Miałem okazję porozmawiać z jedną z najważniejszych osób w NASA! Steve Jurczyk (link do oficjalnego bio na stronie NASA) to Associate Administrator – to najwyższe cywilne stanowisko w Agencji). Nad nim jest już tylko sam szef NASA i jego bezpośredni zastępca, obaj mianowani przez prezydenta USA.
O czym rozmawiamy? Pytam go czy lądowanie astronautów na Księżycu w ramach misji Artemis JUŻ w 2024 to realistyczna data? A jak na ten Księżyc polecimy, to czy zostaniemy tam na stałe? Czy niestety powtórzy się Apollo? Kiedy w końcu NASA posadzi na Marsie ładunki cięższe od 1 tony i jakich technologii do tego będzie do tego potrzebować? A na koniec zastanawiamy, która nowa misja NASA jest ciekawsza – helikopter na Marsie czy dron na Tytanie, księżycu Saturna?
Poniżej znajduje się też tłumaczenie rozmowy na polski. Pytania zadane poza kamerą zaznaczone są kursywą.
Podcast w formie audio
Lub w aplikacjach na telefony komórkowe:
- Apple Podcasts
- Google Podcasts
- Spotify!
- I każdej innej, która zaciąga podcasty z powyższych źródeł – Overcast, PocketCast itp itd.
Podcast z wideo
Oglądając wideo zasubskrybuj proszę kanał na YouTube oraz kliknij symbol dzwoneczka. Dzięki temu będziesz otrzymasz powiadomienie, gdy opublikuję nowy film.
Notki z naszej rozmowy
- Mars Sample Return – seria wspólnych misji NASA i ESA, które mają przywieźć próbki marsjańskich skał na Ziemię
- Mars Helikopter, który poleci razem z łazikiem Mars 2020
- Dron, który będzie eksplorował Tytana – misja Dragonfly
- Łódź podwodna na Europie lub Enceladusie
- Program Artemis – Jak będzie on wyglądał – architektura lądowania ludzi na Ksieżycu.
Transkrypt rozmowy
Nowe lądowanie na Księżycu
Radek Grabarek: Żyjemy w ekscytujących czasach. NASA ogłosiła, że ludzie wracają na Księżyc. Ma to się stać już w 2024 roku. Brzmi to świetnie, ale pozostało bardzo mało czasu. Harmonogram musi być bardzo napięty. Misja potrzebuje też dodatkowych funduszy. Czy myśli Pan, że to realistyczny termin?
Steve Jurczyk (NASA Associate Administrator – Wiceszef NASA) – Tak, myślę, że to realistyczny harmonogram, choć bez wątpienia będziemy mieć wiele wyzwań z tym związanych. Nie potrzebujemy jednak żadnych zupełnie nowych technologii, aby zawieźć astronautów na Księżyc. Robimy naprawdę dobry, stały postęp w tej sprawie.
Budujemy rakietę SLS i statek kosmiczny Orion. Pracujemy, aby w 2020 roku odbył się pierwszy bezzałogowy test obu tych pojazdów. A pierwszy załogowy test – oblot Księżyca – ma nastąpić w 2022 roku. Robimy postępy w tym kierunku.
Mamy teraz także w budowie pierwszy człon stacji kosmicznej Gateway, która będzie orbitować wokół Księżyca. Jest to moduł zasilania i napędu, kontrakt na jego budowę już został przyznany amerykańskiemu przemysłowi.
Program Artemis zakłada lądowanie ludzi na Księżycu już w 2024 roku. Ciężko jest mi uwierzyć, że uda się dotrzymać tego terminu, bo to skomplikowana misja, która dodatkowo wymaga sporych funduszy. Czy NASA wyrobi się przed 2024? [pytanie spoza nagrania]
Nie ma wątpliwości, że to bardzo agresywny kalendarz. Po pierwsze potrzebujemy pieniędzy, konkretnej sumy co roku, przez następne 4 lata. Pracujemy teraz w NASA nad tym, aby otrzymać takie pieniądze od rządu. Po drugie, aby osiągnąć termin 2024, musimy pracować bardzo intensywnie i efektywnie razem z naszymi partnerami – firmami z branży kosmicznej USA. Po trzecie, aby zdążyć przed końcem 2024, potrzebujemy zakończyć prace projektowe do końca 2019 roku. Tak więc dwa moduły stacji kosmicznej Gateway będą finalizowane w ciągu dwóch najbliższych miesięcy. Następnie rakieta SLS i statek kosmiczny Orion, miejmy nadzieję, będą miały swój lot do końca 2020 lub początku 2021 roku. Ostatnią rzeczą jakiej potrzebujemy to sprzęt do lądowania, aby dostać się ze stacji Gateway na powierzchnię Księżyca i z powrotem. W tej chwili 11 firm realizuje kontrakty na przestudiowanie różnych opcji systemu lądowania. Zakładamy, że do końca tego roku będziemy znali wyniki ich prac. Potrzebujemy tego, aby ruszyć z kolejnym etapem – produkcją, po którym to nastąpi etap integracji różnych elementów ze sobą i testowania ich razem.
Oczywiście napotkamy na techniczne problemy. Nie mam co do tego wątpliwości. Będziemy mieć inżynieryjne wyzwania do rozwiązania. Musimy więc pracować jak jedna drużyna – NASA i nasi prywatni partnerzy – aby przezwyciężyć te problemy jak najszybciej się da.
Co z rakietą Space Launch System (SLS)? Jest ona niezbędną do zrealizowania planów NASA, jednak spotyka się z wielką krytyką – szczególnie ze względu na jej ogromny koszt. Za kilka lat pojawią się na rynku prywatne rakiety, zdolne do wynoszenia bardzo ciężkich ładunków. Mam tu na myśli Starship/SuperHeavy od SpaceX i Elona Muska oraz rakietę New Glenn od Blue Origin i Jeffa Bezosa. Czy za kilka lat nowy amerykański prezydent nie skasuje SLS i nie wybierze tańszych prywatnych rakiet? [pytanie spoza nagrania]
Owszem, rakieta SLS napotyka na wyzwania na swojej drodze do startu. Jednak prace nad nią postępują. Główny człon rakiety będziemy mieć gotowy w grudniu 2019 roku. Po testach pojedzie on do Kennedy Space Center, gdzie zostanie zintegrowany z drugim stopniem i statkiem Orion. Planujemy jego start na koniec 2020 roku.
Inną rzeczą, którą robimy razem z naszymi prywatnymi partnerami, to szukanie sposobów na obniżenie kosztów produkowania, testowania i użytkowania naszych rakiet i statków kosmicznych w przyszłości. Szukamy również sposobu jak skrócić czas, jaki na te wszystkie czynności potrzebujemy. To jest dla nas wyzwaniem.
Możliwość wynoszenia bardzo ciężkich ładunków, jest nam niezbędna, aby zrealizować program Artemis. Zobaczymy jakie możliwości rozwiną nasi prywatni partnerzy w tym zakresie. Nie mogę przewidzieć, kiedy nastąpi to przejście. Może w przyszłości będziemy mieć odpowiednią alternatywę, ale w tej chwili SLS jest tym czego potrzebujemy i zamierzamy latać SLS-em.
Eksploracja Marsa
NASA w 2020 wyśle na Marsa kolejnego łazika (Mars 2020), potem nastąpi misja przywiezienia próbek zebranych przez tego łazika na Ziemię (tzw. misja Mars Sample Return). Co NASA planuje jako kolejne misje?
Ach, po misji Mars Sample Return? W tej chwili nadal jesteśmy jeszcze w fazie planów misji MSR, więc jeszcze nie zaczęliśmy planować następnych misji.
Natomiast, w czasie od misji Mars Sample Return a przed załogową misją na Marsa, którą NASA w tej chwili planuje pod koniec lat 30-tych, potrzebujemy więcej robotycznych misji dla rozpoznania terenu dla misji załogowych. Musimy lepiej zbadać podpowierzchniowe zasoby wody na Marsie i sprawdzić jak moglibyśmy wykorzystać tę wodę dla misji załogowych. Zarówno jako woda do picia, źródło tlenu i może również jako paliwo – jeśli rozdzielimy wodór i tlen z wody.
Musimy także znaleźć sposób, jak poradzić sobie z glebą na Marsie. Istnieje pewien rodzaj toksyczności marsjańskiej gleby. Musimy upewnić się, że astronauci są bezpieczni na powierzchni Marsa. Musimy także zrozumieć, “jak żyć z ziemi” na Marsie – bo nie będziemy w stanie wziąć wszystkiego ze sobą z Ziemi w trakcie tych misji załogowych.
Myślimy na przykład o użyciu marsjańskiej gleby – regolitu, do budowania rzeczy. NASA zainicjowała razem z partnerami z przemysłu i uniwersytetami “3D Printed Habitat Challenge”. Uczestnicy musieli użyć symulowanej gleby marsjańskiej, ściśle określoną ilość wody i elektryczności, aby korzystając z drukarki 3D zbudować komponenty do budowy jakieś struktury, np. małego domu na Marsie.
Musimy przeprowadzić także dodatkowe misje naukowe, które pomogą przygotować misje załogowe oraz misje, które zademonstrują technologie ważne do dla astronautów na Marsie.
Do tej pory NASA wylądowała na Marsie ładunek o wadze 1 tony. Do misji załogowych będziemy potrzebowali lądować na Czerwonej Planecie o wiele cięższe ładunki. Jak będzie to możliwe do zrealizowania?
Mamy kilka możliwości, które teraz rozpatrujemy, ponieważ teraz, masz rację, możemy wylądować około 1000 kg na Marsie. Zrobiliśmy to w przypadku łazika Curiosity. Wchodzimy w atmosferę Marsa w prędkością wielokrotnie przekraczającą prędkość dźwięku, następnie zwalniamy do mniej więcej dwukrotności prędkości dźwięku używając atmosfery jako hamulca dla opadającej kapsuły, a następnie odpalamy spadochron. Tak samo wyglądający spadochron, którego używaliśmy do misji Viking w latach 70-tych. Teraz po prostu zrobiliśmy ten spadochron większy dla cięższego ładunku. Jak zejdziemy do prędkości trochę mniejszej od prędkości dźwięku, to odpalamy sky-crane, czyli taki jakby dźwig z silniczkami, który wyhamowuje cały pojazd i zawisa nad powierzchnią Marsa opuszczając łazik na linach delikatnie na powierzchnię, następnie liny są odcinane i sky-crane odlatuje od łazika. Tak wylądowaliśmy łazika Curiosity i tak samo zrobimy z łazikiem Mars 2020.
W przyszłości będziemy musieli wylądować nie jedną tonę na powierzchni Marsa, a około 20 ton. To przybliżona waga niezatankowanego pojazdu, którym astronauci będą musieli odlecieć z Marsa. Paliwo do niego zostanie wyprodukowane na powierzchni Marsa. Tak więc musimy wylądować coś, co będzie 20 razy cięższe od obecnie wysyłanych ładunków.
Jedną z takich technologii przyszłości jest HIAD – Hypersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator. Statek kosmiczny musisz zmieścić w owiewki rakiety, ale aby go odpowiednio mocno wyhamować w atmosferze planety musimy rozłożyć bardzo dużą strukturę. Dlatego rozwiązaniem może być coś co można nadmuchać. Testowaliśmy takie rozwiązanie w mniejszej skali, używając rakiet suborbitalnych. Teraz pracujemy, aby przeprowadzić taki test podczas wchodzenia w Ziemską atmosferę, z nadmuchiwanym obiektem o średnicy 6 metrów. Aby wylądować na Marsie potrzebujemy czegoś o wiele większej średnicy niż 6 metrów – to będzie coś w okolicach 16m, a może i 20 metrów średnicy. Musimy spakować go do rozmiarów ładunku w rakiecie, ale potem rozłoży się, aby potem wykorzystać opór powietrza marsjańskiej atmosfery.
Ale nawet używając HIAD nadal będziemy potrzebować technologii lądowania silnikami przy prędkościach supersonicznych (ang. supersonic retro propulsion). Zrobiliśmy już testy w tunelu aerodynamicznym oraz na Ziemii jak sterować pojazdem podczas hamowania przy takich prędkościach i w takim aerodynamicznym środowisku.
Innym pomysłem są tzw. lifting body, (czyli pojazdy, które wyglądem przypominają skrzydła i przez to same generują trochę siły nośnej – przypisek Radek), które wyglądają troszkę jak wahadłowce kosmiczne Space Shuttle. Taki pojazd może “przelecieć” przez atmosferę Marsa, wytracając trochę prędkości i redukując energię pojazdu na tyle, aby zejść do prędkości supersonicznych i wtedy odpalić te silniki i miękko wylądować.
Ale czy to będzie HIAD, czy szybujący statek kosmiczny to i tak będziemy potrzebowali technologii lądowania “na silnikach” z prędkości supersonicznych.
Czy wie Pan kiedy takie misje będą miały miejsce? Po tym jak Mars 2020 wyląduje na Czerwonej Planecie?
Chcemy zrobić jeszcze co najmniej jeden test z wejściem większego pojazdu w ziemską atmosferę – 10 metrów lub większego. A następnie w połowie lat 20, może pod ich koniec, moglibyśmy wylądować ciężki robotyczny ładunek na Marsie używając HIAD.
Dalszy Układ Słoneczny
Co ekscytuje Pana bardziej – helikopter na Marsie czy ośmiowirnikowy dron na Tytanie?
Myślę, że ten dron z ośmioma wirnikami przysłuży się bardzo nauce. A Tytan, to bardzo interesujący obiekt (to księżyc Saturna – przyp. Radek). Ma na swojej powierzchni ciekłe oceany, ale składające się z węglowodorów, bo woda tam zamarzłaby, tak zimno tam jest. Ale te węglowodory, tak właściwie to są tam jeziora metanu. Tytan ma też bardzo gęstą atmosferę. Dlatego to będzie bardzo ekscytująca misja, bo będziemy mogli użyć takiego pojazdu na tak intrygującej “planecie”.
Helikopter na Marsie jest interesujący z innego powodu. On pomoże sterować łazikiem bardziej wydajnie. Będziemy mogli polecieć helikopterem tam gdzie chcemy pojechać łazikiem, poza horyzont widoczny z łazika i sprawdzić teren, po którym ma jechać łazik. Dzięki temu zarządzający misją łazika mogą planować jego przejazd bardziej wydajnie. Miejmy nadzieję, że dzięki temu będziemy mogli jechać łazikiem Mars 2020 szybciej i dalej z helikoperem jako swego rodzaju “zwiadowcą”.
Czyli jest Panu bardzo ciężko wybrać, czy dron czy helikopter jest bardziej “cool”?
Tak, bardzo ciężko, bo obie misje będą niesamowite!
Zatem co dalej? Łódź podwodna na Europie czy Enceladusie?
Mamy misję NASA Europa Clipper, która wykona wielokrotne przeloty wokół Europy, dokona “zwiadu”, co miejmy nadzieję doprowadzi do misji z lądownikiem. Ale oczywiście następny krok to będzie przedostanie się przez lód na Europie, który jak nam się teraz wydaje jest gruby na wiele kilometrów, do płynnej wody.
NASA prowadziła prace badawcze nad tym zagadnieniem i robiła różne prototypy, które mogłyby przedostać się pod lód i sprawdzić, czy są tam jakieś formy życia.
Naukowcy nadal nie są pewni jaka jest powierzchnia Europy. Czy jej powierzchnia jest twarda i można na niej wylądować czy przypomina raczej miękką gąbkę.
Tak, Europa Clipper to zbada. To klasyczny sposób, w jaki badamy nowe nieznane światy. Na początku wysyłamy tam tylko orbiter, lub misję, która tylko przeleci obok. Następnie wysyłamy lądowniki, a potem łaziki. Ale na Europie prawdopodobnie nie będzie łazika ale właśnie łódź podwodna.
Jakie jest Pana ulubione miejsce w Układzie Słonecznym, które powinniśmy lepiej zbadać? (oprócz tych oczywistych jak np. Mars) [pytanie spoza nagrania]
Mam takie dwa miejsca – to Europa (księżyc Jowisza) i Tytan (księżyc Saturna). Oba te księżyce posiadają ciecze – w zupełnie innej postaci, ale są bardzo intrygujące. Europa ma płynny ocean pełen wody w środku, a powierzchnię tworzy wielokilometrowa warstwa lodu. Natomiast Tytan posiada na swojej powierzchni jeziora pełne węglowodorów, głównie metanu. NASA wyśle do Jowisza misję Europa Clipper, a na Tytana misję Dragonfly (po polsku – “ważka”), której głównym elementem będzie ośmiowirnikowy dron, który będzie latał w bardzo gęstej atmosferze Tytana. Europa i Tytan są to dwa niesamowicie fascynujące ciała niebieskie ze względu na te ciecze, które możemy na nich znaleźć. W przyszłości chcielibyśmy wysłać łódź podwodną i zbadać co znajduje się tym oceanie na Europie.
Nie zapominajmy o Wenus. To właściwie bliźniaczka Ziemi, ale nadal mało o niej wiemy. NASA nie myśli, aby wysłać tam lądownik? [pytanie spoza nagrania]
Atmosfera na Wenus jest bardzo żrąca, toksyczna, zawiera chlor i inne nieprzyjemne rzeczy. Dlatego inżynierowie zastanawiają się nad powrotem do przeszłości i zastosowaniem prostszych komputerów i bardziej mechanicznych niż elektronicznych urządzeń po to, aby dłużej przetrwały na powierzchni Wenus. Nasza obecne elektronika takiego piekła nie wytrzyma. Jest to więc bardzo interesujący pomysł, trochę w stylu “powrotu do przyszłości” – używając współczesnych, zaawansowanych sposobów projektowania do stworzenia bardzo prostej maszyny, takiej jak pierwsze komputery.
Przyszłość
Jakie są trendy w rozwoju technologii kosmicznych? Jakie dziedziny warto teraz studiować, aby łatwo znaleźć w przyszłości pracę w sektorze kosmicznym? [pytanie spoza nagrania]
Dziedziny, które popchną nas do przodu, to z pewnością robotyka i autonomiczne systemy. Będziemy ich potrzebować nie tylko w misjach ściśle robotycznych, ale też tych załogowych.
W badaniach naukowych będziemy potrzebować specjalistów od analizy i obróbki danych, big data, sztucznej inteligencji, komputerowych systemów eksperckich i uczenia maszynowego. One mogą kompletnie zmienić to jak prowadzimy badania naukowe i analizujemy dane zebrane podczas naszych misji.
Kolejna rzecz to zaawansowane sposoby wytwarzania rzeczy w kosmosie, takie jak produkcja addytywna (additive manufacturing) i druk 3D. Te metody już transformują to jak wytwarzamy rzeczy na Ziemi, ale możemy także w ten sam sposób zacząć produkować rzeczy w kosmosie. Możemy to zrobić wykorzystując produkowanie addytywne oraz autonomiczne roboty. Wyobraźmy sobie, że wystrzeliwujemy w kosmos robota – drukarkę, oraz źródło materiału dla niego. Po wytworzeniu danych części, mogą być one złożone w kosmosie. To może zupełnie zmienić sposób, w jaki projektujemy i umieszczamy rzeczy w kosmosie.
