Vuonna 2010 NASA ilmoitti sitoutuneensa toteuttamaan miehitetyn operaation Marsiin 21. vuosisadan kolmanteen vuosikymmeneen mennessä. Tätä kohti he pyrkivät luomaan tarvittavat tekniikat - kuten Space Launch System (SLS) -raketin ja Orion-avaruusaluksen. Samanaikaisesti he ovat tehneet yhteistyötä yksityisen sektorin kanssa kehittääkseen tarvittavat komponentit ja asiantuntemuksen, jota tarvitaan miehistöjen saamiseksi Maan ja Kuun ulkopuolelle.
Tätä varten NASA myönsi äskettäin toisen vaiheen sopimuksen Lockheed Martinille uuden avaruusluontotyypin luomiseksi, joka perustuu kansainvälisen avaruusaseman (ISS) oppeihin. Syvän avaruusyhdyskäytävänä tunnettu elinympäristö toimii avaruusporttina kuun kiertoradalla, mikä helpottaa etsintää Kuun lähellä ja avustaa pidemmissä tehtävissä, jotka vievät meidät kaukana maasta.
Sopimus tehtiin osana Next Space Technologies for Exploration Partnership (NextSTEP) -ohjelmaa, jonka NASA käynnisti vuonna 2014. Huhtikuussa 2016 osana toista NextSTEP Broad Agency -ilmoitusta (NextSTEP-2) NASA valitsi kuusi yhdysvaltalaista yritystä alkaa rakentaa täysikokoisia maan prototyyppejä ja konsepteja tälle syvän avaruuden elinympäristölle.
Tällaisten tunnettujen yritysten, kuten Bigelow Aerospace, Orbital ATK ja Sierra Nevada, rinnalla Lockheed Martinille annettiin tehtäväksi tutkia luontotyyppisuunnitelmia, jotka parantaisivat tehtäviä avaruustiloissa Kuun lähellä ja toimisivat myös todistavana maana Marsiin tehtäville matkoille. Tähän sisältyy luominen jotain, joka voidaan integroida tehokkaasti SLS: n ja Orion-kapselin kanssa.
NASA: n eritelmien mukaan, mikä muodostaa tehokkaan elinympäristön, Deep Space Gateway -suunnitelman on sisällettävä paineistettu miehistömoduuli, telakointikyky, ympäristövalvonta- ja elämäntukijärjestelmät (ECLSS), logistiikan hallinta, säteilyn vähentäminen ja seuranta, paloturvallisuustekniikat ja miehistön terveyskyky.
Syvän avaruusyhdyskäytävän suunnitteluun sisältyvät myös voimabussi, pieni elinympäristö miehistön ajan pidentämiseksi ja logistiset moduulit, jotka olisi tarkoitettu tieteelliseen tutkimukseen. Yhdyskäytävän propulsiojärjestelmä luottaisi suuritehoiseen sähkökäyttöyn pitämään kiertoradallaan ja siirtämään asemaa eri kiertoradalle Kuun läheisyydessä tarvittaessa.
Lockheed Martin tarkentaa nyt vaihetta II koskevaa sopimustaan kehittäessään vaiheelle I suunnitellun suunnittelukonseptin. Tähän sisältyy täysimittaisen prototyypin rakentaminen NASA: n Kennedyn avaruuskeskuksen avaruusaseman käsittelylaitokselle Cape Canaveraliin, Florida, kuten sekä seuraavan sukupolven syvän avaruuden avioniikan integrointilaboratorion luominen lähellä Johnsonin avaruuskeskusta Houstonissa.
Kuten Lockheed Martinin NextSTEP-ohjelman johtaja Bill Pratt sanoi äskettäisessä lehdistötiedotteessa:
”Asiat on helppo pitää itsestäänselvyytenä kotona asettaessasi, mutta äskettäin valitut astronautit kohtaavat ainutlaatuisia haasteita. Jotain niin yksinkertaista kuin perheesi kutsuminen on täysin erilaista, kun olet matalan Maan kiertoradan ulkopuolella. Tätä elinympäristöä rakennettaessa meidän on toimittava erilaisella ajattelutavalla, joka muistuttaa enemmän pitkiä marssimatkoja, jotta voimme varmistaa, että pidämme ne turvallisina, terveinä ja tuottavina. "
Täysimittainen prototyyppi on pääosin kunnostettu Donatellon monikäyttöinen logistiikkamoduuli (MPLM), joka oli yksi kolmesta suuresta moduulista, joka lennettiin Space Shuttle -hyötykuormapaikalla ja jota käytettiin lastin siirtämiseen ISS: ään. Ryhmä luottaa myös ”sekoitetun todellisuuden prototyyppiin”, prosessiin, jossa virtuaalista ja laajennettua todellisuutta käytetään ratkaisemaan suunnittelukysymyksiä varhaisessa suunnitteluvaiheessa.
"Olemme innostuneita yhteistyöstä NASA: n kanssa historiallisen lentolaitteiston, joka on alun perin suunniteltu maapallon maapallon kiertoradan tutkimiseen, uudelleensijoittamiseksi, jotta se voisi osallistua ihmiskunnan syvyyteen avaruuteen", Pratt sanoi. "Olemassa olevien kykyjen hyödyntäminen on ohjaava filosofia Lockheed Martinille kehitysajan minimoimiseksi ja NASA: n kohtuuhintatavoitteiden saavuttamiseksi."
Deep Space Gateway luottaa myös Orionin miehistön kapselin edistyneisiin ominaisuuksiin, kun miehistö on telakoitu elinympäristön kanssa. Pohjimmiltaan tämä koostuu miehistöstä, joka käyttää Orionia heidän komentopaikkansa, kunnes pysyvämpi komentoyksikkö voidaan rakentaa ja sisällyttää luontotyyppiin. Tämä prosessi mahdollistaa elinympäristön ja sen miehistöjen syvän avaruustutkimuksen kyvyttömän muodostumisen.
Kuten Pratt huomautti, luontotyyppi lujasti kiinnittyessään luottaa järjestelmiin, jotka Lockheed Martin on sisällyttänyt niiden järjestelmiin Juno ja Maven aikaisemmat avaruusalukset:
”Koska Deep Space Gateway olisi asumaton useita kuukausia kerrallaan, sen on oltava kestävä, luotettava ja siinä on oltava robottiominaisuudet toimiakseen itsenäisesti. Pohjimmiltaan se on robotti avaruusalus, joka sopii hyvin ihmisille, kun Orion on läsnä. Lockheed Martinin kokemuksella itsenäisen planeetta-avaruusaluksen rakentamisesta on suuri rooli tämän mahdollistamisessa. "
Vaiheen II työ tehdään seuraavan 18 kuukauden aikana, ja tulosten (NASA: n toimittamien) odotetaan parantavan ymmärrystämme siitä, mitä tarvitaan pitkäaikaisen asumisen mahdollistamiseksi syvässä avaruudessa. Kuten todettiin, Lockheed Martin käyttää myös tätä aikaa rakentaakseen syvän avaruuden avioniikan integrointilaboratorion, joka toimii astronautin koulutusmoduulina ja auttaa komento- ja ohjaustoiminnassa yhdyskäytävän ja Orion-kapselin välillä.
Syvän avaruusyhdyskäytävän kehittämisen lisäksi NASA on sitoutunut myös syvän avaruuskuljetuksen luomiseen - molemmat ovat tärkeitä NASA: n ehdottamalle ”Marsille Marsille”. Yhdyskäytävä on osa tämän suunnitelman ensimmäistä vaihetta - "Earth Reliant" -vaihetta, johon sisältyy etsintä Kuun läheisyydessä nykyisen tekniikan avulla - toinen vaihe keskittyy pitkäkestoisten ominaisuuksien kehittämiseen Kuun ulkopuolella.
Tätä tarkoitusta varten NASA pyrkii luomaan uudelleenkäytettävän ajoneuvon, joka on erityisesti suunniteltu miehitettyihin matkoihin Marsiin ja syvemmälle aurinkokuntaan. Syvän avaruuskuljetuksen lähtökohtana olisi aurinkoenergian (SEP) ja kemiallisen työntövoiman yhdistelmä miehistöjen kuljettamiseen yhdyskäytävään ja sieltä pois - mikä toimisi myös avaruusaluksen huolto- ja tankkausasemana.
Tämän toisen vaiheen (”Proving Ground” -vaiheen) odotetaan huipentuvan 2020-luvun lopulla, jolloin tapahtuu yhden vuoden miehitetty operaatio. Tämä operaatio koostuu miehistöstä, joka lennetään syvän avaruusyhdyskäytävälle ja takaisin maan päälle järjestelmän valmiuden ja sen kyvyn suorittamiseksi vahvistaa järjestelmän valmiudet ja kyky suorittaa maasta riippumattomia pitkäkestoisia operaatioita.
Tämä avaa oven ehdotetun matkan kolmanteen vaiheeseen, ns. ”Earth Indepedent” -vaiheeseen. Tässä vaiheessa asumismoduuli ja kaikki muut tarvittavat operaation komponentit (kuten Mars Cargo Vehicle) siirretään kiertoradalle Marsin ympärillä. Tämän odotetaan tapahtuvan 2030-luvun alkupuolella, ja sitä seuraa (jos kaikki menee hyvin) marssit Marsin pintaan.
Vaikka ehdotettu miehistömatka Marsiin on vielä kaukana, arkkitehtuuri on vähitellen muotoutumassa. Avaruusalusten, jotka saavat operaation komponentit ja miehistön cislunar-avaruuteen - SLS: n ja Orionin - kehittämisen ja niitä asuttavien avaruusluontotyyppien kehittämisen välillä olemme lähemmäs päivää, jolloin astronautit asettuivat lopulta jalka Punaiselle planeetalle!
