In 2010 kondigde NASA haar toezegging aan om tegen het derde decennium van de 21e eeuw een bemande missie naar Mars te organiseren. Daartoe hebben ze hard gewerkt om de nodige technologieën te creëren - zoals de Space Launch System (SLS) -raket en het Orion-ruimtevaartuig. Tegelijkertijd werken ze samen met de particuliere sector om de nodige componenten en expertise te ontwikkelen die nodig zijn om bemanningen voorbij de aarde en de maan te krijgen.
Daartoe heeft NASA onlangs een fase II-contract toegekend aan Lockheed Martin om een nieuwe ruimtehabitat te creëren die voortbouwt op de lessen die zijn geleerd van het International Space Station (ISS). Bekend als de Deep Space Gateway, zal deze habitat dienen als een ruimtehaven in een baan om de maan die verkenning nabij de maan zal vergemakkelijken en zal helpen bij missies van langere duur die ons ver van de aarde brengen.
Het contract werd toegekend als onderdeel van het Next Space Technologies for Exploration Partnership (NextSTEP) -programma, dat NASA in 2014 lanceerde. In april 2016 selecteerde NASA als onderdeel van de tweede NextSTEP Broad Agency Announcement (NextSTEP-2) zes Amerikaanse bedrijven om begin met het bouwen van grondprototypes en concepten op ware grootte voor deze deep space habitat.
Naast bekende bedrijven als Bigelow Aerospace, Orbital ATK en Sierra Nevada, werd Lockheed Martin belast met het onderzoeken van habitatontwerpen die missies in de ruimte bij de maan zouden verbeteren en ook als testterrein zouden dienen voor missies naar Mars. Intrinsiek hieraan is het creëren van iets dat effectief kan worden geïntegreerd met SLS en de Orion-capsule.
In overeenstemming met de specificaties van NASA over wat een effectieve leefomgeving is, moet het ontwerp van de Deep Space Gateway een onder druk staande bemanningsmodule, dockingmogelijkheden, omgevingscontrole en levensondersteunende systemen (ECLSS), logistiek beheer, stralingsbeperking en monitoring, brandveiligheidstechnologieën omvatten , en de gezondheid van de bemanning.
De ontwerpspecificaties voor de Deep Space Gateway omvatten ook een powerbus, een kleine habitat om de bemanningstijd te verlengen en logistieke modules die bedoeld zijn voor wetenschappelijk onderzoek. Het voortstuwingssysteem op de gateway zou vertrouwen op een krachtige elektrische voortstuwing om zijn baan te behouden en om het station indien nodig naar verschillende banen in de buurt van de maan te verplaatsen.
Met een fase II-contract in handen, zal Lockheed Martin het ontwerpconcept verfijnen dat ze voor fase I hebben ontwikkeld. Dit omvat het bouwen van een volledig prototype in de Space Station Processing Facility in NASA's Kennedy Space Center in Cape Canaveral, Florida, als evenals de oprichting van een Deep Space Avionics Integration Lab van de volgende generatie nabij het Johnson Space Center in Houston.
Zoals Bill Pratt, Lockheed Martin's NextSTEP programmamanager, in een recent persbericht zei:
“Het is gemakkelijk om dingen als vanzelfsprekend te beschouwen als je thuis woont, maar de recent geselecteerde astronauten zullen voor unieke uitdagingen komen te staan. Iets zo eenvoudig als het bellen van uw familie is compleet anders wanneer u zich buiten een lage baan om de aarde bevindt. Bij het bouwen van dit leefgebied moeten we een andere mentaliteit hanteren die meer lijkt op lange reizen naar Mars om ervoor te zorgen dat we ze veilig, gezond en productief houden. "
Het volledige prototype zal in wezen een opgeknapte Donatello Multi-Purpose Logistics Module (MPLM) zijn, een van de drie grote modules die in de Space Shuttle-laadruimte werden gevlogen en gebruikt om vracht naar het ISS over te brengen. Het team zal ook vertrouwen op "mixed-reality prototyping", een proces waarbij virtuele en augmented reality worden gebruikt om technische problemen op te lossen in de vroege ontwerpfase.
"We zijn verheugd om samen te werken met NASA om een historisch stuk vlieghardware te hergebruiken, oorspronkelijk ontworpen voor verkenning van de baan om de aarde, om een rol te spelen in de opmars van de mensheid in de verre ruimte," zei Pratt. "Het gebruik van bestaande mogelijkheden zal een leidende filosofie zijn voor Lockheed Martin om de ontwikkeltijd te minimaliseren en de betaalbaarheidsdoelen van NASA te halen."
De Deep Space Gateway zal ook vertrouwen op de geavanceerde mogelijkheden van de Orion-crewcapsule, terwijl de bemanning is aangemeerd bij de habitat. Dit zal in wezen bestaan uit het feit dat de bemanning de Orion als hun commandodek gebruikt totdat er een meer permanente commandomodule kan worden gebouwd en opgenomen in de leefomgeving. Dit proces zal zorgen voor een stapsgewijze opbouw van de habitat en de mogelijkheden voor verkenning van de diepe ruimte van de bemanningen.
Zoals Pratt aangaf, zal het leefgebied, wanneer het ongeschroefd is, vertrouwen op systemen die Lockheed Martin in hun systeem heeft opgenomen Juno en MAVEN ruimtevaartuig in het verleden:
“Omdat de Deep Space Gateway meerdere maanden onbewoond zou zijn, moet hij robuust, betrouwbaar en de robotcapaciteiten hebben om autonoom te kunnen werken. In wezen is het een robotachtig ruimtevaartuig dat goed geschikt is voor mensen wanneer Orion aanwezig is. De ervaring van Lockheed Martin met het bouwen van autonome planetaire ruimtevaartuigen speelt een grote rol om dat mogelijk te maken. "
Het Fase II-werk zal de komende 18 maanden plaatsvinden en de resultaten (geleverd door NASA) zullen naar verwachting ons begrip vergroten van wat nodig is om langdurig leven in de verre ruimte mogelijk te maken. Zoals opgemerkt, zal Lockheed Martin deze tijd ook gebruiken om hun Deep Space Avionics Integration Laboratory te bouwen, dat zal dienen als een trainingsmodule voor astronauten en zal helpen bij het commando en de controle tussen de Gateway en de Orion-capsule.
Naast de ontwikkeling van de Deep Space Gateway, zet NASA zich ook in voor het creëren van een Deep Space Transport - beide cruciaal voor NASA's voorgestelde "Journey to Mars". Terwijl de Gateway deel uitmaakt van de eerste fase van dit plan - de "Earth Reliant" -fase, waarbij verkenning nabij de Maan wordt gedaan met behulp van de huidige technologieën - zal de tweede fase gericht zijn op het ontwikkelen van capaciteiten van lange duur voorbij de Maan.
Voor dit doel probeert NASA een herbruikbaar voertuig te creëren dat speciaal is ontworpen voor bemande missies naar Mars en dieper het zonnestelsel in. De Deep Space Transport zou vertrouwen op een combinatie van Solar Electric Propulsion (SEP) en chemische voortstuwing om bemanningen van en naar de Gateway te vervoeren - die ook zou dienen als een service- en tankstation voor het ruimtevaartuig.
Deze tweede fase (de "Proving Ground" -fase) zal naar verwachting eind 2020 eindigen, waarna een eenjarige bemande missie zal plaatsvinden. Deze missie zal bestaan uit een bemanning die naar de Deep Space Gateway en terug naar de aarde wordt gevlogen om de gereedheid van het systeem en zijn vermogen om langdurige missies onafhankelijk van de aarde uit te voeren, te valideren.
Dit opent de deur naar fase drie van de voorgestelde reis, de zogenaamde "Earth Indepedent" -fase. Op dit moment worden de woonmodule en alle andere noodzakelijke missieonderdelen (zoals een Mars-vrachtvoertuig) overgebracht naar een baan rond Mars. Dit zal naar verwachting begin 2030 plaatsvinden en zal (als alles goed gaat) worden gevolgd door missies naar het oppervlak van Mars.
Hoewel de voorgestelde bemande missie naar Mars nog ver weg is, krijgt de architectuur geleidelijk vorm. Tussen de ontwikkeling van ruimtevaartuigen die de missiecomponenten en de bemanning naar de cislunar-ruimte brengen - de SLS en Orion - en de ontwikkeling van ruimtehabitats die ze zullen huisvesten, komen we dichter bij de dag dat astronauten eindelijk voet zetten op de Rode Planeet!
