Artemis i HLS
Starship Human Landing System (HLS) to wariant Starship zaprojektowany jako lądownik księżycowy dla programu Artemis NASA. To pierwszy komercyjny pojazd wybrany do lądowania astronautów na Księżycu od czasu programu Apollo.
Program Artemis - harmonogram
| Misja | Data | Rola Starship | Status |
|---|---|---|---|
| Artemis I | Listopad 2022 | Brak (lot bezzałogowy Orion/SLS) | Ukończona |
| Artemis II | 2025+ | Brak (lot załogowy wokół Księżyca) | W przygotowaniu |
| Artemis III | NET wrzesień 2026 | Lądowanie na Księżycu (Starship HLS) | W rozwoju |
| Artemis IV | ~2028 | Starship HLS + stacja Gateway | Planowana |
| Artemis V | ~2030 | Starship HLS (Sustaining Lander) | Planowana |
Specyfikacja Starship HLS
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Wysokość | ~52 m |
| Średnica | 9 m |
| Ładowność na powierzchnię | ~100 ton metrycznych |
| Załoga | 2-4 astronautów |
| Osłona termiczna | Brak (pojazd pozostaje na orbicie księżycowej) |
| Silniki lądowania | Umieszczone wysoko na kadłubie (pyłochrona) |
| Dostęp dla załogi | Winda astronaucka |
| Zasilanie | Panele słoneczne |
Kluczowe różnice względem standardowego Starship
- Brak osłony termicznej - Starship HLS nie wraca na Ziemię przez atmosferę; operuje wyłącznie w przestrzeni kosmicznej i na powierzchni Księżyca
- Silniki lądowania zamontowane wysoko - pyłochrona zapobiega erozji powierzchni księżycowej podczas lądowania (pył regolitowy w warunkach niskiej grawitacji stanowi poważne zagrożenie)
- Winda dla astronautów - ze względu na wysokość pojazdu (~52 m), astronauci potrzebują windy do zejścia na powierzchnię
- Przestrzeń mieszkalna - zmodyfikowane wnętrze z systemem podtrzymywania życia do operacji na powierzchni
Architektura tankowania orbitalnego
Kluczowym elementem misji HLS jest tankowanie na orbicie ziemskiej przed wylotem w kierunku Księżyca. Proces składa się z czterech etapów:
Etap 1: Wyniesienie depot orbitalnego
Starship w konfiguracji depot zostaje wyniesiony na niską orbitę ziemską (LEO). Depot służy jako stacja paliw - odbiera propelenty od tankowców i przechowuje je do momentu transferu do HLS.
Etap 2: Loty tankowców (do 16 lotów)
Seria lotów Starship w konfiguracji tankowca - każdy lot dostarcza ładunek propelentów (metan + LOX) do depot orbitalnego. Szacowana liczba lotów tankowców: do 16 na jedną misję księżycową.
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Liczba lotów tankowców | Do 16 |
| Propelent na lot | ~100-150 ton |
| Łączny propelent | ~1 200 ton |
| Typ dokowania | Autonomiczne, kriogeniczne |
Etap 3: Iniekcja translunarna (TLI)
Po pełnym zatankowaniu Starship HLS wykonuje spalanie TLI, opuszczając orbitę ziemską i kierując się na trajektorię do Księżyca. Podróż trwa kilka dni.
Etap 4: Lądowanie na Księżycu
Starship HLS wchodzi na orbitę księżycową, gdzie dokowuje z kapsułą Orion. Astronauci przechodzą do HLS, który następnie wykonuje zejście i precyzyjne lądowanie na powierzchni bieguna południowego Księżyca.
Po zakończeniu operacji powierzchniowych astronauci wracają windą do HLS, który startuje z powierzchni i dokowuje ponownie z Orionem na orbicie księżycowej. Astronauci wracają na Ziemię w kapsule Orion.
Kontrakty NASA
| Kontrakt | Wartość | Data przyznania | Zakres |
|---|---|---|---|
| HLS Option A | $2,89 mld | Kwiecień 2021 | Demonstracja lądowania (Artemis III) |
| Sustaining Lander | $1,15 mld | Listopad 2022 | Kolejne misje (Artemis V+) |
| Łącznie | $4,04 mld |
Porównanie lądowników księżycowych
| Parametr | Starship HLS | Apollo LM | Blue Moon (Blue Origin) |
|---|---|---|---|
| Wysokość | ~52 m | 7 m | ~16 m |
| Ładowność na powierzchnię | ~100 t | ~0,3 t | ~20 t |
| Załoga | 2-4 | 2 | 2-4 |
| Wielokrotny użytek | Tak (planowany) | Nie | Tak (planowany) |
| Tankowanie orbitalne | Wymagane (do 16 lotów) | Nie | Nie |
| Producent | SpaceX | Grumman | Blue Origin |
| Program | Artemis III+ | Apollo | Artemis V+ |
Wyzwania techniczne
Tankowanie kriogeniczne na orbicie
Transfer propelentów kriogenicznych (ciekły metan i ciekły tlen) w warunkach mikrograwitacji jest technologią, która nigdy nie była demonstrowana na dużą skalę. Kluczowe problemy:
- Boil-off - odparowanie propelentów w warunkach kosmicznych
- Zarządzanie płynami w mikrograwitacji - brak naturalnej separacji ciecz/gaz
- Precyzyjne dokowanie - autonomiczne połączenie dwóch pojazdów masy ~100 ton
- Kadencja lotów - konieczność wykonania do 16 lotów tankowców w krótkim oknie czasowym
Lądowanie na Księżycu
- Zarządzanie pyłem księżycowym - silniki umieszczone wysoko minimalizują erozję regolitu
- Precyzja lądowania - wymagane lądowanie w okolicach bieguna południowego w trudnym terenie
- Komunikacja - opóźnienie sygnału i ograniczona widoczność ze stacji naziemnych