První soukromé přistání na Měsíci

Kontext

Po několika desetiletích útlumu se v posledním roce doslova roztrhl pytel s kosmickými misemi, jejichž cílem je přistání na povrchu našeho souputníka. Jen za poslední rok se do vesmíru vydalo šest takových misí a celá řada dalších je naplánována na blízkou budoucnost. Loni v květnu se o přistání pokusil lander Hakuto R soukromé japonské společnosti ispace, nakonec se však při tvrdém dopadu roztříštil o lunární povrch. V srpnu měla na povrchu přistát ruská sonda Luna 25, prostřednictvím které chtělo Rusko navázat na svůj dávný úspěšný program Luna, jeden zážeh motorů však trval příliš dlouho a sonda tvrdě spadla na povrch našeho souputníka. Ještě v tom samém měsíci se však přistání podařilo indické sondě Čandraján 3, která na Měsíc dopravila i malé vozítko Pragján.

Na začátku ledna 2024 při svém prvním startu vynesla raketa Vulcan společnosti United Launch Alliance do kosmu americký soukromý lander Peregrine od firmy Astrobotic Technology. Namísto přistání na naší jediné přirozené družici ho však potkal hořký osud zániku v zemské atmosféře. O mnoho lépe dopadl japonský lunární lander SLIM, který sice odstartoval už loni v září, na Měsíci však přistál až 19. ledna. O této misi jsme vás detailně informovali zde. A nyní už se konečně dostáváme k hlavnímu tématu tohoto článku, landeru Nova-C.

V posledních letech se již stává zvykem, že se agentura NASA ve stále více otázkách obrací na soukromé společnosti. Poprvé se tak stalo u vynášení nákladu na ISS, na základě čehož vznikly kosmické lodě Cygnus a Dragon. Podobný model byl uplatněn i u dopravy posádek na ISS, což vedlo k vývoji lodí Crew Dragon a Starliner. Tím se vyřešily potřeby agentury na nízké oběžné dráze. Dlouhodobým cílem pro toto a následující desetiletí však pro NASA ani další partnerské agentury není nízká orbita, ale Měsíc. Proto vznikl program Artemis. Většina součástí tohoto ambiciózního projektu návratu lidí na Měsíc sice vzniká “po staru” přímo v NASA, avšak i zde se agentura částečně obrací na společnosti soukromé. SpaceX a sdružení National Team pod vedením firmy Blue Origin vytváří lunární landery pro posádku, prvně jmenovaná firma i loď pro dopravu nákladu na orbitální stanici Gateway, která začne na konci této dekády kroužit kolem Měsíce. 

Pro program Artemis není však důležitá pouze doprava posádek na povrch Měsíce, ale také nákladu a nejen v přímé souvislosti s pilotovanými misemi. Vznikl proto program CLPS (Commercial Lunar Payload Services). V jeho rámci NASA udělila již osmi soukromým společnostem kontrakt na zajištění dopravy svého nákladu, specificky hlavně vědeckých přístrojů, do různých oblastí Měsíce, především však do blízkosti jeho jižního pólu. Cílem je nasbírat co nejvíce vědeckých informací o zdejším prostředí pro budoucí pilotované mise.

Těchto misí se má v následujících letech uskutečnit opravdu mnoho. Pro Nova-C tedy rozhodně nejde o první a poslední misi, naopak. Současná mise nese označení IM-1 (IM dle názvu firmy Intuitive Machines), již nyní jsou naplánované mise IM-2 a IM-3, které by se mohly uskutečnit ještě v letošním roce. Mise IM-2 by měla být pro nás zvlášť zajímavá, jelikož by při ní měl lander Nova-C na Měsíc dopravit i přístroj MiniPIX TPX3 SPACE na detekci kosmického záření, který vyvinula česká firma ADVACAM a měl by se tak stát prvním českým přístrojem na povrchu Měsíce.

NOVA-C

Lander Nova-C pro misi IM-1 dostal název Odysseus. Má tvar šestibokého hranolu o výšce 3,94 a šířce 1,57 metru, který je usazen na šesti přistávacích nohách. Energii získává prostřednictvím svých solárních panelů, které jsou schopny generovat výkon 200 W. Pro svůj pohon využívá motor VR900 na kapalné pohonné látky, konkrétně metan a kyslík, který je schopen generovat tah 3100 N. Jeho startovní hmotnost činila 1908 kg a na Měsíc je schopen dopravit až 100 kg nákladu. Tentokrát na palubě nalezneme celkem 6 vědeckých přístrojů a technologických demonstrátorů od NASA a 6 soukromých nákladů. 

Náklad

První přístroj americké vládní agentury nese název ROLSES (Radio Observations of the Lunar Surface Photoelectron Sheath). Jedná se o rádiový spektrometr určený pro měření elektronové hustoty v blízkosti měsíčního povrchu a s tím i výzkum toho, jak to může ovlivnit rádiová pozorování prováděná na Měsíci. Měsíc totiž nemá magnetické pole, a tak nabitým částicím slunečního větru či kosmického záření nic nebrání dostat se na povrch. Zde se pak vytváří plazmatické prostředí levitující nad jemnými prachovými částicemi. Jeho znalost je stěžejní například pro vývoj skafandrů či roverů pro program Artemis.

V pořadí druhý přístroj, který si představíme, je označován zkratkou LRA (Laser Retroreflective Array). Nalezneme na něm celkem 8 koutových odražečů, které dosahují v průměru asi 1,3 cm. Jejich účel je velmi jednoduchý, odrážet laserové paprsky zaslané jak ze Země, tak ze sond v blízkosti Měsíce za účelem změření své vzdálenosti od měsíčního povrchu. Jde tedy o jakési nástupce koutových odražečů umístěných na měsíční povrch v dobách programu Apollo, které dodnes slouží k přesnému měření vzdálenosti Měsíce od Země. Princip těchto odražečů je jednoduchý, vyšlete laserový paprsek a změříte, za jak dlouho se k vám vrátí. Jelikož se paprsek pohybuje rychlostí světla, je pak velmi jednoduché vypočítat vzdálenost odražeče. Budoucím misím tedy pomůže v určování jejich polohy při přibližování k Měsíci. Je zcela pasivní, nevyžaduje ke svému provozu elektrickou energii a jeho fungování je tedy zcela nezávislé na provozuschopnosti landeru.

Další v pořadí je technologický demonstrátor, kterému náleží zkratka NDL (Navigation Doppler Lidar). Jde o laserový radar fungující na základě Dopplerova principu. Oproti standardním radarům využívá viditelné záření místo rádiového, čímž se zvyšuje jeho přesnost. Slouží k přesnému určení rychlosti a výšky landeru nad povrchem během přistání. Pokud se osvědčí, mohly by v budoucnu být podobnými přístroji vybaveny všechny lunární mise a získaly by tak mnohem lepší schopnost navigace v kritické fázi přistání.

Čtvrtý přístroj s názvem SCALPSS (Stereo CAmeras for Lunar-Plume Surface Studies) sestává ze čtyř malých kamer nacházejících se ve spodní části landeru Odysseus. Jejich cílem bylo nasnímat detailně fázi přistání s cílem zjistit, jak může měsíční regolit rozvířený raketovým motorem ohrozit samotný lander.

Jako technologický demonstrátor bychom mohli označit i přístroj LN-1 (Lunar Node 1). Jde o rádiový navigační maják ve tvaru kvádru s rozměry 33x22x11 cm a hmotností 3 kg. Jeho účel je prostý, vysílat signály, které jsou poté zachyceny pozemskou sítí DSN (Deep Space Network) a na základě toho je možné dopočítat jeho přesnou polohu na Měsíci. Pro lepší představu můžeme říci, že jde o podobný princip, na jakém fungují navigační družice jako GPS.

Poslední přístroj už má nyní svou misi také splněnou, jelikož byl určen výhradně pro monitorování přistání. Je označován zkratkou RFMG (Radio Frequency Mass Gauge statement) a jeho cílem je přesné určování stavu hladiny pohonných látek v příslušných nádržích. Tento zdánlivě primitivní úkol je totiž obtížnější, než by se mohlo na první pohled zdát. Pohonné látky se totiž mohou rychle vypařovat i při nízkých teplotách. Přesná znalost jejich množství zbývajícího v nádržích kosmických lodí tak bude zejména pro dlouhodobé mise programu Artemis klíčová.

Vedle toho nalezneme na palubě ale i šest komerčních nákladů. Jde například o termální fólii chránící nádrž s kryogenními pohonnými látkami. Další je umělecké dílo “Měsíční fáze” od umělce Jeffreyho Koona, které se skládá ze 125 malých nerezových koulí představujících různě osvětlený Měsíc složených do jedné průhledné krychle. Mají připomínat významné lidské úspěchy napříč historií i kulturami. Následně bychom na palubě mohli najít i časovou kapsli s názvem Lunaprise, ve které je zaznamenáno vědění a kulturní dědictví současné lidské společnosti a mělo by zde být uloženy po miliardy let pro další generace.

Firma Lonestar dodala náklad s názvem Independence, který představuje digitální datové úložiště. Za zmíňku stojí i astronomická kamera ILO-X, která pořídí například fotografie Mléčné dráhy. Zajímavý je i cubesat EagleCam. Podle původního plánu měl být odhozen od landeru ve výšce 30 metrů nad povrchem a nasnímat celé přistání, nakonec k tomu však nedošlo kvůli navigačním problémům Odyssea. Inženýři se však budou snažit uvolnit lander alespoň nyní po přistání a pořídit jeho fotografie i tak.

Průběh mise

Nyní se již můžeme podívat na průběh celé mise. Vše začalo startem rakety Falcon 9 z historické rampy LC-39A Kennedyho kosmického střediska na Floridě. K tomu došlo ve čtvrtek 15. února v 7:05 SEČ. Raketa modul Nova-C Odysseus úspěšně umístila na cílovou supersynchronní oběžnou dráhu se sklonem 27° vůči rovníku. Její perigeum se nacházelo ve výšce pouhých 185 km, apogeum však naopak celých 60 000 km nad zemským povrchem.

V následujících dnech byly provedeny dva korekční zážehy, které dráhu landeru protáhly až do blízkosti Měsíce. Ten nejdůležitější manévr se pak udál ve středu 21. února, kdy byl modul dlouhým zážehem, který změnil jeho rychlost o celých 800 m/s uveden na oběžnou dráhu našeho souputníka. Jednalo se o kruhovou dráhu ve výšce 92 km nad jeho povrchem. 

Přistávací sekvence byla zahájena 11 minut po půlnoci našeho času v pátek 23. února. O 12 minut později pak dosedl na povrch v kráteru Malapert-A, který se nachází jen 300 km daleko od jižního pólu Měsíce a měly by se v něm nacházet zásoby vodního ledu. Dlouhé minuty po přistání se však Odysseus neozýval. Řídícímu středisku se podařilo zachytit slabý signál až po 15 napínavých minutách. Později bylo navíc zjištěno, že se lander při přistání převrátil na bok a jeho horní část se opírá o kámen. Naštěstí však leží na straně, na níž je jen umělecká instalace a převrácení tak nebrání v provozu vědeckým přístrojům. Velká část přístrojů nasbírala nejdůležitější data již během přistání, zbylé na to mají čas do 3. března než v kráteru Malapert-A zapadne Slunce a Odysseus se uloží k věčnému spánku…

Závěr

Každopádně však již nyní můžeme misi zhodnotit jako úspěšnou, jelikož přistání na Měsíci se podařilo a lander je i přes drobné problémy jednotlivých přístrojů a systémů funkční. Firma Intuitive Machines se tím zapsala do historie a otevřela se tím rovněž nová kapitola programu Artemis a průzkumu Měsíce celkově. V následujících měsících a letech bude naše jediná přirozená družice rozhodně ve středu zájmu celé kosmonautiky a máme se v tomto ohledu opravdu na co těšit. Soukromých landerů bude na Měsíci přistávat stále víc a dá se předpokládat, že to výrazně podnítí rozvoj nových a zdokonalování současných technologií, které připravují cestu nezadržitelně se blížícímu návratu lidí na Měsíc. K němu by mělo dojít v rámci mise Artemis 3 již v září roku 2026.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] wikipedia.org
[2] wikipedia.org
[3] wikipedia.org
[4] space.com
[5] elonx.cz
[6] kosmonautix.cz