Før en eneste astronaut kan sette foten på Månen under NASAs nåværende Artemis-plan, krever oppdragsarkitekturen minst 15 separate rakettoppskytinger, alle bare for å fylle drivstoff på månelanderen som venter i bane. Det tallet dukker sjelden opp blant høydepunktene i en oppskytingssending, men det sier mer om hvor krevende denne returreisen egentlig er enn noe bilde av en rakett som letter fra utskytingsrampen.
Artemis er NASAs kampanje for å få astronauter tilbake til Månen, og lukker et gap som har vart siden 1972, der byrået planlegger at mannskapet skal inkludere den første kvinnen noensinne som går på måneoverflaten. Å komme dit igjen, mer enn fem tiår senere, har blitt et langt større ingeniørpuslespill enn de opprinnelige månelandingene noen gang var.
Bitene i dette puslespillet inkluderer en ny rakett, en kapsel som allerede har flytimer bak seg, og en liten romstasjon bygget for å tilbringe det meste av livet sitt uten noen om bord. Sammen forklarer de hvorfor "å dra tilbake til Månen" er en langt mer komplisert setning enn den høres ut som.
Femti år på dagen
Da Artemis I-kapselen endelig landet i havet, var datoen ingen tilfeldighet: den landet nøyaktig 50 år på dagen etter Apollo 17, det siste oppdraget som satte et mannskap på måneoverflaten. NASA måtte imidlertid ikke se så langt tilbake etter flytestet utstyr. Orion, kapselen som er hjertet i Artemis, hadde allerede vært i verdensrommet flere år tidligere – en flytur i desember 2014, med en annen rakett, gjennomført utelukkende for å sjekke om varmeskjoldet kunne overleve en retur fra det dype verdensrommet.
Det gapet mellom en kapsel med et forsprang og en rakett som fortsatt var flere år fra å være klar, viser hvor mesteparten av forsinkelsene i Artemis-programmet faktisk kom fra. Orion var stort sett utprøvd teknologi; farkosten som skulle bære den, var det ikke.
Raketten, rømningsluken og en kapsel med erfaring
Raketten som til slutt løftet Orion fra utskytingsrampen, er Space Launch System, og det første trinnet bygger på utstyr NASA allerede stolte på: fire RS-25-motorer, samme motorfamilie som drev romfergeflåten i tre tiår.
På papiret er SLS den kraftigste raketten som noensinne er godkjent for å frakte et menneskelig mannskap, og genererer 39 meganewton skyvekraft ved oppskyting – mer enn noe annet bemannet oppskytingsfartøy i historien. Ren skyvekraft er likevel ikke hele historien. Når man tar hensyn til hvor mye masse den faktisk kan sende mot Månen, leverer SLS omtrent 27 tonn på en månebane, bare rundt halvparten av det Apollo-tidens Saturn V kunne bære med sin nyttelast på 48,6 tonn. En større motor betyr ikke automatisk en større leveranse.
Før noe av denne kraften brukes på en bemannet ferd, tester NASA først rømningsplanen. Ascent Abort-2-testen ble utformet rundt ett bestemt verstefallsscenario: om Orions rømningssystem kan trekke kapselen og mannskapet unna SLS dersom noe svikter i det øyeblikket under oppstigningen hvor romfartøyet er under sin største aerodynamiske belastning.
En romstasjon bygget for å fly tom
Når Orion når frem til rommet rundt Månen, legger planen opp til at kapselen skal dokke til Gateway, en stasjon designet for å bli den første internasjonale utposten som noensinne er bygget i bane rundt Månen.
Gateway blir beskjeden etter standardene for en romstasjon i bane – rundt 20 meter lang, sammenlignet med de rundt 50 meterne til Den internasjonale romstasjonen – men den er likevel designet for at et mannskap skal kunne bo om bord i perioder på opptil tre måneder om gangen.
Mesteparten av tiden vil det imidlertid ikke være noen hjemme. Gateways egen bane rundt Månen plasserer den omtrent 1 000 ganger lenger fra Jorden enn en stasjon i lav bane rundt Jorden, og utposten utvikles for å kunne gå ubemannet over lange perioder, blant annet ved å håndtere sitt eget vedlikehold gjennom robotsystemer mens den venter på at neste mannskap skal ankomme.
En seks dagers løkke, ikke en sirkel
Gateway kommer heller ikke bare til å sirkle Månen. Den planlagte haloomløpsbanen er en langstrakt, seks og en halv dags ellipse som svinger så nært som 7000 km fra måneoverflaten før den løper tilbake ut til rundt 70 000 km ut i det dype verdensrommet.
Denne uvanlige formen løser et reelt problem: de fleste raketter mangler rett og slett kraft til å fly rett fra Jorden ned til måneoverflaten og tilbake i én og samme tur. Gateway er i stedet ment å fungere som et knutepunkt – nå frem til stasjonen først, og deretter gjøre et eget, mindre hopp ned til overflaten og opp igjen.
De to første modulene som skal danne stasjonen, er NASAs kraft- og fremdriftsmodul og en bomodul kalt HALO, som også skal bære en kommunikasjonsrelé kalt Lunar Link samt to europeiske instrumenter bygget for å overvåke stråling.
Hvorfor én månelanding krever 15 oppskytinger
Tallet på femten oppskytinger fra innledningen kommer av hvordan dagens månelander skal få drivstoff. I stedet for å skytes opp allerede full, er landeren designet for å fylles opp etter at den har nådd bane, noe som betyr at en egen tankrakett må fly, dokke og overføre drivstoff – gjentatte ganger – før noe mannskap går om bord. Minst 15 av disse oppskytingene kreves bare for å fylle drivstoff på landeren for ett bemannet landingsforsøk, noe som gjør selve nedstigningen til overflaten nesten enkel sammenlignet med alt som må skje i bane i forkant.
Partnere og prislapper
Ingenting av dette kommer billig, og ingenting av det kommer fra at NASA jobber alene. Artemis-relaterte programmer er anslått til å koste rundt 93 milliarder dollar gjennom budsjettårene 2012 til 2025, der hver av de første Artemis-oppskytingene er priset til anslagsvis 4,1 milliarder dollar.
For å fordele både kostnadene og arbeidsmengden har NASA signert de ikke-bindende Artemis-avtalene, som fastsetter prinsipper for fredelig samarbeid i verdensrommet, med Canada og Japan blant underskriverne, sammen med minst 18 andre deltakerland. Artemis II-mannskapet gjenspeiler dette partnerskapet direkte og flyr sammen som et av programmets mest synlige internasjonale resultater så langt.
Hva tjue år på ISS har lært NASA
Mye av tilliten bak Artemis kan spores tilbake til et langt nærmere laboratorium. NASA påpeker at en reise til Månen dekker omtrent 1 000 ganger avstanden til en reise til en romstasjon i lav bane rundt Jorden, et sprang som gjør enhver margin for livsstøtte og navigasjon langt mindre tilgivende.
Denne erfaringen er ikke bare en tillitsbygger – den har direkte omformet planene for utstyr. Nesten 20 år med kontinuerlig drift av livsstøttesystemer om bord på romstasjonen har latt ingeniørene redesigne systemene som er planlagt for fremtidige Mars-oppdrag, med en reduksjon i masse på 36 %, vekt som ellers måtte skytes opp til enorme kostnader.