Puerta lunar

Estación espacial Gateway
Representación artística del programa Gateway. Datos generales

Organización	NASA ESA JAXA ASC
Constructor	Maxar Technologies Northrop Grumman
Tipo de misión	Estación Espacial
Estado	En desarrollo.
Lanzamiento	Primer módulo en 2024 Último módulo en 202x
Lanzacohetes	Lanzadores comerciales.

Características técnicas Orbita

Orbita	Lunar

La puerta de enlace de Lunar o más simplemente de puerta de enlace (anteriormente Lunar Orbital Platform-Puerta de enlace ( "portal en órbita lunar") o LOP-G , anteriormente Deep Space puerta de enlace ( "portal a profundo espacio"), es una estación orbital proyecto en órbita propuesto en 2017 por la NASA , con el fin de realizar vuelos tripulados al espacio cislunar .

contexto

El proyecto es parte de un interés renovado en misiones tripuladas a la Luna.

Abandono de la NASA de la misión de redireccionamiento de asteroides

En 2010, el cierre por razones presupuestarias del programa Constellation , cuyo objetivo es devolver al hombre al suelo lunar, parece presagiar la retirada del programa espacial tripulado estadounidense a la órbita terrestre baja. Sin embargo, el mismo año, la NASA decidió continuar con el desarrollo de un lanzador SLS pesado y la nave espacial Orion . Estas naves espaciales deben utilizarse para llevar a cabo misiones interplanetarias de complejidad creciente con el fin de depositar hombres en Marte . La estrategia así definida, denominada “  Ruta Flexible  ”, es mucho más progresiva de lo que se preveía en proyectos marcianos anteriores. Antes de colocar al hombre en Marte, se planea realizar misiones alrededor de la Luna , en asteroides cercanos y luego en la luna marciana Fobos para desarrollar materiales y ganar experiencia. Las primeras misiones SLS y Orion al espacio cislunar se fueron definiendo gradualmente durante los años siguientes. Sin embargo, la estrategia para explorar el sistema marciano sigue siendo vaga. La primera misión es enviar una tripulación a la superficie de un asteroide cercano a la Tierra  : la misión de redireccionamiento de asteroides debe combinar el estudio in situ de este objeto y probar los nuevos materiales, en particular moviendo una roca de 4 metros de diámetro. la superficie del asteroide para colocarlo en una órbita lunar. Sin embargo, tanto internamente en la NASA como en el Congreso, pocas personas apoyan esta misión y finalmente se cancela enjunio de 2017. Esta cancelación vuelve a colocar a la Luna en el corazón del programa espacial tripulado.

Interés renovado en la Luna de las agencias espaciales rusas y europeas

Rusia anuncia a mediados de la década de 2010 que planea desarrollar una estación orbital lunar, la Estación Orbital Lunar, y enviar humanos a la superficie de la Luna para 2030 utilizando la nave espacial Federatsia en desarrollo. Por su parte, la Agencia Espacial Europea lanzó en 2015 la idea de una aldea lunar , es decir de una base permanente en la Luna desarrollada por todas las naciones espaciales.

Lanzamiento del proyecto

En abril de 2017, La NASA especifica la estrategia de su programa espacial tripulado. Anuncia el desarrollo de una estación espacial colocada en órbita lunar llamada Deep Space Gateway (DSG). Esto puede acomodar tripulaciones por un período de 42 días. Incluirá un módulo de vivienda, un módulo de propulsión y puede ser un módulo que sirva como esclusa de aire. La estación DSG se ensambla a partir de componentes transportados por el lanzador pesado SLS y es atendida por la nave espacial Orion. En una primera fase del programa, las tripulaciones que van a ocupar la estación a partir de 2025 la utilizan para aprender a vivir y trabajar en órbita lunar y así prepararse para los viajes a Marte. Esta fase también permite practicar el encuentro entre naves alejadas de la órbita terrestre baja. La NASA desea en esta etapa recurrir a empresas privadas y socios internacionales para misiones de reabastecimiento de combustible. Estas misiones son un preámbulo al envío de misiones a Marte que constituyen la fase final del programa. Para transportar a las tripulaciones, se planea desarrollar una gran nave espacial, el Deep Space Transport . Éste es transportado a la estación lunar después de un lanzamiento por el lanzador SLS y luego se reposta antes de ser lanzado hacia Marte con una tripulación de 4 a 5 personas.

la 11 de marzo de 2019, Jim Bridenstine , administrador de la NASA , revela los principales avances del programa Explore Moon To Mars durante una conferencia en el Centro Espacial Kennedy . Este programa prevé el envío de astronautas a Marte para 2030 después de una década dedicada al estudio de largas estancias en el espacio, en órbita alrededor de la Luna, en una estación internacional. La Agencia Espacial Canadiense es la primera en confirmar su participación en el programa.

Desarrollo

la 27 de septiembre de 2017, la agencia espacial rusa Roskosmos anuncia que ha firmado un acuerdo con la NASA para cooperar en el proyecto “  Deep Space Gateway  ”. la1 st 11 2017, La NASA firma los primeros contratos de construcción, 5 en número, con fabricantes astronáuticos: Boeing , Lockheed Martin , Northrop Grumman , Sierra Nevada y MacDonald, Dettwiler .

El primer presupuesto de este programa para el año fiscal 2019 es de 504 millones de dólares , con un total de 2.700 millones de dólares para 2023.

En Mayo de 2019, La NASA anuncia que el módulo central de la estación, el módulo de potencia / propulsión , será construido por Maxar Technologies por $ 375 millones. El segundo módulo, el Puesto Avanzado de Vivienda y Logística (HALO), será diseñado por Northrop Grumman.

Los dos primeros módulos de la estación, a saber, Elemento de propulsión y potencia (PPE) y Puesto avanzado logístico y de vivienda (HALO), se lanzarán en 2024 con el vehículo de lanzamiento Falcon Heavy to SpaceX .

Características técnicas

Orbita

La estación lunar Lunar Gateway se coloca en una órbita rectilínea alrededor de la Luna ( órbita de Halo ). Sus diversos componentes deben lanzarse a través del lanzador espacial pesado estadounidense Space Launch System , o los lanzadores rusos Proton o Angara . La estación es servida por la nave espacial Orion de la NASA y la ESA y más tarde por la Federación Rusa. El transporte de carga se puede realizar utilizando buques de carga derivados del HTV japonés o el Cygnus estadounidense de Northrop Grumman .

La estación espacial se coloca en una órbita alrededor de la Luna conocida como NRHO ( Near Rectilinear Halo Orbit ). Es una órbita de halo cuyo período orbital es de 7 días, el périsélène (el punto más cercano de la Luna) es de 3000  km y aposelene de 70 000  km . Esta órbita se selecciona porque tiene varias ventajas:

• Es muy estable, es decir que reduce en gran medida la cantidad de propulsores necesarios para corregir la órbita: la corrección de velocidad necesaria para el mantenimiento de la órbita es de 1,86 mm / s por órbita. Este valor no tiene en cuenta las diversas perturbaciones que sufre cualquier nave espacial en el espacio, sea cual sea su trayectoria, en particular la presión solar.
• Esta órbita permite que la estación espacial sea visible permanentemente desde la Tierra, es decir, que esta última nunca esté enmascarada por la Luna. Por tanto, los enlaces de radio nunca se interrumpen.
• No hay eclipse solar por la Tierra. Estos son los más problemáticos porque pueden alcanzar una duración de 2.6 horas (eclipse total) que excede las capacidades de las baterías de la nave espacial Orion y de la estación espacial lunar (las baterías deben tomar el relevo de los paneles solares durante los eclipses).
• Esta órbita incluye algunos eclipses de Sol por Luna cada año pero su duración no supera los 80 minutos.

Para verificar la estabilidad de esta órbita, la sonda espacial CAPSTONE está programada para ser lanzada en 2021.

• Estación espacial lunar en la configuración propuesta para 2024

• En 2024, la estación espacial lunar se limitará a dos módulos: el módulo de vivienda HALO ( 2 en el diagrama) y el módulo que proporciona energía y propulsión PPE ( 4 ). El diagrama muestra los otros barcos involucrados en las primeras misiones de Artemis: un barco de suministro ( 3 ), el barco Orion (1) y el barco lunar ( 5 ) que debe dejar a la tripulación en la Luna.

• La estación espacial lunar se coloca en una órbita NRHO. Este diagrama muestra las diferentes órbitas norte y sur de NRHO L1 y L2. La órbita retenida es una L2 sur.

Configuración en 2024

La estación espacial lunar Lunar Gateway sirve como un relé entre la Tierra y la superficie de la Luna. No es un elemento obligatorio para las primeras misiones al suelo lunar: en las especificaciones de la nave lunar HLS, una reunión en órbita lunar entre la nave Orion y la HLS es una opción por la que el candidato puede optar. Por otro lado, para las misiones "sostenibles" a partir de 2026, la estación lunar se vuelve obligatoria, en particular para permitir la reutilización de la totalidad o parte de la nave lunar. Para las primeras misiones del programa Artemis, se da prioridad a los dos módulos necesarios para las misiones que deben tener lugar en suelo lunar:

• el módulo PPE ( Power and Propulsion Element ) produce energía para la estación y tiene un sistema de propulsión principal que utiliza motores iónicos. Los paneles solares con los que está equipado proporcionan 50 kW. El módulo también cuenta con sistemas de telecomunicaciones para asegurar el enlace con la Tierra por un lado y la superficie de la Luna por otro. La construcción de este módulo fue encomendada aMayo de 2019a Maxar Technologies (antes SSL) por 375 millones de dólares. El módulo estará disponible para su lanzamiento a finales de 2022. El módulo tiene una masa de 8 a 9 toneladas y es capaz de producir 40 kW de energía solar. La propulsión es proporcionada por motores iónicos de 12 kW complementados por motores cohete de propulsión líquida. EnMayo de 2019, La NASA anuncia que confía la realización a Maxar Technologies .
• el módulo de vivienda HALO ( Puesto avanzado de vivienda y logística ) también llamado MHM ( Módulo de vivienda mínima ) sirve como módulo de vivienda. Desarrollado por la empresa Northrop Grumman, se basa en el carguero espacial Cygnus. De forma cilíndrica, cuenta con dos puertos de amarre radiales para permitir el amarre de la nave espacial Orion y los cargueros encargados de los suministros y otros dos puertos de amarre en el eje para acoplar a los otros módulos de la estación espacial. El módulo presurizado tiene un sistema de comunicaciones, un sistema de soporte vital que permite a una tripulación de 4 personas vivir durante 30 días en el volumen proporcionado por este módulo y la nave espacial Orion. El módulo HALO será suministrado por Northrop Grumman para permitir su lanzamiento a finales de 2023.

Configuración final

Más allá de 2024, la estación espacial lunar puede incorporar componentes desarrollados bajo NextSTEP-2 . Incluye los siguientes elementos:

• El Módulo de Habitación Cislunar ( I-HAB ) se utiliza para alojamiento a largo plazo a bordo de la estación espacial y debe tener capacidad para 4 astronautas. Es enviado en 2023 durante la misión Artemis 2 . Este módulo está siendo diseñado (fase A / B1) en paralelo por Airbus y Thales Alenia Space .
• ESPRIT (Sistema europeo de suministro de combustible, infraestructura y telecomunicaciones) permite el almacenamiento de propulsores, garantiza la propulsión y las telecomunicaciones y podría incluir una esclusa de aire experimental. Se lanza con el PPM. Al igual que con i-HAB, la Agencia Espacial Europea está lanzando dos estudios (fase A / B1) en paralelo con Airbus y Thales Alenia Space .
• El Módulo de Logística Gateway se utiliza para experimentos y logística a bordo de la estación espacial. El equipo incluye un brazo robótico. Es enviado durante la misión Artemis 3 .
• El módulo Gateway Airlock se utiliza para realizar actividades extravehiculares (EVA) . Puede ser suministrado por Rusia. Es enviado durante la misión Artemis 4.
• Japón o Rusia pueden desarrollar hábitats adicionales.
• El Canadarm 3 es proporcionado por la Agencia Espacial Canadiense.

La Agencia Espacial Europea  puede ofrecer el puerto de atraque estandarizado que está desarrollando actualmente Con la empresa británica QinetiQ  : Mecanismo de Atraque y Atraque Internacional , implementación del Estándar del Sistema de Atraque Internacional (IDSS, atraque y atraque internacional). Este estándar también debe ser adoptado por Rusia y el sector privado, lo que sugiere que se está convirtiendo en un estándar internacional. La Agencia Espacial Canadiense, por su parte, quiere probar una vela solar a bordo del puesto de avanzada.

Notas y referencias

Notas Referencias

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25. Ver proyecto ESPRIT en la enciclopedia CASPWiki
26. Marie-Ange Sanguy, "  Thalès Alenia Space en el corazón de la renovación lunar  ", Espace & Exploration n ° 47 ,septiembre 2018, p.  30-31.
27. Según Anatoli Zak de russianspaceweb.com
28. (in) "  Los socios internacionales de la NASA consideran la vela solar para Deep Space Gateway  " en www.planetary.org (consultado el 12 de noviembre de 2017 ) .

Bibliografía

• Marie-Ange Sanguy, "  Thales Alenia Space en el corazón de la renovación lunar  ", Espace & Exploration ,Septiembre / Octubre 2018, p.  30-31.

Ver también

Artículos relacionados

• Programa Artemis
• Orion (vehículo espacial)
• Sistema de lanzamiento espacial
• Servicios comerciales de carga útil lunar
• HERACLES (sonda espacial)
• Conjunto experimental y conjunto piloto orbital
• Estación Espacial Internacional
• Transporte de espacio profundo

Enlace externo

• “Moon: back to basics” , The Scientific Method , France Culture, 18 de mayo de 2021.