Før en eneste astronaut kan sætte fode på Månen under NASA's nuværende Artemis-plan, kræver missionsarkitekturen mindst 15 separate raketopsendelser, alene for at genopfylde den månelander, der venter i kredsløb. Det tal dukker sjældent op i highlights fra en opsendelsestransmission, men det siger mere om, hvor svær denne returrejse egentlig er, end noget billede af en raket, der letter fra rampen.
Artemis er NASA's kampagne for igen at sætte astronauter på Månen og dermed lukke et hul, der har varet siden 1972, hvor rumfartsorganisationen planlægger, at besætningen skal omfatte den første kvinde nogensinde til at gå på Månens overflade. At komme derop igen, mere end fem årtier senere, har vist sig at være en langt større ingeniørmæssig gåde, end de oprindelige månelandinger nogensinde var.
Brikkerne i den gåde omfatter en ny raket, en kapsel, der allerede har flyvetimer bag sig, og en lille rumstation bygget til at tilbringe det meste af sin levetid uden nogen om bord. Tilsammen forklarer de, hvorfor "at vende tilbage til Månen" er en langt mere kompliceret sætning, end den lyder.
Halvtreds år på dagen
Da Artemis I-kapslen endelig landede i havet, var datoen ingen tilfældighed: Den nåede overfladen præcis 50 år på dagen efter Apollo 17, den sidste mission, der satte en besætning på Månens overflade. NASA behøvede dog ikke gå så langt tilbage for at finde flyvetestet udstyr. Orion, kapslen i hjertet af Artemis, havde allerede lagt en tur til rummet bag sig år forinden — en flyvning i december 2014 med en anden raket, udelukkende gennemført for at afprøve, om varmeskjoldet kunne overleve en hjemkomst fra det dybe rum.
Det tidsmæssige spring mellem en kapsel med et forspring og en raket, der stadig var år fra at være klar, viser, hvor de fleste af Artemis-forsinkelserne egentlig stammede fra. Orion var i vid udstrækning afprøvet teknologi; det køretøj, der skulle bære den, var det ikke.
Raketten, nødudgangen og en kapsel med erfaring
Raketten, der til sidst løftede Orion fra rampen, er Space Launch System, og dens første trin bygger på udstyr, NASA allerede stolede på: fire RS-25-motorer, samme motorfamilie, der drev rumfærgeflåden i tre årtier.
På papiret er SLS den kraftigste raket, der nogensinde er godkendt til at bære en menneskelig besætning, og den genererer 39 meganewton skub ved opsendelsen — mere end noget andet bemandet opsendelseskøretøj i historien. Rå skubkraft er dog ikke hele historien. Når man tager højde for, hvor meget masse den reelt kan skubbe mod Månen, leverer SLS omkring 27 metriske ton på en månebane, kun cirka halvdelen af, hvad Apollo-tidens Saturn V kunne bære med sin nyttelast på 48,6 metriske ton. En større motor betyder ikke automatisk en større leverance.
Før al den kraft bruges på en bemandet flyvning, tester NASA først flugtplanen. Ascent Abort-2-testen blev designet omkring ét bestemt worst-case-scenarie: om Orions redningssystem kan trække kapslen og dens besætning væk fra SLS, hvis noget skulle svigte i det øjeblik under opstigningen, hvor rumfartøjet udsættes for sit kraftigste aerodynamiske pres.
En rumstation bygget til at flyve tom
Når Orion når frem til rummet omkring Månen, går planen ud på, at den skal koble sig til Gateway, en station designet til at blive den første internationale forpost, der nogensinde er bygget i kredsløb om Månen.
Gateway bliver beskeden efter målestokken for orbitale forposte — cirka 20 meter lang, mod de omkring 50 meter, som Den Internationale Rumstation måler — men den er alligevel designet til at give en besætning mulighed for at bo om bord i perioder på op til tre måneder ad gangen.
Det meste af tiden vil der dog ikke være nogen hjemme. Gateways egen bane om Månen placerer den omkring 1.000 gange længere fra Jorden end en station i lav kredsløb om Jorden, og forposten konstrueres til at kunne fungere ubemandet i lange perioder, herunder klare sit eget vedligehold via robotsystemer, mens den venter på, at den næste besætning ankommer.
En seks-dages løkke, ikke en cirkel
Gateway kommer heller ikke bare til at kredse simpelt om Månen. Dens planlagte halo-bane er en udstrakt ellipse på seks og en halv dag, der svinger så tæt som 7000 km på Månens overflade, før den atter bevæger sig ud til omkring 70.000 km ude i det dybe rum.
Den mærkelige form løser et reelt problem: De fleste raketter mangler simpelthen kraften til at flyve direkte fra Jorden ned til Månens overflade og tilbage igen på én tur. Gateway er i stedet tænkt som et relæpunkt — nå frem til stationen først, og foretag derefter et separat, mindre hop ned til overfladen og op igen.
De første to moduler, der skal danne stationen, er NASA's strøm- og fremdriftsmodul og et beboelsesmodul kaldet HALO, som også skal bære et kommunikationsrelæ ved navn Lunar Link samt et par europæiske instrumenter bygget til at overvåge stråling.
Hvorfor én månelanding kræver 15 opsendelser
Det tal på femten opsendelser fra indledningen skyldes, hvordan den nuværende månelander får sit brændstof. I stedet for at blive sendt op allerede fyldt er landeren designet til at blive fyldt op, efter den har nået kredsløb, hvilket betyder, at en separat tankraket skal flyve, docke og overføre drivmiddel — gentagne gange — før nogen besætning overhovedet går om bord. Mindst 15 af disse opsendelser er nødvendige blot for at genopfylde landeren til ét bemandet landingsforsøg, hvilket får selve nedstigningen til overfladen til at fremstå næsten enkel sammenlignet med alt det, der skal ske i kredsløb forinden.
Partnere og prismærker
Intet af dette kommer billigt, og intet af det kommer fra NASA alene. Artemis-relaterede programmer forventes at koste omkring 93 milliarder dollar i finansårene 2012 til 2025, hvor hver af de første Artemis-opsendelser vurderes til at koste omkring 4,1 milliarder dollar.
For at fordele både omkostningerne og arbejdsbyrden har NASA underskrevet de ikke-bindende Artemis-aftaler, der fastlægger principper for fredelig samarbejde i rummet, med Canada og Japan blandt underskriverne sammen med mindst 18 andre deltagende lande. Artemis II-besætningen afspejler direkte dette partnerskab og flyver sammen som et af programmets hidtil mest synlige internationale resultater.
Hvad tyve år på ISS har lært NASA
Meget af tilliden bag Artemis kan spores tilbage til et langt tættere laboratorium. NASA påpeger, at en tur til Månen dækker omkring 1.000 gange afstanden af en tur til en rumstation i lav kredsløb om Jorden, et spring, der gør enhver margin inden for livsstøtte og navigation langt mindre tilgivende.
Den erfaring er ikke kun et tillidsboost — den har direkte omformet planerne for udstyret. Næsten 20 års kontinuerlig drift af livsstøttesystemer om bord på rumstationen har givet ingeniørerne mulighed for at gentænke de systemer, der er planlagt til fremtidige Mars-missioner, med en reduktion af massen på 36 %, en vægt der ellers skulle sendes op til enorme omkostninger.