„Istotna jest współpraca międzynarodowa”. Dr Aleksandra Bukała o skafandrach i programie Artemis

15 marca br. ujawniono prototypy skafandrów kosmicznych projektu spółki Axiom Space. Czy znamy okoliczności, w których astronauci wykorzystają stroje nowej generacji?

A: Skafandry kosmiczne będą użyte po raz pierwszy podczas misji Artemis III. Wciąż czekamy na gotowość rakiety Starship firmy SpaceX, jednak wiemy już, że załogowy lot na Księżyc odbędzie się najwcześniej w 2025 roku. Misja Artemis III jako pierwsza zakłada ponowne lądowanie człowieka na Srebrnym Globie, stąd też konieczne było zaprojektowanie w tym celu specjalnego kombinezonu.

Czym różni się nowy kombinezon zaprezentowany przez NASA i firmę Axiom Space od skafandrów kosmicznych, które wykorzystywano dotychczas?

A: Przede wszystkim skafandry kosmiczne, które astronauci zabrali ze sobą m.in. na Międzynarodową Stację Kosmiczną, określamy terminem EVA (Extra Vehicular Activity), co odnosi się do działalności astronautów w przestrzeni kosmicznej na zewnątrz statku. Takie kombinezony są o wiele bardziej zaawansowane. To, w co ubrani są astronauci poza statkiem, przypomina raczej jednoosobowy pojazd kosmiczny. To niezwykle skomplikowane urządzenie, które podtrzymuje życie człowieka w zupełnie wrogim dla niego środowisku. Odpowiada m.in. za dostarczanie powietrza, odpowiedniej temperatury i ciśnienia dla komórek naszego organizmu.

Kombinezon nowej generacji różni się od tych, których używamy obecnie tym, że jest przystosowany do działania na powierzchni obcego ciała niebieskiego, czyli w tym przypadku na Księżycu. Jednak – co warto zaznaczyć – sztuką jest zaprojektowanie stroju w naturalnych, czystych warunkach, którego zadaniem będzie podtrzymanie życia astronauty stąpającego po pyle, czyli po tzw. regolicie księżycowym. To zapylenie z pewnością nie ułatwi pracy urządzeniom, które będą operowały wówczas na Księżycu.

No właśnie – ostatni spacer po Księżycu odbył się w ramach programu Apollo w grudniu 1972 roku. Jak doświadczenia z przeszłych misji wpłynęły na sposób konstruowania skafandrów nowej generacji?

A: Choć lądowanie na Księżycu pozwoliło nam poznać m.in. strukturę regolitu księżycowego, nie mamy pewności, jak ten pył będzie osadzał się na materiale skafandrów kosmicznych w kolejnej misji. Wymaga to żmudnej i specyficznej pracy, aby całkowicie zapobiec choćby przedostawaniu się pyłu w szczeliny czy złączki takiego kombinezonu. Program Apollo i związane z nim prace nad kombinezonami astronautów niewątpliwie przyczyniły się do postępu inżynierii materiałowej. Obecnie korzystamy z rozwiniętej technologii. Od 1972 roku aż do teraz stroje astronautów były konsekwentnie udoskonalane.

NASA oczywiście podzieliła się doświadczeniami zdobytymi podczas misji Apollo i relacjami astronautów po ponad 20 latach spędzonych na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Podczas każdej zmiany na ISS (International Space Station) odbywa się przecież kilka spacerów kosmicznych. Firma Axiom Space potwierdziła, że ta wiedza była bardzo pomocna przy konstruowaniu nowych modeli. Nie zdradzili jednak szczegółów projektu.

Wyobrażając sobie strój astronauty, przed oczami mam biały kombinezon z hełmem i potężnym plecakiem. Prototyp zaprezentowany 15 marca ma czarny kolor. Skąd taka decyzja?

A: Skafander kosmiczny nowej generacji nie będzie docelowo czarny. NASA mówi o tym, że kombinezony muszą być białe po to, by odbijały promieniowanie słoneczne, a co za tym idzie – zapewniały astronaucie komfort termiczny. Na Księżycu nie ma zresztą takiej atmosfery, która chroniłaby go przed promieniowaniem, dlatego też wymóg NASA jest jak najbardziej sensowny. To, co widzimy na zaprezentowanych prototypach, to czarny pokrowiec, który chroni przed ujawnieniem konkurencji szczegółów projektu.

Nie dowiemy się zatem, z czego konkretnie zostały skonstruowane nowe skafandry kosmiczne?

A: Myślę, że w miarę ujawniania szczegółów misji będziemy wiedzieć więcej na temat tego, z czego konkretnie kombinezony nowej generacji zostały zrobione, natomiast z pewnością są to niezwykle zaawansowane surowce. Od ich niezawodności będzie zależało życie człowieka w przestrzeni kosmicznej. W momencie, gdy astronauta oddali się od statku kosmicznego, skafander będzie jedyną „zbroją” ochraniającą go przed skrajnie nieprzyjaznym dla człowieka środowiskiem.

Stroje astronautów muszą być szczelne – nie mogą niczego przepuszczać ani do wewnątrz, ani na zewnątrz. Z drugiej strony konieczne jest by zapewniały odpowiednią wentylację. W dzień na Księżycu temperatura osiąga ponad sto stopni Celsjusza, natomiast nocą spada do około -180. Zaprojektowanie skafandra, który sprosta takim amplitudom to duże wyzwanie. Co więcej – astronauta w plecaku nie trzyma ekwipunku, lecz przede wszystkim niezbędne urządzenia, takie jak klimatyzator czy baterie podtrzymujące grzałki, które są umieszczone wewnątrz kombinezonu. Na plecach niesie też zbiornik z tlenem. W projekcie kombinezonu te wszystkie elementy muszą zostać uwzględnione.

Wyobrażam sobie, że dźwiganie takiej konstrukcji nie należy do łatwych zadań. Czy astronauta może choć na chwilę pozbyć się części skafandra, czy jest zmuszony nosić cały komplet od początku do końca misji?

A: W momencie, w którym astronauta będzie przebywał na powierzchni Księżyca, czyli poza statkiem kosmicznym, to bez kompletnego kombinezonu nie ma szans na przeżycie. To jest taki monolit – każda część jest potrzebna. Astronauta ze statku wychodzi po to, by wykonać określone prace, związane np. z budową stacji na Księżycu, badaniem regolitu, pobieraniem próbek, czy szukaniem źródeł wody. Musi mieć na tyle komfortowe warunki, by w świadomy i odpowiedzialny sposób móc wykonać powierzone mu zadania misji. Ponieważ nie chcemy nadmiernie obciążać astronauty, skafander został zbudowany wyłącznie z niezbędnych elementów, czasem zdublowanych dla jego bezpieczeństwa. A to, ile człowiek w kosmosie może udźwignąć, zostało bardzo dokładnie wyliczone, żeby nie tylko pozwolić astronaucie w tym stroju pracować, ale także by zapewnić mu przy tym pewną swobodę ruchu.

A jeśli chodzi o przebywanie wewnątrz statku kosmicznego?

A: Tam astronauci mają zapewnioną atmosferę, są chronieni przed promieniowaniem i skrajnymi temperaturami, więc nie muszą chodzić w kombinezonie. Tak jak na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, kombinezon służy jedynie do spacerów poza statkiem.

Nowy skafander został zaprojektowany dla celów misji Artemis. Czy opowie nam Pani o niej coś więcej?

A: Zacznę od nazwy programu, która oczywiście nie jest przypadkowa. W mitologii greckiej Artemida, czyli Artemis, była siostrą bliźniaczką Apollo. Nazwa misji została wybrana m.in. po to, by nawiązać do mitologicznego rodzeństwa, łącząc w ten sposób pierwiastek męski i żeński w kosmosie. W misji Artemis III na Księżycu po raz pierwszy wyląduje astronautka. Nowe skafandry astronautów i astronautek będą zatem dostosowane do budowy przedstawicieli obu płci.

Misja na Księżyc ruszy najwcześniej w 2025 roku. Niektórzy eksperci wskazują jednak, że może się to opóźnić do 2026, a nawet do 2027 roku. Prace trwają nieprzerwanie i dotyczą nie tylko skafandrów kosmicznych, ale także całej infrastruktury, która poleci w kosmos. Przed startem misji zdążymy jeszcze wielokrotnie przetestować wszystkie nowe rozwiązania.

Rozumiem, że celem programu Artemis jest lądowanie na Księżycu?

A: Nie, ponieważ zrobiliśmy to już w lipcu 1969 roku, a po raz ostatni nieco ponad 50 lat temu. W ramach programu Artemis chcemy iść o krok dalej i zbudować stację zlokalizowaną na południowym biegunie Księżyca. Misja Artemis III ma być pierwszą misją z lądowaniem i rekonesansem na miejscu pod budowę tej bazy. Nie chcemy lądować na Srebrnym Globie tylko po to, by postawić na nim buty. Naszym celem jest zapewnienie stałej obecności człowieka na Księżycu, by nasz naturalny satelita stał się miejscem, gdzie w przyszłości będą mieszkać ludzie - tak, jak w tej chwili na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

A: Misja Artemis I była lotem testowym – wystartowała w listopadzie 2022 roku i po 25 dniach zakończyła się lądowaniem na Ziemi. Choć nie była to jeszcze misja załogowa, wykorzystano wówczas pierwszy od 50 lat statek przystosowany do transportu załogi na orbitę księżycową. Misja zakończyła się sukcesem, a obecnie trwają analizy jej wyników.

A: Na listopad 2024 roku planowana jest misja Artemis II, która będzie już załogowa, ale bez lądowania na Księżycu. Pierwsza kobieta i pierwszy mężczyzna okrążą Księżyc i wrócą na Ziemię. Podróż na Księżyc zajmie około dwóch do trzech dni, więc cała misja, licząc powrót, potrwa nieco ponad tydzień.

A: Artemis III zakłada wstępne, pierwsze lądowanie na Księżycu. Zweryfikuje, czy wszystkie założenia odnośnie budowy lądownika, czyli Starshipa Elona Muska działają. Kolejnym etapem będzie budowa księżycowej stacji. Planowane jest także skonstruowanie stacji krążącej wokół orbity Księżyca. Gateway – bo tak ma się nazywać – będzie w pewnym sensie następczynią Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. W tym zadaniu niezwykle istotna jest współpraca międzynarodowa. Poprzez programy Europejskiej Agencji Kosmicznej zaangażowana jest w nią również Polska, odpowiadając za budowę niektórych modułów Gateway.

A: Cel, który przyświeca programowi Artemis, czyli stała obecność ludzi na Księżycu, to warunek konieczny, by nasz naturalny satelita mógł stać się przystankiem w załogowym locie na Marsa, na który leci się nie dwa, trzy dni, lecz przy sprzyjającym położeniu planet nawet około dziewięciu miesięcy. Księżycowa stacja kosmiczna będzie dla astronautów wygodnym domem, jeszcze bardziej rozbudowanym niż Międzynarodowa Stacja Kosmiczna. To tam nasi kosmiczni żeglarze będą radzili sobie sami. Muszą zatem wiedzieć, jak np. w warunkach obniżonej grawitacji rosną rośliny, by móc wyhodować sobie jedzenie.

Misja na Marsa to długoterminowy projekt. W jego realizacji pomoże najbliższe Ziemi, doskonałe laboratorium – Księżyc. Nie ukrywam, że wszyscy z ekscytacją będziemy obserwować kolejne informacje o misji Artemis III.

Rozmawiała: Paulina Gerasik