavení, kuchyňky, skladů, podpory života a čtyř soukromých kabinek na spaní. Toaleta bude v Orionu. Teplota v I-Hab má být 22 °C, vlhkost 50 % a atmosférický tlak 0,7 úrovně na hladině moře, což pomáhá snížit hmotnost konstrukce.

Vývoj mezinárodního obytného modulu I-Hab prošel předběžným hodnocením návrhu PDR a v současné době je ve fázi podrobného návrhu CDR. K vynesení má být I-Hab připravený v roce 2028. Konstrukční životnost modulu bude 15 let. Odpovídajícím způsobem bude nutné na něj dohlížet i v obdobích, kdy bude Gateway bez posádky.

O modulu I-Hab jsme si povídali se softwarovým inženýrem Markem Procházkou, který od roku 2009 pracuje v technologickém centru Evropské kosmické agentury ESTEC v Nizozemsku, kde je od roku 2020 zodpovědný za letový software a autonomii modulu I-Hab. Panu Procházkovi jsem položil několik otázek, na které mi ochotně odpovídal.

Umělecká představa modulu I-Hab v sestavě stanice Gateway
Zdroj: https://www.esa.int

Děkuji za poskytnutí náhledové fotografie k minulému dílu – šlo o maketu modulu HALO, kterou jste pořídil během Vaší pracovní návštěvy v JSC. A teď už k otázkám ohledně modulu I-Hab. Máte vývoj letového softwaru rozfázovaný na nějaké konkrétní dílčí termíny?
Samozřejmě máme, velmi přesně, ale věci se pořád trošku mění. ESA používá některé SW komponenty, které pro nás dělá NASA, ale NASA se teď zaměřuje na CMV (soulodí PPE+HALO, pozn. red.), a softwarový tým dolaďuje konfiguraci letového software, vylepšuje kód a implementuje různé optimalizace, takže tyto změny ovlivňují naši práci v Evropě na HLCS a I-Hab, zatímco ERM bude později profitovat na veškeré této práci.

K zahájení oživování I-Hab má dojít už během přeletu k Měsíci nebo až po připojení k modulu HALO stanice Gateway?
I-Hab bude po celou dobu zapnutý ve speciálním omezeném transit módu. Jeho telemetrie bude dostupná na Zemi pomocí tzv. bent pipe (neboli přeposlána) přes SLS, některé systémy I-Hab budou zapnuté – například hlavní palubní počítač, řízení termální regulace, řízení a monitoring distribuce energie dodané z Orionu atd. Později, až bude posílat telemetrii přes Orion, bude dostupná i v Orionu. I-Hab může taky zpracovávat příkazy z MCC.

Umělecká představa modulu I-Hab a Orionu v sestavě stanice Gateway
Zdroj: https://live.staticflickr.com

Má posádka vstoupit do I-Hab až po připojení k modulu HALO?
Ano. Podpora života ECLSS nebude během transit módu aktivována. Pokud bychom měli nadbytek energie, mohlo by to být i jinak a mohlo by se to případně hodit pro řešení nějakých off-nominálních situací. Ale zatím je to tak, jak jsem odpověděl.

Jak moc ovlivní práci v I-Hab při misi Artemis 4 vyslání dvou astronautů na povrch Měsíce?
Zatím neřešíme detaily, co nastane poté, až astronauti vstoupí do I-Hab. Máme nějakou představu a různé top-level požadavky, ale nemáme přesnou sekvenci zprovoznění, přesně krok po kroku. Toto není zatím detailně rozplánováno.  Proběhnou aktivační a zprovozňovací aktivity, stejně jako dovybavení (outfitting) a příprava pro část mise na povrchu Měsíce.

Můj čistě osobní názor je, že je poměrně velmi časově náročné zvládnout zprovoznění I-Hab za 28 dní za situace, že dva astronauti mezitím poletí na Měsíc. Ti druzí dva by museli minimálně alespoň částečně podporovat to přistání. Ta mise HLS by musela trvat násobky přibližně 6,5 dne, což je doba oběhu Gateway (mise HLS je v současnosti plánována po dobu jednoho oběhu, pozn. red.). Mise Artemis 4 se bude ještě zpřesňovat a muset vzít v úvahu různé cíle a prostředky pro provádění této mise.

Evropský astronaut Alexander Gerst se v únoru 2022 zúčastnil raného hodnocení designu I-Hab za pomoci virtuální reality
Zdroj: https://live.staticflickr.com

Pozitivní věc je možnost připojení HLS po vzletu z Měsíce přímo k Orionu a případné vynechání Gateway, kdyby byl mezitím nějaký kritický problém s Gateway, přičemž Orion by byl záchrannou lodí i pro zbylé dva astronauty, kteří by v něm už čekali. To dává aspoň nějakou flexibilitu v tom smyslu, že se nemusí spoléhat na Gateway a stačí funkční Orion.

V minulém dílu jsem zmínil neschválenou, teoretickou možnost přesunu mise Artemis 4 z SLS Block 1B na SLS Block 1 s tím, že ještě před misí Artemis 4 by byl I-Hab vynesen komerční nákladní nosnou raketou (řekněme Falcon Heavy) s nákladním tahačem. Tahač by se po připojení I-Hab k modulu HALO odpojil, aby uvolnil dokovací uzel pro Orion s posádkou, vynesený samostatně při pozdější misi Artemis 4. Byla by podle Vašeho názoru taková varianta vynesení I-Hab řešitelná?
Rozhodně v současné době intenzivně pracujeme na detailním interface mezi Orionem a I-Hab jakožto prvním CPL (co-manifested payload) včetně power, network, software a detailů sekvence RPOD (Rendezvous Proximity Operations and Docking). Použití Orionu znamená použití SLS Bloku 1B pro I-Hab. Je mi ale jasné, že kdyby nebyl nosič, tak se věci můžou rychle změnit.

Plánované moduly a zásobovací lodě kosmické stanice Gateway
Zdroj: https://www.esa.int/

Je potřeba říci, že je to čistá spekulace, do které bych se neměl pouštět, protože tyto věci si zaslouží důkladnou analýzu. Pokud bych si tedy měl zaspekulovat, asi by se to tak dalo udělat, ale napadá mě několik různých věcí, které by se musely vyřešit. I-Hab potřebuje docela dost elektřiny, takže ten tahač by to musel zvládnout a být kompatibilní s prostředím pro které je navržen I-Hab. Dokování I-Hab ke Gateway v současné době předpokládá kontakt s MCC, takže to by ten tahač zvládl, ale v současné době se samozřejmě počítá s tím, že může pomoct i posádka Orionu. To by odpadlo, ale nevidím to jako problém.

Všechno je navrženo tak, že po připojení ke Gateway se I-Hab připojí na systémy stanice a začne pracovat ECLSS. Tyhle sekvence by se musely změnit a po připojení by se začalo uncrewed mode, s čímž se sice momentálně nepočítá, ale možná to opravdu není tak kritický problém. Nicméně ECLSS by nejspíš musel být aktivován, protože po připojení ke Gateway by I-Hab při jakékoliv chybě mohl ohrozit zbytek stanice (napadá mě fire hazard, nebo možná i rapid depress).

Takže mě nenapadl žádný kritický problém, jen by se to muselo provést jinak. Ale pořád je netriviální množství práce s kompatibilitou s elektrickými rozvody a datovou sítí toho tahače a se schopností komunikovat s jeho pomocí s MCC, protože I-Hab nemá žádné antény kromě S-Band pro RPOD. Není to neřešitelné, nebo se to tak aspoň zdá.

Letošní plánovací manifest počítá pro Artemis 4 s komerční logistickou misí nákladní lodi Dragon XL od SpaceX.
Logistický modul dodá do I-Hab a HALO náklad, který musel být z těchto modulů odstraněn (demanifested) z důvodu omezení hmotnosti při transferu na měsíční orbit. Pořízení nákladového modulu má na starosti NASA.

Děkuji za odpovědi.

Zdroje informací:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/Gateway_modules_taking_shape_pillars.jpg
https://www.esa.int/…/Gateway_s_I-Hab_module_under_construction_in_Turin_pillars.jpg
https://www.esa.int/…/2023/08/i-hab_on_gateway/25057251-2-eng-GB/I-Hab_on_Gateway_pillars.png
https://live.staticflickr.com/65535/53125638698_620204bd95_b_d.jpg
https://live.staticflickr.com/65535/51889544834_f35f241e57_c_d.jpg
https://www.esa.int/…/gateway_blueprint/24806422-4-eng-GB/Gateway_blueprint_pillars.png