Artemis-programmet

Artemis

Artemis I i oppskytingskonfigurasjon

Artemis-programmet er et romprogram ledet av USAs luftfarts- og romfartsorganisasjon NASA i samarbeid med romfartsorganisasjonene ESA, JAXA og CSA samt kommersielle romfartsselskaper.^[1]. Formålet er å gjennomføre bemannede ferder til månen, og legge til rette for eventuelle bemannede ferder til vår nabo-planet Mars.

Artemis-programmet ble kunngjort i 2017, og har som første målsetting å lande «den første kvinnen og den neste mannen» på månen innen utgangen av 2026.^[2] Selv om bemannede ferder til Mars er en viktig motivasjon for programmet, har vitenskapelig utforsking av månen også høy prioritet, ikke minst for å kartlegge hvilke ressurser og materialer månen kan tilby både for månebasen og for Mars-ferder. Dersom tilstrekkelige mengder vann-is blir funnet, kan permanent tilstedeværelse på månen bli en virkelighet i fremtiden.^[3]

Programmet er navngitt etter den greske månegudinnen Artemis, tvillingsøsteren til Apollon - med referanse til Apollo-programmet.

Etter at romfarerne på Apollo 17-ferden forlot månen i 1972, har ingen mennesker vært der. Romfarerne i Apollo-ferdene oppholdt seg bare i kortere tid på måneoverflaten før de returnerte til Jorden. USA hadde tidlig på 2000-tallet besluttet at de aldrende romfergene skulle pensjoneres. Dette - sammen med ønsket om å på nytt sende mennesker til månen og etablere en mer varig tilstedeværelse, gjorde at USA i 2005 startet arbeidet med det som ble hetende Constellation-programmet. Programmet var imidlertid plaget med forsinkelser og budsjett-overskridelser, og USAs politiske ledelse begynte etterhvert å miste troen på prosjektet.^[4] Constellation-programmet ble kansellert i 2010, men utviklingen av romkapselen Orion ble videreført som et mulig nødevakuerings-system for den internasjonale romstasjonen.^[5]

I 2013 erklærte president Barack Obama at USA skulle foreta en bemannet ferd til en asteroide innen 2025. NASA begynte planleggingen med en ubemannet ferd som skulle bringe asteroiden til månebane, og en påfølgende bemannet ferd som skulle foreta landingen.^[6]

I oktober 2017 møttes USAs nylig gjenopprettede romfartsråd National Space Council for første gang. Rådets formann var visepresident Mike Pence som i åpningstalen tok til orde for at USA på nytt skulle lede an i romutforskningen. Han skisserte en styrket innsats for å returnere mennesker til Månen på varig basis, og satte også bemannede ferder til Mars på dagsordenen.^[7][8]

11. desember 2017 signerte president Donald Trump Space Policy Directive 1 - et direktiv for å endre USAs rom-politikk. Direktivet ga NASA i oppdrag å utvikle programmer i samarbeid med private selskaper for å sende mennesker til Månen - fulgt av bemannede ferder til Mars. Direktivet kansellerte samtidig prosjektet som skulle lande et bemannet romfartøy på en asteroide.^[9]

NASA inngikk samarbeidsavtaler med private selskaper med målsetting om å gjennomføre månelandingen i løpet av 2028. På møtet i National Space Council i mars 2019 kom Mike Pence med en ny utfordring til NASA: å foreta en bemannet månelanding i løpet av 2024 (fire år tidligere enn det de daværende planene tok sikte på).

13. mai 2019 kunngjorde NASAs daværende sjef Jim Bridenstine at månelandingsprogrammets offisielle navn var Artemis.^[10] NASA trappet opp arbeidet med å realisere programmet, og allerede høsten 2019 var en rekke private underleverandører engasjert i ulike relaterte prosjekter. Flere av verdens statlige romfartsorganisasjoner hadde også påtatt seg ansvaret for å levere komponenter til programmet, og de involverer i den forbindelsen sine egne private underleverandører.

Den første månelandingen i Artemis-programmet er per 2024 planlagt gjennomført i løpet av 2026.^[2]

Artemis-ferdene består av både bemannede og ubemannede ferder. Oppskytningene skal foregå fra Kennedy Space Center i Florida, og bæreraketten er nyutviklede SLS (Space Launch System). SLS er sammensatt av et hovedtrinn med fire RS-25 rakettmotorer samt to 5-segmenters faststoff-raketter for ekstra skyvekraft under oppskyting.

Hovedtrinnet skal løfte nyttelasten til lav jordbane. Andretrinnet for de første ferdene er interim cryogenic propulsion stage (ICPS) med én RL10 rakettmotor. Andretrinnet skal gi nyttelasten den nødvendige hastighetsøkningen for først å komme i høy jordbane, og så gi den nødvendige hastighetsøkningen for å unnslippe Jordens gravitasjonsfelt (Trans Lunar Injection - TLI). Deretter blir andretrinnet og Orion separert. Begge fortsetter mot månen, men andretrinnet vil følge en annen bane enn Orion.^[11] Både hovedtrinnet og andretrinnet bruker en blanding av flytende hydrogen og flytende oksygen som drivstoff. På bemannede romferder er det romkapselen Orion som fraktes opp. Hverken bæreraketten, faststoffrakettene eller andretrinnet vil bli gjenbrukt. Orion-kapselen vil ha samme tilbakevendingsmetode som Apollo-ferdene; nedbremsing med varmeskjold, fallskjermer og landing i havet (splashdown).

Nyttelasten som kan fraktes opp til TLI (hastigheten nødvendig for å komme til månen) varierer avhengig av om ferden er bemannet eller ikke, samt om det er snakk om SLS-oppgraderinger til block 1B eller block 2-versjoner av bæreraketten.

Utdypende artikkel: Artemis I

Artemis I (også kalt Artemis 1) var en ubemannet ferd som hadde som formål å teste de ulike systemene og komponentene i bæreraketten SLS og romfartøyet Orion.

Første og andre oppskytingsforsøk (29. august og 3. september 2022) ble avbrutt på grunn av tekniske problemer. På tredje forsøk ble Artemis I skutt opp fra oppskytingsplattform 39B ved NASAs Kennedy Space Center i Florida 16. november 2022, kl. 07:47. norsk tid.^[12] Det ubemannede romfartøyet forlot jordbane og reiste mot månen der det bremset ned og gikk inn i en avlang retrograd månebane. Orion gjorde én runde rundt månen før det akselererte (med hjelp fra månens gravitasjon) og returnerte til Jorden igjen 11. desember 2022. Landingen var i Stillehavet (splashdown) nær Californias kyst. Ferden varte i 25 døgn og 10 timer. Totalt tilbakelagt distanse under ferden var omkring 2,1 millioner kilometer.^[13]

En ekstra nyttelast på Artemis I var ti kubesatellitter som ble fraktet inne i overgangsringen mellom andretrinnet (ICPS) og Orion-kapselen.^[14] Disse skal foreta vitenskapelige målinger, og ble frigjort på forskjellige tidspunkter under ferden mot månen. De har svært forskjellige oppgaver; én (NEA Scout) skal forsøke å bruke solseil for å komme nær asteroider (som passerer nært Jorden), noen skal ende opp i en heliosentrisk bane (rundt Solen), noen skal gå i månebane, og noen skal kræsjlande på månen. Kube-satellitter er billige fordi de er små og lette, men de kan foreta verdifulle vitenskapelige undersøkelser av for eksempel forekomster av vann-is i kratere på månen. Én av kube-satelittene (BioSentinel) skal gjøre biologiske eksperimenter i rommet.^[15]

Artemis II blir den første bemannede ferden i Artemis-programmet. Før de fire romfarerne forlater høy jordbane og farer mot månen, skal romfartøyets manuelle manøvreringsinnretninger testes. Det øvre rakettrinnet (som er oppbrukt på dette stadiet av ferden) skal brukes som testmål når romkapselen blir manøvrert manuelt. Disse testene skal skaffe erfaringer og data med og om manøvreringssystemene. Slike tester lar seg vanskelig gjøre på bakken, men er viktige når fremtidige ferder skal foreta sammenkobling i bane. Etter at testen er gjennomført, blir kontrollen av romfartøyet overtatt av bakkekontrollen. Fra nå av er romfarerne passasjerer, men skal sjekke og overvåke alle systemer. Hovedmotoren på romfartøyet blir startet, og romkapselen akselereres til over unnslipningshastighet og setter kurs mot månen. Orion-kapselen skal gjøre en passering av månen, men skal ikke inn i månebane. Returen til jorden vil foregå uten bruk av rakettmotor, og vil ta omkring fire døgn. Hele ferden er forventet å vare i 10 døgn. Romfarerne i Artemis II-ferden vil reise lenger unna Jorden enn noen andre før dem. Ferden skal etter planen gjennomføres tidligst i 2025.

3. april 2023 offentliggjorde NASA besetningen på Artemis II-ferden. Den skal ifølge planen bestå av de amerikanske astronautene Christina Koch, Victor Glover og Reid Wiseman, samt Jeremy Hansen fra Canada.^[16]

Artemis III blir en bemannet ferd med fire romfarere, og skal etter planen foreta en bemannet månelanding ved månens sydpol. Sammenkobling og frakobling av Orion-kapselen og månelandingsfartøyet skal skje i månebane. I motsetning til Apollo-ferdene har ikke Artemis III med seg månelandingsfartøyet; dette er sendt opp i forveien og venter i månebane. Månelandingsfartøyet (HLS - Human Landing System) skal bygges av kommersielle selskaper under NASAs overoppsyn. Kontrakten for byggingen av månelandingsfartøyet for Artemis III ble i april 2021 tildelt SpaceX.^[17] Planen er at to av romfarerne skal lande på månen - den ene skal være den første kvinnen på månen. Den internasjonale romstasjonen Gateway som skal gå i en elliptisk bane rundt månen, vil ikke være ferdig til Artemis III-ferden, men den skal ha en viktig støttefunksjon for fremtidige Artemis-ferder (og eventuelle ferder til Mars).^[18] Månelandingsfartøyet skal frakte to romfarere ned på månen og opp igjen mens romfartøyet Orion går i en svært avlang polarbane rundt månen (kalt Near-Rectilinear Halo Orbit - forkortet NRHO). Artemis III-ferden skal etter planen gjennomføres i løpet av 2025, og vil ventelig vare i 7 døgn.

Artemis IV-ferden skulle (i henhold til opprinnelige planer i april 2022) ikke foreta noen månelanding, men frakte en modul og deler til romstasjonen Gateway som skal gå i månebane. En grunn til at Artemis IV ikke skulle foreta månelanding, var at NASA på dette tidspunktet ikke hadde noe eget månelandingsfartøy tilgjengelig (Lunar Exploration Transportation Services - forkortet LETS er bare på prosjektstadiet per oktober 2022).^[19] I en pressemelding 15. november 2022 kunngjorde NASA at SpaceX var tildelt kontrakt-opsjonen for et andre (og oppgradert) Starship HLS månelandingsfartøy for Artemis IV-ferden. Dette innebærer at en bemannet månelanding nå er en del av planene for ferden.^[20] Bæreraketten skal være SLS block 1B - en oppgradert versjon av SLS der andretrinnet Exploration Upper Stage erstatter Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS). Denne oppgraderte versjonen øker nyttelastkapasiteten til høy jordbane (og TLI - Trans Lunar Injection) fra 27 til 38 tonn sammenlignet med SLS block 1. Den oppskytningsklare ekvipasjen vil være over 111 meter høy - drøyt 12 meter høyere enn SLS block 1-versjonen. Blant delene er den europeiske boligmodulen I-Hab bygd av Thales Alenia på oppdrag fra ESA.^[21] Etter at I-HAB er koblet på den halvferdige romstasjonen, overføres romfarerne dit og setter den i drift. To av besetningen tar seg inn i Starship HLS (som er sendt opp i forveien), og starter nedstigningen til måneoverflaten.

Artemis IV-ferden er planlagt gjennomført i 2027.^[20]

Artemis V vil bli den femte ferden i Artemis-programmet. NASA hadde per 2022 ikke fastsatt noen dato for oppskytingen, men hadde tidligere kunngjort at én ferd i året var realitisk, slik at en eventuell Artemis V-ferd starter tidligst i 2027. Ferden skal være bemannet, og i tillegg til månelanding skal den frakte med seg Canadarm3 og ESPRIT, ESAs modul for drivstoffylling og kommunikasjon - til romstasjonen Gateway. Artemis V skal bli den første månelandingen som skjer med utgangspunkt i Gateway.^[19] I mai 2023 kunngjorde NASA at selskapet Blue Origin hadde fått i oppdrag å bygge månelandingsfartøyet for Artemis V-ferden.^[22]

Romfartøyene og bærerakettene som er planlagt brukt i Artemis-programmet kommer både fra NASA og fra private, kommersielle selskaper. De bemannede ferdene som hittil (2022) er planlagt, skal skytes opp med NASAs egen bærerakett SLS. Det første månelandingsfartøyet (HLS - Human Landing System) for bruk i Artemis III-ferden skal bygges av SpaceX. Det vil være en modifisert versjon av selskapets Starship og har fått arbeidstittelen Starship HLS. Andre private aktører skal bidra med ubemannede ferder som skal levere forsyninger og komponenter både til romstasjonen Gateway og til den fremtidige månebasen.

NASAs bærerakett heter SLS som er forkortelse for Space Launch System. SLS er en totrinns rakett hvis motorer bruker en blanding av flytende hydrogen og flytende oksygen som drivstoff. SLS har i tillegg to eksterne hjelperaketter på hver side av hovedraketten - ikke ulikt romfergeprogrammet. Dette er faststoffraketter, noe som betyr at når de først har startet kan de ikke stoppes. De består av fem segmenter, men har ikke fallskjermpakke i toppkonen slik rakettene som ble brukt i romfergeprogrammet hadde. Hverken hjelperakettene, hovedtrinnet eller andretrinnet vil bli gjenbrukt. Hovedtrinnet har fire RS-25 rakettmotorer, mens andretrinnet som skal brukes på de tre første ferdene har én RL10 rakettmotor. De fire RS-25-motorene er "veteraner" fra romfergeprogrammet, og de er modifisert for å takle høyere trykk og lavere temperatur på drivstoffet (enn de ble eksponert for under romfergeprogrammet).

Romfartøyet Orion består av romkapselen der besetningen på opp til fire personer befinner seg, og servicemodulen (fra ESA) som har rakettmotor, solcellepaneler og livsoppholdelses-systemer. Under oppskytingen har kapselen et nødevakueringssystem med tre faststoffraketter montert over seg. Dette systemet skal kunne få romkapselen med besetningen raskt unna en eventuell katastrofal feil eller eksplosjon i bærerakettsystemet (erfaringer fra Challenger-ulykken bidro til dette systemet). Nødevakueringssystemet blir frakoblet når romfartøyet nærmer seg lav jordbane, og brenner stort sett opp i atmosfæren under tilbakevendingen. Orion-kapselen har tilkoblingsporter for sammenkobling med romstasjonen eller månelandingsfartøyet.

NASAs betegnelse for romfartøyene som skal foreta bemannede landinger på månen er Human Landing System, forkortet HLS. Det første månelandingsfartøyet skal bygges av SpaceX og er en modifisert versjon av selskapets Starship. Prosjektet har fått arbeidstittelen HLS Starship eller Starship HLS. Starship HLS skal brukes på Artemis III-ferden, og skal skytes opp i forkant og ligge i månebane og vente på at Orion-fartøyet skal ankomme. Starship HLS og Orion kobler seg sammen, og to av romfarerne forflytter seg til Starship HLS før separasjon og nedstigning til måneoverflaten startes. Etter oppholdet på månen, returnerer Starship HLS til månebane og kobles sammen med Orion igjen. Orion returnerer så til Jorden med de fire romfarerne.

I senere ferder skal etter planen romstasjonen Gateway være kommet i drift, og månelandingsfartøyet vil være sammenkoblet med denne. Orion vil koble seg til Gateway, og romfarerne som skal til måneoverflaten forflytter seg til månelandingsfartøyet før separasjon og nedstigning. Dette fartøyet vil bli annerledes enn Starship HLS som ble brukt i Artemis III-ferden, og er planlagt å være et gjenbrukbart månelandingsfartøy som kan etterfylle drivstoff på Gateway. I september 2021 ble fem selskaper i USA tildelt kontrakt på utvikling av konsepter for fremtidige månelandingsfartøyer: Blue Origin, Dynetics, Lockheed Martin, Northrop Grumman og SpaceX.^[23]

Et ledd i Artemis-programmet og romferder til Mars er etableringen av en base på månen. Månebasen (Artemis Base Camp) skal etableres nær månens sydpol der det er funnet indikasjoner på vann-is og andre nyttige råstoffer. Planen er at kommersielle selskaper skal spille en viktig rolle i byggingen. Månebasen er per 2022 fremdeles på konseptstadiet, men målsettingen er at romfarere etterhvert skal kunne oppholde seg på basen i to måneder av gangen. Utbyggingen er tenkt å skje gradvis, og moduler og komponenter er planlagt å bli sendt opp med autonome (ubemannede) romfartøyer. Basen er planlagt utstyrt med et terrengående kjøretøy for romfarere iført romdrakter, og en mobil bo-enhet - en slags måne-bobil der romfarerne kan oppholde seg uten romdrakt. Måne-bobilen vil tillate lengre ekspedisjoner både i tid og distanse (fra månebasen), noe som betyr høyere effektivitet under utforskningen.

Utdypende artikkel: Gateway

Gateway er (per 2022) en planlagt romstasjon som skal gå i en langstrakt og stabil bane rundt månen. Når den er ferdig, kan romfarere oppholde seg her i lengre tid av gangen, men den vil i motsetning til den internasjonale romstasjonen (ISS) ikke være permanent bemannet. Romstasjonen vil være forholdsvis kompakt - omkring en sjettedel av størrelsen til ISS.^[24] Gateway vil bli knutepunktet mellom ferder til og fra Jorden, og til og fra månens overflate (og den planlagte månebasen). Den vil bestå av moduler og utstyr bygd av ulike samarbeidspartnere - både kommersielle og andre nasjoners romfartsorganisasjoner. Habitatmoduler skal gi romfarerne et sted å leve og arbeide, mens moduler for luftsluse og sammenkobling med romfartøyer sørger for tilkomst for både romfarere og forsyninger. Elektrisk kraft skal produseres av solcellepaneler, og romstasjonen skal ha en utvendig manipulatorarm: Canadarm3 fra Canadas romfartsorganisasjon CSA.^[24] Solcellepanelene, de elektriske fremdriftsmotorene (for fremdrift og manøvrering) og romstasjonens kommunikasjonsutstyr skal integreres i PPE-modulen (Power and Propulsion Element) bygd av Maxar Technologies i Colorado, USA.

De to første modulene blir PPE-modulen og habitatmodulen HALO (Habitation and Logistics Outpost) som skal skytes opp samlet med SpaceXs rakett Falcon Heavy. Per 2022 er oppskytingen planlagt tidligst november 2024.^[18] Planen er at Gateway skal gjøres driftsklar med utstyr og en boligmodul som blir fraktet opp av Artemis IV-ferden. Videre utvidelser er planlagt med blant annet lager og logistikkmodul, luftsluse (for å muliggjøre romvandringer) og et lite ubemannet fartøy som kan frakte nyttelast fra måneoverflaten opp til romstasjonen eller vice versa.

NASA startet utviklingen av nye romdrakter i 2007 i forbindelse med Constellation-programmet (som ble kansellert i 2010). Arbeidet med romdrakten fortsatte imidlertid, og i 2019 kunne en prototype av Explorer Extravehicular Mobility Unit - eller xEMU - vises frem. I 2021 - etter å ha brukt omkring 420 millioner dollar - innså NASA at romdrakten ikke ville bli ferdig til den planlagte månelandingen i 2025. Det ble besluttet å invitere kommersielle selskaper til å komme med forslag og konsepter for romdrakter. Da tidsfristen for innlevering løp ut i desember 2021, hadde to selskaper levert forslag: Axiom Space og Collins Aerospace. Begge ble med videre, og fikk tilgang til data og erfaringer NASA hadde samlet under romdrakt-programmet til da. 7. september 2022 kunngjorde NASA at romdrakter for Artemis III-ferden skal utvikles av Axiom Space. Disse draktene skal i første omgang tilpasses og brukes av romfarerne som skal lande på månen.

Kravspesifikasjonene fra NASA (for romdraktene) bygger på 50 års erfaring med opphold og aktiviteter utenfor romfartøyer.^[25] Noen viktige forbedringspunkt i forhold til romdraktene som per 2022 er i bruk, er bedre beveglighet ved hjelp av glidelagre i sammenføyninger og i skulderledd. Forbedret radiokumminikasjonssystem med stemme-aktiverte mikrofoner og bedre sendere/mottakere skal eliminere behovet for det badehette-lignende hodeplagget med høretelefoner og mikrofon som romfarerne hittil har måttet bruke. Romfarerne som skal bevege seg på måneoverflaten skal ikke lenger være tvunget til å bevege seg ved hjelp av kenguru-hopp, men skal kunne gå noenlunde normalt - og enda viktigere - kunne bøye seg ned og plukke opp gjenstander på bakken uten å risikere å falle og streve med å reise seg opp igjen (som var tilfellet med romdraktene i Apollo-programmet). En av de uventede oppdagelsene under Apollo-ferdene var at månestøv består av spisse, kvasse partikler som forårsaket problemer i sammenføyninger i romdrakten (og inne i romfartøyet når det ble med inn). De nye romdraktene skal utformes slik at støvet ikke trenger inn i åpninger og glidelagre i drakten eller i livsoppholdelses-systemet som bæres på ryggen. Én ting blir imidlertid uforandret fra tidligere romdrakter: Brukerne må fortsatt ha på seg bleier.^[26]

Radiokommunikasjonen mellom kontrollsentrene på bakken og romfartøyene i Artemis-programmet foregår både med bakkebaserte antenner og et nettverk av satellitter i jordbane. Under klargjøring, nedtelling og oppskyting er det kontrollsenteret (Launch Control Center) ved Kennedy Space Center som har kommandoen, mens ferdkontrollsenteret (Mission Control Center) ved Johnson Space Center i Houston tar over ansvaret for ferden straks raketten har forlatt bakken. Under oppskytingen og mens Orion er i lav jordbane, foregår kommunikasjonen via NASAs Near Space Network som består av bakkeantenner og geostasjonære satellitter. Når romfartøyet forlater jordbane og setter kurs mot månen, blir kommunikasjonen overtatt av NASAs Deep Space Network. Deep Space Network har tre antenne-komplekser fordelt rundt på jordkloden slik at det alltid vil være minst ett antennekompleks som har kontakt med romfartøyet (unntatt når det befinner seg bak månen). Underveis mot månen, og på tilbaketuren til Jorden, vil Near Space Network sammen med Deep Space Network peile signaler fra romfartøyet og fastslå dets nøyaktige posisjon ved hjelp av triangulering.^[27]

Romfartøyene i Artemis-programmet vil ha betydelig kraftigere radiosendere enn de Apollo-programmets romfartøyer hadde. En ytterligere forbedring av kommunikasjonen skal testes ut under Artemis II-ferden: et system for optisk dataoverføring - Optical Communications System (O2O). Dette systemet bruker en infrarød laser for å overføre data til Jorden, og det forventes at overføringskapasiteten tillater høyoppløselig 4K direkte-video fra månen.^[28] Overføringskapasiteten er forventet å være opp til 260 megabits pr. sekund.^[29] Bakkestasjonene ved Jet Propulsion Laboratorys anlegg Table Mountain Facility i sør-California og ved NASAs White Sands Complex i La Cruces, New Mexico, skal sende og motta laserbasert kommunikasjon til og fra Orion-fartøyet.^[28]

• 
  Ubemannede romfartøy for å frakte forsyninger til månen skal bygges av kommersielle selskaper.
• 
  Øvre rakettrinn (Interim Cryogenic Propulsion Stage) for Artemis II
• 
  Orion-kapselen for Artemis III
• 
  Kunstnerisk fremstilling av måne-bobilen
• 
  Overlevelsesdrakt som romfarerne skal bruke under oppskyting og tilbakevending
• 
  Oppskytings-kontrollsenteret ved Kennedy Space Center

• NASA: Artemis Program Besøkt 11. september 2022
• NASA: Artemis I Besøkt 3. september 2022
• NASA: First Flight With Crew (Artemis II) Besøkt 3. september 2022
• NASA: NASA Outlines Lunar Surface Sustainability Concept (publisert 2. april 2020) Besøkt 12. september 2022
• National Geographic: How NASA’s Artemis program plans to return astronauts to the moon (publisert 22. august 2022) Besøkt 12. september 2022

• (en) Artemis program – kategori av bilder, video eller lyd på Commons