När NASA skickar astronauter tillbaka till månen som en del av Artemis-programmet, de kommer att se på lång sikt. Istället för att vara ett annat "footprints and flags"-program, målet är att skapa en varaktig infrastruktur som kommer att säkerställa ett "uthålligt program för månutforskning." Ett viktigt inslag i denna plan är Lunar Gateway, en orbital livsmiljö som astronauter kommer att använda för att våga sig till och från ytan.

Det första steget i upprättandet av gatewayen är utplaceringen av två kritiska moduler – Habitation and Logistics Outpost (HALO) och Power and Propulsion Element (PPE). Enligt en färsk uppdatering, NASA (tillsammans med Maxar Technologies och Busek Co.) slutförde nyligen ett hot-fire-test av PPE-framdrivningssubsystemet - det första av många som kommer att säkerställa att PPE och HALO kommer att vara redo för lansering 2024.

Detta framdrivningsundersystem är ett kluster av Hall-effektpropeller (alias jonmotorer), som använder elektromagnetiska fält för att accelerera joniserad gas genom motormunstycken för att generera dragkraft. I detta fall, motorsystemet är ett 6-kilowatt solar elektrisk framdrivning (SEP) koncept som innehåller Maxar-byggd elektronik och ett xenon matningssystem med fyra Busek-byggda BHT-600 thrustrar.

Detta system är 30 % kraftfullare än något som tidigare byggts och flugits av Maxar eller Busek och kommer att kombineras med Hall-effektpropeller med högre effekt för att komplettera PPE:s 50 kW SEP-system. Sa Robert Curbeam, senior vice president för rymdfångst på Maxar Technologies:

"Buseks BHT-6000 elektriska thrusters erbjuder kraftfulla kapaciteter till ett konkurrenskraftigt pris och passar utmärkt för både våra nära-jorden och djupa rymdprogram. SEP-systemen som vi utvecklar för PPE är ett fantastiskt exempel på innovativ kommersiell teknologi med ett fantastiskt flygarv som utnyttjas för NASA-program. Vi fortsätter att göra stadiga framsteg när det gäller Power and Propulsion Element, med nästa stora milstolpe är rymdfarkosten Preliminary Design Review, som är inriktat på senare i år."

Hot-fire-testet finansierades av NASA:s Space Technology Mission Directorate genom deras Tipping Point-program. Varje år, STMD utfärdar bidrag till kommersiella partner för att främja utvecklingen av teknologier som kommer att främja kommersiella rymdkapaciteter och gynna framtida NASA-uppdrag.

Under 2018, Maxar Technologies – tidigare Space Systems/Loral (SSL) – valdes ut genom Tipping Point för att utveckla kraftprocessorn (PPU) som skulle driva Hall-propellern på 6 kW. Busek Co. är en långvarig NASA-partner känd för sin Hall-effekt satellitpropellteknik. Tidigare bidrag inkluderar mini-elektrospray-propeller för CubeSats och ST7-DRS-propellersystemet som används av LISA Pathfinder-uppdraget.

Det här senaste testet bestod av att slå upp och ner systemet flera gånger och köra olika flygliknande scenarier, vars syfte var att demonstrera systemet för operationer runt månen. Flerveckorstestet var första gången hårdvaran som utvecklats av Maxar och Busek fungerade som ett helt integrerat system och tjänade till att validera SEP:s dubbellägesfunktioner upp till effektnivåer på 6 kW och 600 volt.

Sa Mike Barrett, Power and Propulsion Element Manager vid NASA:s Glenn Research Center:

"Detta är ett spännande första steg mot att bevisa att PPE:s framdrivningssystem kommer att uppfylla Gateways krav. Dessa thrusters kommer att vara avgörande för att leverera de första delarna av Gateway till månens omloppsbana och kommer att hjälpa oss att skapa en dynamisk prospekteringsplattform över Gateways 15-åriga livslängd."

När den väl är färdigmonterad och integrerad, PPE kommer att vara den mest kraftfulla elektriska framdrivningsfarkost som någonsin flugit och kommer att manövrera Gateway runt månen. Parat med en återanvändbar månlandare, Gatewayen kommer att öppna upp mer av månens yta för utforskning än någonsin tidigare. För närvarande, PPE och HALO är planerade att starta tillsammans 2024 ombord på en Falcon Heavy som förberedelse för Artemis III-uppdraget.

Bortom HALO, andra moduler kommer att läggas till med tiden, som det europeiska systemet för tankning, Infrastruktur och telekommunikation (ESPRIT), och International Habitation Module (I-HAB). Dessa moduler utvecklas av ESA och JAXA i samarbete med den franska rymdutvecklaren Thales Alenia Space – med ytterligare bidrag från NASA, och Canadian Space Agency (CSA).

Dessa moduler kommer att lanseras 2026 och 2027, respektive, och integrerad med gatewayen i månbana. Denna station kommer att vara en viktig del av NASA:s Artemis-program, ger livsviktigt stöd för långvariga uppdrag till månens yta. Det kommer också att underlätta partnerskap med andra rymdorganisationer (som ESA, CSA, JAXA, och andra), fortsätter i traditionen med ISS.

I kombination med en återanvändbar lander, det kommer också att skapa ett basläger på månens yta där astronauter kan bedriva livsviktig forskning under månens förhållanden. Sista, men inte minst, det kommer att underlätta besättningsuppdrag till Mars under det kommande decenniet, då kommer det inte längre att vara en "Gateway" till månens yta, men även till platser i rymden.