Lunar Gateway, een internationale samenwerking onder leiding van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA, wordt een ruimtestation in een baan om de maan dat langdurig menselijk onderzoek op de maan en nieuwe mogelijkheden voor wetenschappelijke ontdekkingen mogelijk maakt als fundamenteel systeem ter ondersteuning van NASA's Artemis ruimteprogramma. Gateway is essentieel voor het Artemis programma, samen met het lanceersysteem, het Orion-ruimtevaartuig, het menselijke landingssysteem en de ruimtepakken die uitgebreide verkenning van de zuidpool van de maan mogelijk zullen maken.
Waarom dit ruimtestation?
Gateway zal een langer verblijf op en rond de maan mogelijk maken en de veiligheid van de bemanning in de barre omgeving van de diepe ruimte helpen garanderen, terwijl het de mogelijkheden voor onderzoek en verkenning aanzienlijk zal uitbreiden voorbij wat was voorzien of haalbaar was tijdens de Apollo-missies. Gateway is onderdeel van een bredere strategie voor duurzame en permanente verkenning van de maan. Het speelt een belangrijke rol in NASA's voorbereidingen voor toekomstige missies naar Mars door het aanbieden van essentiële kennis en ervaring die van onschatbare waarde zal blijken voor die inspanningen. Het ruimtestation zal minimaal 15 jaar meegaan, met de mogelijkheid tot verlenging tot ver na die initiële periode. Gateway zal het hele jaar door dienst doen als een laboratorium in de diepe ruimte, met zowel interne als externe gebruiksmogelijkheden, en zal een scala aan wetenschappelijk onderzoek mogelijk maken. Dit unieke platform zal wetenschappelijk onderzoek ondersteunen dat niet mogelijk is op het aardoppervlak of in een lage baan om de aarde, evenals technologiedemonstraties die cruciaal zijn voor langdurige missies naar bestemmingen in de diepe ruimte. Wetenschappelijke aandachtsgebieden zijn heliofysica, onderzoek naar de menselijke gezondheid, ruimtebiologie en biowetenschappen, astrofysica en fundamenteel natuurkundig onderzoek. De kennis die wordt opgedaan met operaties in de buurt van de maan door Gateway zal worden gebruikt om de eerste astronauten naar Mars te sturen.
Internationale samenwerking
Gateway is het middelpunt van de inspanningen van de Verenigde Staten om via het Artemis programma internationale partners te betrekken bij de verkenning van de diepe ruimte en de planeet Mars. Hoewel NASA de Artemis missies leidt, zullen internationale partners een sleutelrol spelen in het bereiken van een duurzame en robuuste aanwezigheid op en rond de maan. Ruimtevaartorganisaties die belangrijke bijdragen leveren aan Gateway zijn:
- Canadian Space Agency (CSA)
- European Space Agency (ESA)
- Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)
- Mohammed Bin Rashid Space Centre (MBRSC)
Onderdelen en modules
Gateway zal ongeveer 1/5 van de grootte van het ISS zijn in volume en 1/6 in massa. Wanneer Gateway volledig geassembleerd is, zal het een massa hebben van ongeveer 63 ton, of 63.000 kilogram, en 43 meter hoog, 19 meter breed en 20 meter lang zijn. Het ruimtestation zal een bewoonbaar volume hebben van ongeveer 125 kubieke meter. Gateway zal bestaan uit volgende onderdelen en modules:
- Power and Propulsion Element (PPE): Het Power and Propulsion Element is een 60 kilowatt zonne-elektrisch voortstuwingsruimteschip met een hoog vermogen dat zal zorgen voor energie, snelle communicatie tussen Gateway en de aarde, standregeling en orbitale transfer mogelijkheden voor Gateway. In mei 2019 selecteerde NASA Maxar Technologies uit Westminster, Colorado, om persoonlijke beschermingsmiddelen te ontwikkelen en te bouwen.
- HALO (Habitation and Logistics Outpost): HALO is een van de twee bewoningselementen waar astronauten zullen wonen, sporten, maaltijden bereiden, rusten, zich voorbereiden op missies naar het maanoppervlak en onderzoek doen tijdens hun bezoek aan Gateway. De onder druk staande leefruimte zal aankoppelingspoorten bieden voor bezoekende ruimtevaartuigen zoals NASA's Orion ruimtevaartuig, maanlanders en logistieke bevoorradingsschepen en dient als ruggengraat voor commando en besturing en stroomdistributie over Gateway. De module zal ook andere kernfuncties vervullen, zoals het huisvesten van wetenschappelijk onderzoek via interne en externe laadruimte en het communiceren met maanoppervlaktes via het Lunar Link systeem van ESA. HALO wordt beheerd vanuit NASA's Johnson Space Center in Houston. Northrop Grumman uit Dulles, Virginia kreeg in 2020 een contract voor het voorontwerp van HALO en de resterende inhoud voor HALO werd afgerond tussen NASA en Northrop Grumman door ondertekening van een contract in juli 2021.
- Lunar I-Hab: Het tweede bewoonbare element van Gateway, Lunar I-Hab, is een drukmodule die woonruimte biedt aan astronauten die Gateway bezoeken en meerdere koppelingspoorten voor bezoekende voertuigen en andere modules. Lunar I-Hab wordt geleid door ESA, dat Thales Alenia Space heeft geselecteerd als hoofdaannemer. JAXA levert belangrijke bijdragen aan Lunar I-Hab en levert het ondersteuningssysteem voor omgevingscontrole, thermische koelpompen en batterijen.
- Lunar View: Lunar View, geleverd door ESA, is een bewoonbaar element dat vracht naar Gateway zal vervoeren, opslagruimte zal bieden als het eenmaal aan het ruimtestation is gekoppeld, brandstof zal leveren voor het voortstuwingssysteem van Gateway en door de ramen uitzicht zal bieden op de ruimte en de maan. De hoofdaannemer voor Lunar View is Thales Alenia Space.
- Crew and Science Airlock: De bemannings- en wetenschapsluchtsluis, geleverd door het Mohammed Bin Rashid Space Centre van de Verenigde Arabische Emiraten, zal een cruciaal stuk infrastructuur vormen voor Gateway's geplande minimumlevensduur van 15 jaar in een baan om de maan. De luchtsluis zal de overdracht van bemannings- en wetenschapslading van en naar de bewoonbare omgeving van Gateway's bemanningsmodules naar het vacuüm van de ruimte mogelijk maken - overdrachten die essentieel zullen zijn voor het onderhoud van het ruimtestation en het uitvoeren van wetenschap in de diepe maanomgeving.
- Deep Space Logistics (DSL): Terwijl astronauten missies uitvoeren op Gateway en zich voorbereiden op expedities naar het maanoppervlak, hebben ze leveringen nodig van kritieke drukvracht en drukloze vracht, wetenschappelijke experimenten en benodigdheden zoals materialen voor monsterverzameling. In maart 2020 kondigde NASA SpaceX aan als de eerste Amerikaanse commerciële leverancier onder het Gateway Logistics Services contract om vracht en andere benodigdheden aan Gateway te leveren. Het Gateway Deep Space Logistics Office is gevestigd in NASA's Kennedy Space Center in Florida.
- Canadarm3: Canadarm3 maakt deel uit van de Gateway External Robotics Systems (GERS), geleverd door CSA, en is een robotsysteem dat geavanceerde software zal gebruiken om Gateway-taken uit te voeren. Het systeem zal helpen bij het onderhouden, repareren en inspecteren van Gateway, het vangen van bezoekende voertuigen, astronauten helpen tijdens ruimtewandelingen en wetenschap mogelijk maken in de maanbaan van Gateway.
- Vehicle System Manager (VSM): Vehicle System Manager (VSM) software zal Gateway in staat stellen om autonoom te opereren, wat een sprong voorwaarts betekent in de mogelijkheden van het ruimteschip. VSM zorgt voor activiteitenplanning, middelenbeheer, voertuigbesturing en storingsbeheer voor Gateway.
Wetenschappelijke onderzoeksplatformen
Het Gateway-ruimtestation is een van de volgende wetenschappelijke gebruiksplatforms van de mensheid en biedt unieke mogelijkheden om de maanomgeving in de diepe ruimte te gebruiken voor wetenschappelijk onderzoek en ontdekkingen. De drie wetenschappelijke instrumenten die al geselecteerd zijn om mee te vliegen op Gateway richten zich op straling van de zon en de diepe ruimte. Dit zijn:
- Heliophysics Environmental and Radiation Measurement Experiment Suite (HERMES) die aan de buitenkant van HALO zal vliegen
- European Radiation Sensors Array (ERSA) die aan de buitenkant van PPE zal vliegen
- Internal Dosimeter Array (IDA) die aan de binnenkant van HALO zal vliegen
Tijdlijn assemblage Gateway ruimtestation
- Lancering en staging van Gateway: De eerste Gateway elementen, PPE en HALO, worden samen gelanceerd naar een baan om de maan met een SpaceX Falcon Heavy raket voorafgaand aan Artemis IV. Gateway zal een jaar in zijn unieke polaire baan rond de maan blijven, die bekend staat als de bijna-rechtlijnige halo omloopbaan (NRHO).
- Artemis IV, V en VI assemblagemissies: De assemblage van het volledig gerealiseerde Gateway ruimtestation zal beginnen met de Artemis IV missie die niet eerder dan september 2028 gelanceerd zal worden.
- Artemis IV: Artemis astronauten zullen Gateway voor de eerste keer betreden tijdens de Artemis IV missie. De primaire doelstellingen van de missie zijn om Lunar I-Hab te integreren met Gateway en de tweede bemande maanoppervlakte-expeditie van de Artemis-missies te voltooien.
- Artemis V: De primaire doelstellingen van de missie zijn het integreren van Lunar View met Gateway en het voltooien van de derde bemande maanoppervlakte-expeditie van de Artemis-missies.
- Artemis VI: De primaire doelstellingen van de missie zijn het integreren van de bemannings- en wetenschapsluchtsluis met Gateway en het voltooien van de vierde bemande maanoppervlakte-expeditie van de Artemis-missies.
In een baan om de maan
Gateway zal zich in een polaire baan om de Maan bevinden. Deze zeer elliptische Near Rectilinear Halo Orbit (NRHO) brengt Gateway op ongeveer 1.500 km van de Maan bij de dichtste nadering en op ongeveer 70.000 km op de verste afstand. Gateway's unieke polaire baan geeft Artemis astronauten en hun ruimteschip toegang tot het gehele maanoppervlak, inclusief de kritieke zuidpool van de maan waar de Artemis missies zich op richten. Het zal ook zorgen voor ononderbroken communicatie tussen de maan en de aarde, unieke wetenschappelijke mogelijkheden bieden in de diepe ruimte en de hoge stabiliteit zal de operationele efficiëntie verhogen en de kosten verlagen. Op zijn snelst zal Gateway in een baan rond de maan bijna 3,2 kilometer per seconde afleggen. Het ruimtestation zal ongeveer elke 6,5 dag een volledige baan om de maan maken.
Bron & foto's: NASA
