Năm 2010, NASA tuyên bố cam kết gắn kết sứ mệnh phi hành đoàn lên sao Hỏa vào thập kỷ thứ ba của thế kỷ 21. Để đạt được mục đích này, họ đã nỗ lực để tạo ra các công nghệ cần thiết - như tên lửa Hệ thống phóng không gian (SLS) và tàu vũ trụ Orion. Đồng thời, họ đã hợp tác với khu vực tư nhân để phát triển các thành phần và chuyên môn cần thiết cần thiết để đưa phi hành đoàn ra khỏi Trái đất và Mặt trăng.
Để đạt được điều này, NASA gần đây đã trao hợp đồng giai đoạn II cho Lockheed Martin để tạo ra một môi trường sống không gian mới sẽ xây dựng dựa trên những bài học rút ra từ Trạm vũ trụ quốc tế (ISS). Được biết đến với cái tên Deep Space Gateway, môi trường sống này sẽ đóng vai trò là một cổng không gian trên quỹ đạo mặt trăng, tạo điều kiện cho việc thám hiểm gần Mặt trăng và hỗ trợ các nhiệm vụ trong thời gian dài đưa chúng ta ra khỏi Trái đất.
Hợp đồng đã được trao tặng như là một phần của chương trình Công nghệ không gian tiếp theo cho các đối tác khám phá (NextSTEP), được NASA đưa ra vào năm 2014. Vào tháng 4 năm 2016, là một phần của Thông báo Cơ quan rộng NextSTEP thứ hai (NextSTEP-2) NASA đã chọn sáu công ty Mỹ bắt đầu xây dựng các nguyên mẫu và khái niệm mặt đất kích thước đầy đủ cho môi trường sống không gian sâu này.
Bên cạnh các công ty nổi tiếng như Bigelow Aerospace, Orbital ATK và Sierra Nevada, Lockheed Martin được giao nhiệm vụ điều tra các thiết kế môi trường sống sẽ tăng cường các sứ mệnh trong không gian gần Mặt trăng, và cũng là nơi chứng minh cho các nhiệm vụ lên Sao Hỏa. Nội tại của việc này là việc tạo ra thứ gì đó có thể tích hợp hiệu quả với SLS và viên nang Orion.
Theo thông số kỹ thuật của NASA về những gì tạo nên môi trường sống hiệu quả, thiết kế của Cổng không gian sâu phải bao gồm mô-đun phi hành đoàn điều áp, khả năng lắp ghép, kiểm soát môi trường và hệ thống hỗ trợ sự sống (ECLSS), quản lý hậu cần, giảm thiểu phóng xạ và giám sát, công nghệ an toàn phòng cháy chữa cháy và khả năng sức khỏe của phi hành đoàn.
Các thông số kỹ thuật thiết kế cho Deep Space Gateway cũng bao gồm một chiếc xe buýt điện, một môi trường sống nhỏ để kéo dài thời gian của phi hành đoàn và các mô-đun hậu cần dành cho nghiên cứu khoa học. Hệ thống động lực trên cửa ngõ sẽ dựa vào động cơ điện công suất cao để duy trì quỹ đạo của nó và chuyển trạm tới các quỹ đạo khác nhau trong vùng lân cận của Mặt trăng khi cần thiết.
Với hợp đồng Giai đoạn II đã có trong tay, Lockheed Martin sẽ hoàn thiện ý tưởng thiết kế mà họ đã phát triển cho Giai đoạn I. Điều này sẽ bao gồm xây dựng một nguyên mẫu quy mô đầy đủ tại Cơ sở Chế biến Trạm Vũ trụ tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy của NASA tại Cape Canaveral, Florida, như cũng như việc thành lập Phòng thí nghiệm tích hợp Deep Space Avionics thế hệ tiếp theo gần Trung tâm vũ trụ Johnson ở Houston.
Như Bill Pratt, người quản lý chương trình Lockheed Martin, NextSTEP, cho biết trong một thông cáo báo chí gần đây:
Thật dễ dàng để có được những điều hiển nhiên khi bạn đang sống ở nhà, nhưng các phi hành gia được lựa chọn gần đây sẽ phải đối mặt với những thách thức độc đáo. Một cái gì đó đơn giản như gọi gia đình của bạn là hoàn toàn khác nhau khi bạn ở ngoài quỹ đạo Trái đất thấp. Trong khi xây dựng môi trường sống này, chúng ta phải vận hành theo một tư duy khác rằng, giống như những chuyến đi dài tới Sao Hỏa để đảm bảo chúng ta giữ cho chúng an toàn, khỏe mạnh và hiệu quả.
Nguyên mẫu quy mô đầy đủ về cơ bản sẽ là Mô-đun Hậu cần Đa năng Donatello (MPLM) được tân trang lại, là một trong ba mô-đun lớn được bay trong khoang tải trọng của Tàu con thoi và được sử dụng để chuyển hàng hóa sang ISS. Nhóm nghiên cứu cũng sẽ dựa vào nguyên mẫu hỗn hợp thực tế, một quá trình trong đó thực tế ảo và tăng cường được sử dụng để giải quyết các vấn đề kỹ thuật trong giai đoạn thiết kế ban đầu.
Pratt Chúng tôi rất vui mừng được hợp tác với NASA để tái sử dụng một phần cứng của chuyến bay lịch sử, ban đầu được thiết kế để thăm dò quỹ đạo Trái đất thấp, để đóng vai trò trong việc đẩy nhân loại vào không gian sâu, Pratt nói. Việc sử dụng các khả năng hiện có sẽ là một triết lý chỉ đạo cho Lockheed Martin để giảm thiểu thời gian phát triển và đáp ứng các mục tiêu khả năng chi trả của NASA.
Cổng không gian sâu cũng sẽ dựa vào các khả năng tiên tiến của phi hành đoàn Orion trong khi các phi hành đoàn được cập bến với môi trường sống. Về cơ bản, điều này sẽ bao gồm phi hành đoàn sử dụng Orion làm bộ chỉ huy của họ cho đến khi một mô-đun chỉ huy lâu dài hơn có thể được xây dựng và kết hợp vào môi trường sống. Quá trình này sẽ cho phép xây dựng gia tăng môi trường sống và khả năng thám hiểm không gian sâu của các phi hành đoàn.
Như Pratt đã chỉ ra, khi bị rút ra, môi trường sống sẽ dựa vào các hệ thống mà Lockheed Martin đã tích hợp vào chúng Juno và MÙA tàu vũ trụ trong quá khứ:
Vì vì Cổng không gian sâu sẽ không có người ở trong vài tháng, nên nó phải chắc chắn, đáng tin cậy và có khả năng robot để hoạt động tự chủ. Thực chất nó là một tàu vũ trụ robot rất phù hợp với con người khi có mặt Orion. Lockheed Martin kinh nghiệm xây dựng tàu vũ trụ hành tinh tự trị đóng một vai trò lớn trong việc biến điều đó thành có thể.
Công việc của Giai đoạn II sẽ diễn ra trong 18 tháng tới và kết quả (do NASA cung cấp) dự kiến sẽ cải thiện sự hiểu biết của chúng tôi về những gì cần thiết để có thể sống lâu dài trong không gian sâu. Như đã lưu ý, Lockheed Martin cũng sẽ sử dụng thời gian này để xây dựng Phòng thí nghiệm tích hợp Deep Space Avionics của họ, sẽ hoạt động như một mô-đun đào tạo phi hành gia và hỗ trợ chỉ huy và kiểm soát giữa Gateway và viên nang Orion.
Ngoài sự phát triển của Cổng không gian sâu, NASA còn cam kết tạo ra một Vận tải không gian sâu - cả hai đều rất quan trọng đối với hành trình đề xuất của NASA về hành trình đến Sao Hỏa. Trong khi đó, Gateway là một phần của giai đoạn đầu tiên của kế hoạch này - giai đoạn của Earth Earth Reliant, bao gồm việc thăm dò gần Mặt trăng bằng các công nghệ hiện tại - giai đoạn thứ hai sẽ tập trung vào phát triển các khả năng lâu dài ngoài Mặt trăng.
Với mục đích này, NASA đang tìm cách tạo ra một phương tiện có thể tái sử dụng được thiết kế dành riêng cho các sứ mệnh phi hành đoàn tới Sao Hỏa và tiến sâu hơn vào Hệ Mặt Trời. Deep Space Transport sẽ dựa vào sự kết hợp giữa Động cơ điện mặt trời (SEP) và động cơ đẩy hóa học để vận chuyển phi hành đoàn đến và đi từ Cổng - nơi cũng sẽ đóng vai trò là trạm phục vụ và tiếp nhiên liệu cho tàu vũ trụ.
Giai đoạn thứ hai này (giai đoạn Prov Prov Ground Ground) dự kiến sẽ kết thúc vào cuối những năm 2020, lúc đó một nhiệm vụ phi hành đoàn kéo dài một năm sẽ diễn ra. Nhiệm vụ này sẽ bao gồm một phi hành đoàn được bay đến Cổng không gian sâu và trở về Trái đất với mục đích xác nhận sự sẵn sàng của hệ thống và khả năng thực hiện các nhiệm vụ dài hạn độc lập với Trái đất.
Điều này sẽ mở ra cánh cửa cho Giai đoạn thứ ba của Hành trình được đề xuất, giai đoạn được gọi là Giai đoạn Độc lập Trái đất. Vào thời điểm này, mô-đun cư trú và tất cả các thành phần nhiệm vụ cần thiết khác (như Xe chở hàng Sao Hỏa) sẽ được chuyển đến quỹ đạo quanh Sao Hỏa. Điều này dự kiến sẽ diễn ra vào đầu những năm 2030, và sẽ được theo dõi (nếu mọi việc suôn sẻ) bằng các nhiệm vụ đến bề mặt sao Hỏa.
Trong khi nhiệm vụ phi hành đoàn được đề xuất lên Sao Hỏa vẫn còn một lối thoát, kiến trúc đang dần hình thành. Giữa sự phát triển của tàu vũ trụ sẽ đưa các thành phần nhiệm vụ và phi hành đoàn lên vũ trụ cislunar - SLS và Orion - và sự phát triển của môi trường sống không gian sẽ chứa chúng, chúng ta đang tiến gần hơn đến ngày cuối cùng các phi hành gia đặt chân lên Hành tinh Đỏ!
