Innan en enda astronaut kan sätta foten på månen enligt NASA:s nuvarande Artemisplan kräver uppdragsarkitekturen minst 15 separata raketuppskjutningar, enbart för att tanka den månlandare som väntar i omloppsbana. Den siffran syns sällan i höjdpunkterna från en uppskjutningssändning, men den säger mer om hur svår den här återresan verkligen är än vilken bild som helst av en raket som lyfter från rampen.
Artemis är NASA:s kampanj för att sätta astronauter på månen igen och därmed täppa till ett glapp som varat sedan 1972, där rymdstyrelsen planerar att besättningen ska inkludera den första kvinnan någonsin att gå på månytan. Att ta sig dit igen, mer än fem decennier senare, har blivit ett betydligt större tekniskt pussel än vad de ursprungliga månlandningarna någonsin var.
Bitarna i det pusslet omfattar en ny raket, en kapsel som redan har flygtimmar bakom sig, och en liten rymdstation byggd för att tillbringa merparten av sitt liv utan någon ombord. Tillsammans förklarar de varför "att åka tillbaka till månen" är en mycket mer komplicerad mening än den låter.
Femtio år på dagen
När Artemis I-kapseln till slut kom ner i vattnet var datumet ingen slump: den landade exakt 50 år på dagen efter Apollo 17, det senaste uppdraget att sätta en besättning på månytan. NASA behövde dock inte gå så långt tillbaka för att hitta flygtestad hårdvara. Orion, kapseln i hjärtat av Artemis, hade redan gjort en resa ut i rymden år tidigare — en flygning i december 2014, på en annan raket, genomförd enbart för att kontrollera om värmeskölden kunde överleva en återkomst från djupa rymden.
Det gapet mellan en kapsel med försprång och en raket som fortfarande låg flera år från att vara klar visar var merparten av Artemis förseningar egentligen kom ifrån. Orion var till stor del beprövad teknik; farkosten som skulle bära den var det inte.
Raketen, nödutgången och en kapsel med lite körsträcka bakom sig
Raketen som till slut lyfte Orion från rampen är Space Launch System, vars första steg bygger på hårdvara NASA redan litade på: fyra RS-25-motorer, samma motorfamilj som drev rymdfärjeflottan i tre decennier.
På pappret är SLS den mäktigaste raket som någonsin godkänts för att bära en mänsklig besättning, med en dragkraft på 39 meganewton vid start — mer än något annat bemannat raketsystem i historien. Ren dragkraft är dock inte hela historien. Räknar man in hur mycket massa den faktiskt kan skjuta mot månen levererar SLS ungefär 27 ton på en månbunden bana, bara ungefär hälften av vad Apollo-erans Saturnus V kunde bära med sin nyttolast på 48,6 ton. En större motor betyder inte automatiskt en större leverans.
Innan all den kraften används vid en bemannad flygning testar NASA först flyktplanen. Testet Ascent Abort-2 var utformat kring ett specifikt värstascenario: om Orions räddningssystem vid uppskjutning kan dra kapseln och dess besättning bort från SLS om något går fel under det ögonblick av uppstigning då farkosten utsätts för sin högsta aerodynamiska belastning.
En rymdstation byggd för att flyga tom
När Orion väl når månrymden är planen att den ska docka vid Gateway, en station tänkt att bli den allra första internationella utposten som någonsin byggts i omloppsbana runt månen.
Gateway blir blygsam enligt måtten för rymdutposter — omkring 20 meter lång, jämfört med de ungefär 50 meter som Internationella rymdstationen mäter — men den är ändå konstruerad för att låta en besättning bo ombord under perioder på upp till tre månader.
Merparten av tiden kommer dock ingen att vara hemma. Gateways egen bana runt månen placerar den ungefär 1 000 gånger längre från jorden än en station i låg omloppsbana, och utposten konstrueras för att fungera obemannad under långa perioder, inklusive att sköta sitt eget underhåll via robotsystem medan den väntar på nästa besättning.
En sexdagarsslinga, inte en cirkel
Gateway kommer inte heller helt enkelt att cirkla runt månen. Dess planerade halobana är en utdragen ellips på sex och en halv dag som svänger så nära som 7000 km från månytan innan den slingrar sig tillbaka ut till omkring 70 000 km ut i djupa rymden.
Den udda formen löser ett verkligt problem: de flesta raketer saknar helt enkelt kraften att flyga rakt från jorden ner till månytan och tillbaka igen på en enda resa. Gateway är istället tänkt att fungera som en mellanstation — nå stationen först och sedan göra ett separat, mindre hopp ner till ytan och upp igen.
De första två modulerna som ska bilda stationen är NASA:s kraft- och framdrivningselement och en bostadsmodul kallad HALO, som också ska bära en kommunikationslänk kallad Lunar Link samt ett par europeiska instrument byggda för att övervaka strålning.
Varför en enda månlandning kräver 15 uppskjutningar
Den där siffran på femton uppskjutningar från inledningen beror på hur den nuvarande månlandaren får sitt bränsle. Istället för att skjutas upp redan full är landaren konstruerad för att fyllas på efter att den nått omloppsbana, vilket innebär att en separat tankraket måste flyga, docka och överföra drivmedel — upprepade gånger — innan någon besättning ens klättrar ombord. Minst 15 av de uppskjutningarna krävs bara för att tanka landaren inför ett enda bemannat landningsförsök, vilket får själva nedstigningen till ytan att framstå som nästan enkel jämfört med allt som måste hända i omloppsbana dessförinnan.
Partner och prislappar
Inget av detta kommer billigt, och inget av det kommer från att NASA arbetar ensamt. Artemisrelaterade program beräknas kosta ungefär 93 miljarder dollar under budgetåren 2012 till 2025, där vart och ett av de första Artemis-uppskjutningarna prissätts till uppskattningsvis 4,1 miljarder dollar.
För att sprida både kostnaden och arbetsbördan har NASA undertecknat de icke-bindande Artemisavtalen, som slår fast principer för fredligt samarbete i rymden, med Kanada och Japan bland undertecknarna, tillsammans med minst 18 andra deltagande länder. Artemis II-besättningen speglar det partnerskapet direkt, och flyger tillsammans som ett av programmets hittills mest synliga internationella resultat.
Vad tjugo år på ISS lärde NASA
Mycket av förtroendet bakom Artemis går tillbaka till ett mycket närmare liggande laboratorium. NASA konstaterar att en resa till månen täcker ungefär 1 000 gånger avståndet för en resa till en rymdstation i låg omloppsbana, ett hopp som gör varje marginal för livsuppehållande system och navigering betydligt mindre förlåtande.
Den erfarenheten är inte bara ett självförtroendelyft — den har direkt omformat hårdvaruplanerna. Nästan 20 år av kontinuerlig drift av livsuppehållande system ombord på rymdstationen har låtit ingenjörer omkonstruera systemen som planeras för framtida Mars-uppdrag, med en massreduktion på 36 procent, vikt som annars skulle behöva skjutas upp till enorma kostnader.