Im Jahr 2010 kündigte die NASA ihre Verpflichtung an, bis zum dritten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts eine Mission mit Besatzung zum Mars zu starten. Zu diesem Zweck haben sie hart daran gearbeitet, die erforderlichen Technologien zu entwickeln - wie die Rakete Space Launch System (SLS) und das Raumschiff Orion. Gleichzeitig haben sie sich mit dem privaten Sektor zusammengetan, um die notwendigen Komponenten und Fachkenntnisse zu entwickeln, die erforderlich sind, um Besatzungen über die Erde und den Mond hinaus zu bringen.
Zu diesem Zweck hat die NASA Lockheed Martin kürzlich einen Phase-II-Auftrag zur Schaffung eines neuen Weltraumlebensraums erteilt, der auf den Lehren der Internationalen Raumstation (ISS) aufbaut. Dieser als Deep Space Gateway bekannte Lebensraum wird als Weltraumhafen in der Mondumlaufbahn dienen, der die Erkundung in der Nähe des Mondes erleichtert und bei länger andauernden Missionen hilft, die uns weit von der Erde entfernt führen.
Der Auftrag wurde im Rahmen des NextSTEP-Programms (Next Space Technologies for Exploration Partnership) vergeben, das die NASA 2014 startete. Im April 2016 wählte die NASA im Rahmen der zweiten Ankündigung der NextSTEP Broad Agency (NextSTEP-2) sechs US-Unternehmen aus Beginnen Sie mit dem Bau von Bodenprototypen und -konzepten in voller Größe für diesen Weltraumlebensraum.
Neben so bekannten Unternehmen wie Bigelow Aerospace, Orbital ATK und Sierra Nevada wurde Lockheed Martin beauftragt, Lebensraumdesigns zu untersuchen, die Missionen im Weltraum in der Nähe des Mondes verbessern und auch als Testgelände für Missionen zum Mars dienen würden. Dazu gehört die Schaffung von etwas, das sich effektiv in SLS und die Orion-Kapsel integrieren lässt.
In Übereinstimmung mit den Spezifikationen der NASA für einen effektiven Lebensraum muss das Design des Deep Space Gateway ein unter Druck stehendes Besatzungsmodul, Docking-Fähigkeit, Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssysteme (ECLSS), Logistikmanagement, Strahlenschutz und -überwachung sowie Brandschutztechnologien umfassen und Fähigkeiten zur Gesundheit der Besatzung.
Die Entwurfsspezifikationen für das Deep Space Gateway umfassen auch einen Energiebus, einen kleinen Lebensraum zur Verlängerung der Besatzungszeit und Logistikmodule, die für die wissenschaftliche Forschung vorgesehen sind. Das Antriebssystem am Gateway würde auf elektrischen Hochleistungsantrieb angewiesen sein, um seine Umlaufbahn aufrechtzuerhalten und die Station bei Bedarf auf verschiedene Umlaufbahnen in der Nähe des Mondes zu übertragen.
Mit einem vorliegenden Phase-II-Vertrag wird Lockheed Martin das für Phase I entwickelte Designkonzept verfeinern. Dazu gehört der Bau eines Prototyps in Originalgröße in der Raumstationsverarbeitungsanlage im Kennedy Space Center der NASA in Cape Canaveral, Florida, USA sowie die Schaffung eines Deep Space Avionics Integration Lab der nächsten Generation in der Nähe des Johnson Space Center in Houston.
Wie Bill Pratt, der NextSTEP-Programmmanager von Lockheed Martin, kürzlich in einer Pressemitteilung sagte:
„Es ist leicht, Dinge als selbstverständlich zu betrachten, wenn Sie zu Hause leben, aber die kürzlich ausgewählten Astronauten stehen vor einzigartigen Herausforderungen. Etwas so Einfaches wie das Anrufen Ihrer Familie ist völlig anders, wenn Sie sich außerhalb der Erdumlaufbahn befinden. Beim Aufbau dieses Lebensraums müssen wir eine andere Denkweise verfolgen, die eher langen Reisen zum Mars ähnelt, um sicherzustellen, dass sie sicher, gesund und produktiv sind. "
Der Prototyp in Originalgröße wird im Wesentlichen ein überholtes Donatello-Mehrzwecklogistikmodul (MPLM) sein, eines von drei großen Modulen, die in der Nutzlastbucht des Space Shuttles geflogen wurden und zum Umladen von Fracht zur ISS verwendet wurden. Das Team wird sich auch auf das „Mixed-Reality-Prototyping“ verlassen, einen Prozess, bei dem virtuelle und erweiterte Realität verwendet werden, um technische Probleme in der frühen Entwurfsphase zu lösen.
"Wir freuen uns, mit der NASA zusammenzuarbeiten, um ein historisches Stück Flughardware, das ursprünglich für die Erforschung der Erdumlaufbahn entwickelt wurde, wiederzuverwenden und eine Rolle beim Vorstoß der Menschheit in den Weltraum zu spielen", sagte Pratt. "Die Nutzung vorhandener Funktionen wird für Lockheed Martin eine Leitphilosophie sein, um die Entwicklungszeit zu minimieren und die Erschwinglichkeitsziele der NASA zu erreichen."
Das Deep Space Gateway wird sich auch auf die erweiterten Funktionen der Orion-Crew-Kapsel verlassen, während die Crews an den Lebensraum angedockt sind. Grundsätzlich besteht dies darin, dass die Besatzung den Orion als Kommandodeck verwendet, bis ein dauerhafteres Kommandomodul gebaut und in den Lebensraum integriert werden kann. Dieser Prozess ermöglicht einen schrittweisen Aufbau des Lebensraums und die Möglichkeiten seiner Besatzungen zur Erforschung des Weltraums.
Wie Pratt angedeutet hat, wird der Lebensraum, wenn er nicht geschraubt ist, auf Systemen beruhen, die Lockheed Martin in ihre integriert hat Juno und MAVEN Raumschiff in der Vergangenheit:
„Da das Deep Space Gateway mehrere Monate lang unbewohnt sein würde, muss es robust und zuverlässig sein und über die Roboterfunktionen verfügen, um autonom arbeiten zu können. Im Wesentlichen handelt es sich um ein Roboter-Raumschiff, das für Menschen gut geeignet ist, wenn Orion anwesend ist. Die Erfahrung von Lockheed Martin beim Bau autonomer planetarischer Raumschiffe spielt eine große Rolle, um dies zu ermöglichen. “
Die Phase-II-Arbeiten werden in den nächsten 18 Monaten stattfinden. Die Ergebnisse (von der NASA zur Verfügung gestellt) sollen unser Verständnis dafür verbessern, was erforderlich ist, um ein langfristiges Leben im Weltraum zu ermöglichen. Wie bereits erwähnt, wird Lockheed Martin diese Zeit auch nutzen, um sein Deep Space Avionics Integration Laboratory aufzubauen, das als Astronautentrainingsmodul dient und bei der Steuerung und Kontrolle zwischen dem Gateway und der Orion-Kapsel hilft.
Über die Entwicklung des Deep Space Gateway hinaus setzt sich die NASA auch für die Schaffung eines Deep Space Transport ein - beides ist entscheidend für die von der NASA vorgeschlagene „Reise zum Mars“. Während das Gateway Teil der ersten Phase dieses Plans ist - der „erdabhängigen“ Phase, in der mithilfe aktueller Technologien in der Nähe des Mondes erforscht wird - wird sich die zweite Phase auf die Entwicklung von Langzeitfähigkeiten jenseits des Mondes konzentrieren.
Zu diesem Zweck möchte die NASA ein wiederverwendbares Fahrzeug entwickeln, das speziell für Missionen mit Besatzung zum Mars und tiefer in das Sonnensystem entwickelt wurde. Der Deep Space Transport würde sich auf eine Kombination aus Solar Electric Propulsion (SEP) und chemischem Antrieb stützen, um Besatzungen zum und vom Gateway zu transportieren - was auch als Wartungs- und Tankstelle für das Raumschiff dienen würde.
Diese zweite Phase (die „Testgelände“ -Phase) wird voraussichtlich Ende der 2020er Jahre ihren Höhepunkt erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird eine einjährige Mission mit Besatzung stattfinden. Diese Mission besteht aus einer Besatzung, die zum Deep Space Gateway und zurück zur Erde geflogen wird, um die Bereitschaft des Systems und seine Fähigkeit zu überprüfen, Langzeitmissionen unabhängig von der Erde durchzuführen.
Dies wird die Tür zur dritten Phase der vorgeschlagenen Reise öffnen, der sogenannten „erdunabhängigen“ Phase. Zu diesem Zeitpunkt werden das Wohnmodul und alle anderen erforderlichen Missionskomponenten (wie ein Mars-Frachtfahrzeug) in eine Umlaufbahn um den Mars gebracht. Dies wird voraussichtlich Anfang der 2030er Jahre geschehen und wird (wenn alles gut geht) von Missionen zur Marsoberfläche gefolgt.
Während die geplante Mission mit Besatzung zum Mars noch weit entfernt ist, nimmt die Architektur allmählich Gestalt an. Zwischen der Entwicklung von Raumfahrzeugen, die die Missionskomponenten und die Besatzung in den cislunaren Weltraum bringen - SLS und Orion - und der Entwicklung von Weltraumlebensräumen, in denen sie untergebracht werden, nähern wir uns dem Tag, an dem Astronauten endlich den Roten Planeten betreten!
