Lunar Gateway

Lunar Gateway je prvou plánovanou vesmírnou stanicou, ktorá by neobiehala okolo Zeme. Bude umiestnená na obežnej dráhe okolo Mesiaca a má slúžiť ako vedecké laboratórium a modul na krátkodobý pobyt pre astronautov vládnych agentúr, ako aj ako záchytný priestor pre rovery a iné roboty. Je to medzinárodný projekt spolupráce zahŕňajúci štyri agentúry, ktoré sa zúčastnili aj na stavbe Medzinárodnej vesmírnej stanice: NASA, Európska vesmírna agentúra (ESA), Japonská agentúra pre výskum vesmíru (JAXA) a Kanadská vesmírna agentúra (CSA). Mala by byť prvou vesmírnou stanicou na obežnej dráhe Mesiaca.

Stanica, predtým známa ako Deep Space Gateway (DSG), bola premenovaná na Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G) v návrhu NASA na rok 2018 pre federálny rozpočet Spojených štátov amerických na rok 2019.  Keď bol 15. februára 2019 rozpočet NASA podpísaný, Kongres vyčlenil na štúdie 450 miliónov USD.

Očakáva sa, že vedecké disciplíny, ktoré sa budú na Gateway študovať, budú zahŕňať planetológiu, astrofyziku, heliofyziku, astrobiológiu a ľudské zdravie a výkonnosť. Medzinárodná koordinačná skupina pre výskum vesmíru (ISECG), ktorá sa skladá zo 14 vesmírnych agentúr vrátane NASA, dospela k záveru, že Gateway bude nevyhnutná pri rozširovaní ľudskej prítomnosti na Mesiaci a neskôr na Marse.

Očakáva sa, že projekt bude mať hlavnú úlohu v programe Artemis agentúry NASA po roku 2024. Gateway má byť vyvíjaná, obsluhovaná a využívaná v spolupráci s CSA, ESA, JAXA a komerčnými partnermi. Bude slúžiť ako východiskový bod pre pristávanie posádok a prieskum kozmickými sondami južného pólu Mesiaca. Tým, že bude obiehať mimo ochranných vplyvov Van Allenových radiačných pásov a tiež relatívne ďaleko od Zeme, prinesie cenné poznatky o tom, čo bude po zdravotnej, technologickej aj psychologickej stránke musieť zvládať posádka prvej pilotovanej misie na Mars. Mala by sa stať východiskovým bodom pre koncept NASA Deep Space Transport pre dopravu ľudí na Mars.

História 

Prvý návrh NASA na cislunárnu stanicu bol zverejnený v roku 2012 a dostal meno Deep Space Habitat. Tento návrh viedol v roku 2015 k financovaniu v rámci programu NextSTEP. Vo februári 2018 bolo oznámené, že štúdie NextSTEP a ďalšie partnerské štúdie ISS pomôžu pri návrhoch modulov Gateway. Základný modul stanice, Power and Propulsion Element (PPE), bol pôvodne súčasťou teraz už zrušenej misie Asteroid Redirect Mission. Dňa 7. novembra 2017 NASA požiadala globálnu vedeckú komunitu, aby predložila koncepty pre vedecké štúdie, ktoré by mohli pre Gateway určiť vhodnú obežnú dráhu. Od 27. februára do 1. marca 2018 sa v Denveri v štáte Colorado konal vedecký workshop Deep Space Gateway Concept Science Workshop. Na tejto trojdňovej konferencii odznelo 196 prezentácií možných vedeckých štúdií, ktoré by sa mohli vykonávať na Gateway.

V roku 2018 NASA vyhlásila súťaž Revolutionary Aerospace Systems Concepts Academic Linkage (RASC-AL) pre univerzity s cieľom vyvinúť koncepty a požiadavky pre Gateway. Konkurenti boli požiadaní, aby použili pôvodné inžinierstvo a analýzu v jednej zo štyroch oblastí; „Využitie a operácie bez posádky Gateway“, „Prístup človeka na lunárny povrch pomocou Gateway“, „Logistika Gateway ako vedecká platforma“ a „Návrh cislunárneho remorkéra založeného na Gateway“. Tímy vysokoškolákov a postgraduálnych študentov boli požiadané, aby do 17. januára 2019 predložili odpoveď na jednu z týchto štyroch tém. NASA vybrala 20 tímov, aby pokračovali vo vývoji navrhovaných konceptov. Štrnásť tímov predstavilo svoje projekty osobne v júni 2019 na fóre RASC-AL v Cocoa Beach na Floride, pričom za účasť na fóre dostali štipendium 6 000 USD. Víťazným konceptom sa stal projekt „Prieskum Mesiaca a prístup k polárnym regiónom“ z University of Puerto Rico v Mayagüez.

Starší návrh NASA na cislunárnu stanicu bol zverejnený v roku 2012 pod menom Deep Space Habitat. 

7. novembra 2017 NASA požiadala globálnu vedeckú komunitu, aby predložila koncepty pre vedecké štúdie, ktoré by mohli využiť polohu Deep Space Gateway v cislunárnom priestore. Od 27. februára do 1. marca 2018 sa v Denveri v štáte Colorado konal vedecký workshop Deep Space Gateway Concept Science Workshop. Na tejto trojdňovej konferencii odznelo 196 prezentácií možných vedeckých štúdií, ktoré by mohli byť vykonávané na stanici.

NASA zverejnila názov vesmírnej stanice na obežnej dráhe Mesiaca v novembri 2019 s názvom a logom spojeným so symbolom americkej hranice St. Louis Gateway Arch.

Medzinárodní účastníci 
27. septembra 2017 NASA zverejnila, že na stanici bude spolupracovať a ruským Roskosmosom. V októbri 2020 však Dmitrij Rogozin, generálny riaditeľ Roskosmosu, povedal, že program je príliš „americký“ na to, aby sa ho Roskosmos zúčastnil, a v januári 2021 oznámil, že z programu odstupuje.

Do mája 2020 sa Kanadská vesmírna agentúra (CSA), Európska vesmírna agentúra (ESA) a Japonská agentúra pre výskum vesmíru (JAXA) naplánovali zúčastniť projektu Gateway. Prispieť by mali robotickým ramenom, tankovacím a komunikačným hardvérom. Tieto prvky sa majú pridať po tom, ako budú na obežnú dráhu Mesiaca umiestnené počiatočné moduly NASA označované ako PPE a HALO.

Pohon 
1. novembra 2017 NASA zadala päť štúdií v trvaní štyroch mesiacov o cenovo dostupných spôsoboch vývoja Power and Propulsion Element (PPE) s využitím plánov súkromných spoločností. Tieto štúdie mali spoločný rozpočet 2,4 milióna USD. Spoločnosti vykonávajúce štúdie PPE boli Boeing, Lockheed Martin, Orbital ATK, Sierra Nevada a Space Systems.

Obežná dráha 
Gateway sa plánuje zostaviť na vysokej eliptickej sedemdňovej takmer priamočiarej halo orbite (NRHO) okolo Mesiaca. Na tejto dráhe by sa vzdialenosť stanice od mesačného povrchu menila od 1 500 km nad povrchom severného pólu Mesiaca pri najbližšom priblížení a až po 70 000 km nad mesačným južným pólom. Cestovanie do tohto, tzv. cislunárneho priestoru (obežnej dráhy Mesiaca), a naspäť, pomôže získať skúsenosti potrebné na cestu za Mesiac a do vzdialenejšieho vesmíru.

 Vývoj modulu Power and Propulsion Element (PPE) začal v Jet Propulsion Laboratory počas už zrušenej misie Asteroid Redirect Mission. Pôvodným konceptom bola robotická, vysokovýkonná kozmická loď na solárny pohon, ktorá by získala niekoľkotonový balvan z asteroidu a vyniesla ho na obežnú dráhu Mesiaca na štúdium. Po zrušení ARM bol solárny elektrický pohon prebudovaný pre Gateway. PPE umožní prístup na celý mesačný povrch. Bude tiež slúžiť ako veliteľské a komunikačné centrum Gateway. PPE má mať hmotnosť 8 až 9 ton a schopnosť vyrobiť 50 kW  solárnej elektrickej energie pre jeho iónové motory, ktoré môžu byť doplnené chemickým pohonom. V máji 2019 získala spoločnosť Maxar Technologies zmluvu od NASA na výrobu tohto modulu, ktorý bude stanicu tiež napájať elektrickou energiou a je založený na satelitnej zbernici Maxar. PPE bude využívať 6 kW motory s Hallovým efektom a NASA Advanced Electric Propulsion System (AEPS) s Hallovým efektom.  Spoločnosť Maxar získala na výstavbu PPE zmluvu s pevnou cenou vo výške 375 miliónov USD. NASA dodáva pre PPE komunikačný systém v pásme S na zabezpečenie rádiového spojenia s blízkymi vozidlami a stykovací uzol na pripojenie ďalšieho modulu. NASA udelila kontrakt vo výške 331,8 milióna USD na vypustenie PPE na SpaceX Falcon Heavy v novembri 2024 spoločne s modulom HALO.
 Habitation and Logistics Outpost (HALO)  – tiež nazývaný Minimal Habitation Module (MHM) postaví Northrop Grumman Innovation Systems (NGIS). Falcon Heavy mal vypustiť HALO v novembri 2024 spoločne s modulom PPE. Konštrukcia HALO je odvodená z konštrukcie zásobovacích lodí Cygnus Cargo.. Na vonkajšiu stranu Cygnusu boli pridané dokovacie porty, žiariče namontované na tele (BMR), batérie a komunikačné antény. HALO bude zmenšený obytný modul, bude však obsahovať funkčný tlakový objem poskytujúci dostatočné možnosti príkazov, riadenia a manipulácie s dátami, skladovanie energie a distribúciu energie, tepelné ovládanie, komunikačné a sledovacie schopnosti do dvoch stykovacích uzlov, úložného priestoru, systémov kontroly prostredia a podpory života na pripojenie kozmickej lode Orion a pobyt štvorčlennej posádky na najmenej 30 dní. 5. júna 2020 získala spoločnosť Northrop Grumman Innovation Systems od NASA kontrakt vo výške 187 miliónov USD na dokončenie predbežného návrhu modulu HALO. 9. júla 2021 NASA podpísala samostatnú zmluvu so spoločnosťou Northrop na výrobu HALO a integráciu s PPE, ktorý vyrába Maxar, za 935 miliónov USD. V júli 2022 spoločnosť Northrop Grumman udelila spoločnosti Solstar kontrakt na dodávku Wi-Fi prístupu pre personál a vybavenie v module HALO. 
 Servisný modul Európskeho systému pre tankovanie, infraštruktúru a telekomunikácie (ESPRIT) - poskytne dodatočné zásoby paliva pre stanicu, čiže zásoby xenónu a hydrazínu, dodatočné komunikačné vybavenie a prechodovú komoru. Bude mať hmotnosť približne 4 000 kg a dĺžku 3,91 m. ESA zverejnila dve štúdie dizajnu, jednu väčšinou pod vedením Airbusu v spolupráci s Comex a OHB  a jednu pod vedením Thales Alenia Space. Stavba modulu bola schválená v novembri 2019. Dňa 14. októbra 2020 spoločnosť Thales Alenia Space oznámila, že ich vybrala Európska vesmírna agentúra na stavbu modulu ESPRIT.  Začiatkom roku 2021 spoločnosť Thales Alenia Space oznámila podpis zmluvy. Modul ESPRIT bude pozostávať z dvoch častí. Prvá časť s názvom Halo Lunar Communication System (HLCS) bude zabezpečovať komunikáciu pre zatiaľ malú stanicu Gateway. Odštartuje v novembri 2024 vopred pripojená k modulu HALO, na ktorú spoločnosť Thales samostatne získala kontrakt od NASA na stavbu trupu a ochrany pred mikrometeoroidmi. Druhá časť s názvom ESPRIT Refueling Module (ERM) bude obsahovať palivové nádrže, stykovacie uzly a obytný koridor s malými oknami a vypustí sa v roku 2029.
 Medzinárodný obytný modul (I-HAB) bude dodatočným obytným modulom vybudovaným ESA v spolupráci s Japonskom. Spolu s modulom HALO poskytnú kombinovanú 125 m3 obývateľného priestoru pre stanicu po roku 2024. Dňa 14. októbra 2020 spoločnosť Thales Alenia Space oznámila, že ich ESA vybrala na zostavenie modulu I-HAB, ktorého vypustenie je naplánované na rok 2026. Modul bude obsahovať aj systém podpory života od JAXA, avioniku a softvér od NASA a robotika od Kanadskej vesmírnej agentúry (CSA). Modul má naplánovaný štart na rok 2028 na misii Artemis 4 ako spoločne prejavený náklad na rakete SLS Block 1B spolu s posádkou kozmickej lode Orion.

Referencie

Iné projekty

Externé odkazy 
 Prezentácia o Lunar Gateway (pdf,NASA)

Zdroj 
 

Kozmické programy NASA
Kozmické stanice
Program Artemis
Plánované misie
Prieskum Marsu
Kozmická technika USA