Na jižním pólu Měsíce bude brzy husto  
Na odvrácené straně Měsíce přistál čínský modul. Je to poprvé, kdy se to lidstvu povedlo. O přistání se pokusil první soukromý měsíční modul Beresheet izraelské neziskové organizace SpaceIL. Startuje indický měsíční modul. Své měsíční programy už realizuje nebo plánuje kromě zmíněné Číny a Indie řada států: USA, Rusko, Japonsko i evropská kosmická agentura ESA. K Měsíci se chystají i další soukromé přistávací moduly. Podívejme se, jak návrat lidí k Měsíci probíhá a co vše se plánuje.

Umělecká představa indické měsíční sondy Čandraján-2 (zdroj ISRO).
Umělecká představa indické měsíční sondy Čandraján-2 (zdroj ISRO).

V těchto dnech oslavujeme půl století od prvního přistání lidí na Měsíci. Když jsem se jako devítiletý kluk díval v televizi na malý krok Neila Armstronga, který znamenal velký skok pro lidstvo, tak mě nenapadlo, že měsíční program tak rychle skončí a ani v roce 2019 nebude jisté, kdy se na našeho vesmírného souputníka lidé vrátí. Podívejme se na stav aktivit, které by takový návrat měly umožnit.

 

Plánovaný postup organizací, které realizují svůj měsíční program, má většinou podobnou strukturu. Nejdříve uskuteční detailní průzkum povrchu Měsíce a jeho fyzikálních a geologických vlastností pomocí družice Měsíce. Tu často doplňují dopadové sondy, které při nárazu na povrch umožní studovat vlastnosti vyvrženého materiálu. Jejich úkolem je detailně prostudovat hlavně zajímavá místa pro budoucí přistání a případně budování základny. Spojené státy tak dlouhodobě využívají družici Měsíce LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter), která nedávno identifikovala i místo dopadu soukromého přistávacího modulu Beresheet.

 

Po důkladném průzkumu by mělo následovat přistání automatického modulu v pečlivě vybraném místě měsíčního povrchu. Většinou se předpokládá, že by měl obsahovat i automatické vozítko. Jako příklad mohou sloužit dvě přistání čínské sestavy napřed na přivrácené a pak odvrácené straně Měsíce. Dalším krokem je pak přistání sondy, která odebere vzorky a vrátí je zpět na Zemi. Může být spojena i s automatem, který k ní přiveze vzorky z širšího okolí. Vrcholem pak může být vybudování komplexnější automatické stanice na povrchu Měsíce, třeba i s využitím dopravené 3D tiskárny.

 

Zmíněné pak je předstupněm k návratu člověka na našeho souputníka. K tomu se chystají Američané, Číňané i Rusové. Tentokrát by to mělo vést už k dlouhodobějšímu pobytu a případně trvalé základně na orbitě okolo Měsíce i na jeho povrchu.

 

Východ Země zpoza Měsíce fotografovaný měsíční družicí Kaguya (zdroj JAXA).
Východ Země zpoza Měsíce fotografovaný měsíční družicí Kaguya (zdroj JAXA).

Japonský program

Návrat k Měsíci na přelomu minulého a tohoto století zahájila země vycházejícího slunce. Japonsko vyslalo svou první sondu k Měsíci v roce 1990. Šlo o první měsíční automat od ruské Luny 24 z roku 1976 a první, která nebyla americká nebo ruská. Sonda Hiten byla navedena na velmi eliptickou dráhu okolo Země. Původní, která byla s daleko nižším apogeem, musela být postupně korigována. Pří prvním průletu okolo Měsíce vyslala na orbitu okolo něho subsatelit Hagoromo. U něho však selhal vysílač. Kromě programu při průletech okolo Měsíce řešila sonda Hiten i další úkoly. Měla například nízké perigeum a mohla tak pro úpravu dráhy úspěšně vyzkoušet brždění s využitím atmosféry Země.

 

Po neúspěchu Hagoroma našli Edward Belbruno a James Miller z americké laboratoře JPL pro Hiten speciální dráhu, která umožnila její zachycení Měsícem a umístění na jeho orbitě. Bylo to poprvé, kdy se využívala dráha, která potřebuje minimum paliva. Ovšem umístění na dráhu okolo Měsíce pak potřebuje místo několika dnů řadu měsíců. Dne 2. října 1991 byla sonda Hiten umístěna na přechodnou dobu na orbitu okolo Měsíce. Pak se dostala na dráhu, která procházela Lagrangeovými body L4 a L5. Při průchodu těmito oblastmi měřila hustotu prachových částic. Právě zařízení pro detekcí prachových částic byl jediný přístroj na její palubě. Dne 15. února 1993 byla umístěna na stálou měsíční orbitu. Nakonec byla navedena na dráhu k povrchu Měsíce a dopadla mezi krátery Stevinus a Furnerius.

 

Jeden z pěkných snímku pořízených družicí Měsíce Kaguya (zdroj JAXA).
Jeden z pěkných snímku pořízených družicí Měsíce Kaguya (zdroj JAXA).

Druhá japonská výprava k Měsíci měla být zahájením rozsáhlého japonského měsíčního programu SELENE (Selenological and Engineering Explorer). Sestava složená ze tří sond se vydala do vesmíru 14. září 2007. Hlavním zařízením byla měsíční družice Kaguya, která měla hlavně fotograficky velmi podrobně zmapovat jeho povrch. Druhým byl malý spojovací (retranslační) satelit Okina a VLBI (Very Long Base Line Interferometry) satelit Ouna. Kaguya během velmi úspěšného provozu, který trval jeden rok a osm měsíců, získala díky rozsáhlé sestavě různých přístrojů obsáhlý soubor dat o měsíčním povrchu, umožňujících studovat původ Měsíce a jeho geologický vývoj. Využívala rentgenovský i gama spektrometr, magnetometr, výškoměr, kameru pro detailní snímkování povrchu, spektrometr nabitých částic, radar a další přístroje. Pořídila dokonalé 3D zobrazení povrchu v místech, které zatím prozkoumány nebyly. Po splnění všech úkolů byl 10. června 2009 realizován úmyslný dopad sondy do blízkosti kráteru Gill.

 

Pomocí měsíční družice Kaguya byly pořízeny velmi detailní snímky povrchových útvarů hlavně polárních oblastí Měsíce (zdroj JAXA).
Pomocí měsíční družice Kaguya byly pořízeny velmi detailní snímky povrchových útvarů hlavně polárních oblastí Měsíce (zdroj JAXA).

Po získání velmi detailních informací o povrchu a jeho geologické struktuře by se Japonsko chtělo soustředit na přistávací automaty, které by zkoumaly hlavně temné oblasti v okolí pólů a tamní lávové tunely. Dlouho se připravovalo zařízení SELENE 2, které se mělo skládat z družice Měsíce, přistávacího modulu a měsíčního vozítka. SELENE 3 by pak měl být návratový modul, který by dopravil vzorky z Měsíce na Zemi. Ovšem u těchto projektů se po řadě odkladů neví, zda vůbec a v jaké formě se realizují. V současné době se připravuje malý přistávací modul SLIM (Smart Lander for Investigating Moon) s hmotností po přistání okolo 210 kg. Jeho hlavním úkolem by mělo být otestování přesného přistávání v komplikovaném terénu. Kdy se podaří projekt realizovat, je však i v tomto případě otevřenou otázkou, plánuje se pro rok 2021.

 

Společný projekt JAXA a Toyoty se bude snažit vyprojektovat vozidlo pro měsíční povrch (zdroj JAXA/Toyota).
Společný projekt JAXA a Toyoty se bude snažit vyprojektovat vozidlo pro měsíční povrch (zdroj JAXA/Toyota).

Japonsko se také chystá ke spolupráci při budování dlouhodobé vesmírné stanice Deep Space Gateway a výzkumy na povrchu Měsíce realizované s její pomocí. Pro práci kosmonautů na povrchu by měl připravit průmyslový gigant Toyota ve spolupráci s japonskou agenturou pro výzkum vesmíru JAXA vozidlo pro jejich přepravu. Jeho délka by měla být 6 m, šířka 5,2 m a výška 3,8 m. Zajistit by mělo 13 m2 obytného prostoru. Kabina bude moci být hermeticky uzavřená. Umožní tedy i pobyt a řízení bez hermetické helmy.

 

Americký měsíční program

Amerika se k Měsíci vrátila sondou Clementine, která startovala 25. ledna 1994. Jejím hlavním úkolem bylo testování nových vesmírných technologií. Pro studium Měsíce však využívala řadu v té době špičkových přístrojů. Umožňovaly zobrazení nejen ve viditelné, ale také ultrafialové a infračervené oblasti elektromagnetického spektra, fungoval zde laserový výškoměr, gravimetr i detektor nabitých částic. Hlavně kamera s vysokým rozlišením a vhodně zvolená dráha umožnila detailně prozkoumat dosud méně známé oblasti na Měsíci. Týkalo se to hlavně okolí měsíčních pólů. Ty jsou však z pohledu budoucí kolonizace našeho nejbližšího vesmírného souseda nejzajímavější. Právě sonda Clementine ukázala, že by se zde v polárních kráterech, jejichž vnitřní části jsou dlouhodobě ukryty před slunečním svitem, mohlo vyskytovat takové množství vody, které by mohlo zajistit zásobování budoucích měsíčních základen touto důležitou surovinou. Právě přítomnost ledu v polárních oblastech zkoumal pomocí odrazu radiových vlna bistatický radar.

 

Jižní pól Měsíce z pohledu sondy Clementine (NASA).
Jižní pól Měsíce z pohledu sondy Clementine (NASA).

Sonda byla po dvou průletech okolo Země umístěna na dráhu okolo Měsíce, kde pracovala zhruba dva měsíce. Mapování jeho povrchu prováděla ve dvou etapách. V první se pohybovala po eliptické polární dráze. Zhruba po měsíci byla její dráha změněna a umožnila detailně prozkoumat další oblasti. Pak se dráha sondy začala upravovat, aby se mohla vydat na cestu k planetce Geographos. Bohužel se kvůli selhání počítače tato část mise nezdařila. Během dvouměsíčního zkoumání povrchu Měsíce sonda s velkými detaily prozkoumala do té doby bílá místa a byla zahájením nové etapy zkoumání tohoto tělesa.

 

Na úspěch sondy Clementine navázal Lunar Prospector, který pracoval na měsíční orbitě v letech 1997 až 1998. Na palubě byl spektrometr gama, neutronový spektrometr, magnetometr, elektronový reflektrometr a spektrometr částic alfa. Po startu 7. ledna 1998 se sonda nejdříve dostala na oběžnou dráhu okolo Měsíce, kde se nakonec usadila na dráze ve výšce 100 km nad povrchem se sklonem 90˚ a periodou 118 minut. Ta je velmi vhodná k mapování. Později bylo provedeno několik úprav dráhy a při snížení výšky na 40 km se provádělo podrobné mapování s velkými detaily.

 

Spektrometr gama umožnil získat pomocí určení intenzit linek gama konkrétních jader první přímé určování složení povrchových vrstev Měsíce z oběžné dráhy. Charakteristické záření gama pocházelo z radioaktivních nuklidů v povrchových vrstvách nebo vznikalo při deexcitaci vybuzených stavů jader produkovaných v interakci kosmického a slunečního záření s povrchem Měsíce. K detekovaným radioaktivním prvkům patřily izotopy uranu, thorium a draslík 40. Pomocí excitace vlivem interakce s kosmickým zářením se dařilo identifikovat hlavně železo, titan, kyslík, křemík, hliník, hořčík a vápník. Podařilo se tak realizovat první mapování rozložení různých prvků v povrchových vrstvách. Našlo se například několik míst s vysokými koncentracemi železa. Je to cesta i k hledání zdrojů surovin pro budoucí kolonizaci.

 

Spektrometr neutronů byl dominantně zacílený na hledání vody a její prokázání. Skládal se ze dvou plynových detektorů vyplněných heliem 3, které při reakce s neutronem uvolňuje značné množství energie. Jeden byl obalen kadmiem, které pohlcuje tepelné neutrony, druhý pak cínem, který je nepohlcuje. Rozdílem detekovaných případů v těchto dvou detektorech se dalo určovat množství tepelných neutronů. Ty vznikají zpomalováním (moderací) neutronů produkovaných interakcemi napitých částic kosmického záření s povrchem Měsíce. Moderace a tedy i intenzita tepelných neutronů je tím vyšší, čím je vyšší obsah vodíku a tedy i vody v povrchové vrstvě. Opravdu se tak podařilo prokázat přítomnost vody v polárních oblastech Měsíce. To je důležitá informace pro budoucí plány vybudování trvalé stanice v těchto místech.

 

V průběhu mise se také podařilo provést velice detailní a přesná měření gravitačního pole Měsíce. Mise byla zakončena 31. července 1999, kdy byla sonda úmyslně nasměrována k povrchu do věčně zastíněných míst kráteru Shoemaker na jižním pólu. Doufalo se, že pozorování světelného efektu vzniklého vyvrženým materiálem pomocí pozemských dalekohledů umožní prokázat existenci vody v daném místě. Bohužel se žádný oblak po dopadu pozorovat nepodařilo.

 

Velmi úspěšnou družicí Měsíce je stále pracující LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter), který startoval 18. června 2009. Sondě se podařilo zmapovat 3-D způsobem s rozlišením lepším než 100 m přes 98,2 % povrchu. Nepodařilo se prozkoumat pouze oblasti na pólech v hlubokém stínu. Speciální oblasti, například místa přistání výprav Apollo, se zkoumaly s rozlišením 0,5 m. Automat také připravil dosud nejpřesnější topografickou mapu Měsíce.

 

Vyznačení pěti libračních bodů (zdroj stránky Hvězdárny Valašské Meziříčí).
Vyznačení pěti libračních bodů (zdroj stránky Hvězdárny Valašské Meziříčí).

Hlavním úkolem sondy LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) vynesené zároveň se sondou LRO bylo zjistit, zda je ve věčně skrytých oblastech uvnitř kráterů na měsíčních pólech voda. Od sondy se 9. října 2009 oddělil urychlovací stupeň Centaur s hmotností 2305 kg a byl naveden na takovou dráhu, aby dopadl do kráteru Cabeus na jižním pólu. Impaktor Centaur vyvrhl zhruba 150 tun materiálu. Sonda LCROSS letěla za ním a zkoumala sadou různých spektrometrů složení oblaku vyvrženého materiálu. Než také dopadla na povrch Měsíce, potvrdila ve vyvrženém materiálu přítomnost zhruba 95 kg vody.

 

Další americká dvojice satelitů ARTEMIS P1 a P2 (Acceleration, Reconnection, Turbulence and Electrodynamics of the Moon’s Interaction with the Sun) zkoumala interakci systému Země Měsíc. Sondy byly umístěny na velmi specifickou dráhu okolo libračních (Lagraneových) bodů L1 a L2. V soustavě Země Měsíc existuje pět bodů, ve kterých jsou oběžná doba a pohyb stejné jako u spojnice Země Měsíc. Z toho dva body jsou na této spojnici, bod L1 je blíže k Zemi než Měsíc a bod L2 za Měsícem. Hlavním cílem jejich zkoumání byla interakce slunečního větru s povrchem Měsíce. Sondy byly vypuštěny již v roce 2007 pod názvem THEMIS a zkoumaly interakci slunečního pole s magnetickým polem Země. Celkově bylo pět sond (A až E). Po splnění svého úkolu byly v letech 2010 a 2011 sondy THEMIS B a C přemístěny do zmíněných libračních bodu a pokračovaly v nové misi pod jiným názvem. Řadu let tak zkoumají prostředí okolo Měsíce a interakci slunečního větru s ním.

 

 

Tandem sond Grail v umělecké představě (zdroj NASA)
Tandem sond Grail v umělecké představě (zdroj NASA)

Další dvojice sond GRAIL A (Ebb) a GRAIL B (Flow), která byla uvedena na měsíční dráhu, studovala gravitační pole Měsíce. Zkratka vznikla z názvu Gravity Recovery and Interior Laboratory. Sondy letěly v relativně nevelké vzdálenosti a přesným určováním jejich vzdálenosti a jejich vzájemné rychlosti se získávala představa o rozložení gravitačního pole a hmoty Měsíce. Vypuštěny byly v září 2011. Díky nim se podařilo získat jednu z nejpřesnějších map gravitačního pole Měsíce. To umožňuje poznat jeho geologickou stavbu a případně hledat i zajímavé geologické struktury i případné zdroje surovin. Po ukončení své mise byly sondy koncem roku 2012 navedeny na dráhu končící pádem na povrch Měsíce na jeho odvrácené straně.

 

 

Sonda LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) byla vypuštěna v září 2013 a jejím úkolem bylo studium měsíční exosféry a prachu v jeho okolí. Její dráha byla ve vzdálenosti 20 až 60 km nad povrchem Měsíce. Interakce slunečního větru s povrchem vede k tomu, že se atomy i prachové částice dostávají do měsíční exosféry. Vytváří se tak velmi řídký oblak. A právě vlastnosti průběh těchto procesů studovala tato sonda. Sonda studovala i ovlivnění měsíční exosféry plyny, které se do ní dostaly při přistávání čínského měsíčního přistávacího modulu Čchang-e (Chang´e) 3. Pomocí sondy LADEE bylo možné studovat migraci spalin jeho raketových motorů v měsíční exosféře. V dubnu 2014 byla mise ukončena řízeným pádem sondy na povrch Měsíce.

 

Tři schválené přistávací měsíční moduly soukromých firem (zdroj NASA).
Tři schválené přistávací měsíční moduly soukromých firem (zdroj NASA).

Spojené státy se snaží automatický průzkum Měsíce co nejvíce přesunout na soukromé společnosti v rámci programu CLPS (Commercial Lunar Payload Services). Nákup jejich technologií by měl nahradit i zrušený projekt původně NASA připravovaného autonomního vozítka Resource Prospector, které mělo hledat vodu v polárních oblastech Měsíce. V květnu 2019 vyhlásila NASA, že vybrala tři komerční partnery pro dopravu nákladů na Měsíc v letech 2020 až 2021. Jednalo se o OrbitBeyond, která vyvíjí dva různé přistávací moduly Z-01 a Z-02 i malé vozítko ECA (Ek Choti si Asha, což hindsky znamená „Malá naděje“). Menší modul Z-01 dopraví na Měsíc 40 kg přístrojů a větší modul Z-02 pak 500 kg užitečného nákladu. Druhým je Astrobotic z Pittsburghu se svým přistávacím modulem Peregrine. V červnu 2019 bylo rozhodnuto, že Astrobotic dodá i autonomní měsíční vozítko MoonRanger pro průzkum polárních oblastí s hmotností okolo 13 kg, který by se mohl na Měsíc dostat v roce 2021 nebo 2022. Třetí firmou je Intuitive Machines z Houstonu se svým přistávacím modulem Nova-C, který by mohl na Měsíc dopravit až 100 kg. První start raketou Falcon 9 se plánuje v roce 2021. Tyto společnosti spolupracují s řadou dalších partnerů a v různé míře se zapojovaly i do soutěže firmy Google podporující účast soukromých firem na výzkumu Měsíce Lunar X-Prize, o které bude více později. Postupně by se měly vytvořit podmínky, že soukromé firmy budou vyrábět a dodávat standardizované systém pro dopravu na Měsíc i práci na jeho povrchu. Organizace NASA i další instituce si pak budou u nich tyto systémy objednávat a kupovat. Pomocí nich pak dostanou své přístroje do potřebného místa a mohou provádět plánované vědecké či jiné projekty. Je třeba zdůraznit, že tato cesta je umožněna značným pokrokem v oblasti soukromých vesmírných nosičů.

 

Kapsle pro posádku lodi Orion během testu 2. května.
Kapsle pro posádku lodi Orion během testu 2. května.

Vrcholem amerického měsíčního programu by měl být návrat lidí na Měsíc a vybudování měsíční základny. V současné době pracuje organizace NASA na systému, který by umožnil dopravu kosmonautů na nízkou oběžnou dráhu okolo Země a do vzdálenějšího vesmíru, tedy i na oběžnou dráhu okolo Měsíce či na jeho povrch. Připravovanou kosmickou lodí, která by přepravu kosmonautů pro NASA a ESA umožnila, je Orion. Ta by měla umožnit transport čtveřice kosmonautů. Pro ně je určena kapsle pro posádku, která se tvarem velice podobá velitelskému modulu Apolla. K ní bude připojen servisní modul, který dodává ESA. Podle délky mise a jejím charakteru se budou připojovat další moduly, jako příklad může sloužit návrh koncepce habitatu pro vzdálený vesmír DSH (Deep Space Habitat). Orion by do vesmíru měla vynášet raketa SLS (Space Launch System).

 

Test servisního modulu pro let Artemis 1 dne 22. května 2019 (zdroj NASA).
Test servisního modulu pro let Artemis 1 dne 22. května 2019 (zdroj NASA).

Práce na Orionu i raketě SLS je již ve velmi pokročilém stádiu přípravy. Organizace ESA už dodala servisní modul pro první let do USA a druhý se v Evropě dokončuje (zde podrobněji). Nedávno byla také otestovaná záchranná věžička, která dokáže loď Orion s kosmonauty odnést včas od rakety při její havárii (zde). Stanovilo se také pojmenování pro první lety sestavy. První let bez posádky do oblasti Měsíce tak bude Artemis 1. První pilotovaný let pak bude Artemis 2, která se čtyřmi kosmonauty obletí Měsíc. Pěkný přehled postupu přípravy obou modulů napsal Jiří Hošek na Kosmonautixu. V červenci by měla proběhnout první integrace obou modulů kosmické lodi Orion pro let Artemis 1. Tato mise je plánovaná na červenec 2020. Pro nás je zajímavé, že by se jej svými dozimetrickými přístroji měla zúčastnit i Česká republika prostřednictvím Ústavu jaderné fyziky AV ČR. Využijí se při tom zkušenosti získané s dozimetrickým zařízením dodávaným na vesmírnou stanici ISS.

 

Pilotovaný oblet Měsíce Artemis 2 by měl proběhnout v říjnu až listopadu 2022, ale spíše až v roce 2023. Při tomto obletu Měsíce se otestují manévrovací schopnosti a fungování systému lodi. Úspěšný průběh prvních dvou letů by v principu umožnil při letu Artemis 3 využít přistávací modul pro realizaci návratu člověka na povrch Měsíce v roce 2024. Je však třeba zdůraznit, že takto rychlý postup se nejspíše nerealizuje. Artemis 3 tak spíše bude realizovat program s minimalistickou verzí stanice Deep Space Gateway a k přistání člověka na Měsíci dojde až při letu Artemis 4 nebo ještě později. Kritické je pro tuto fázi i dokončení vývoje měsíčního přistávacího modulu, který je teprve na začátku.

 

Systém Orion je nezbytný pro projekt již zmíněné oběžné stanice Měsíce Deep Space Gateway (DSG), která by z hlediska NASA nahradila kosmickou stanici ISS a zajistila postupný dlouhodobý návrat lidí na našeho nejbližšího vesmírného souseda a jejich výboje do vzdálenějšího vesmíru. Činnosti blízko Země, tedy i provoz orbitální stanice ISS už by měl zajišťovat dominantně soukromý sektor. Stanice DSG by měla přinést zkušenosti s dlouhodobým pobytem lidí v hlubokém vesmíru bez ochrany zemské atmosféry a magnetického pole. Pomohla by získat poznatky o psychických dopadech dlouhodobých misí lidí ve velkých vzdálenostech od Země bez možnosti rychlé pomoci. Je velmi důležité, že na vývoji stanice DSG se bude stejně jako tomu je v případě ISS velmi intenzivně podílet kromě NASA celá řada dalších organizací a států, je to například evropská ESA, ruský Roskosmos, japonská JAXA nebo Kanada. První její modul PPE (Power and Propulsion Element) by mohl být vynesen v roce 2022. Další moduly pak v následujících letech. Kanada dodá například robotické rameno podobné tomu na ISS, Organizace ESA pak předpokládá podíl na systému elektrického pohonu pomocí Hallových motorů, které by umožnily změnu dráhy a její udržování. Je třeba zdůraznit, že návrh stanice i účast jednotlivých států je stále na počátku a ve vývoji.

 

Let k Měsíci plánují i některé americké soukromé společnosti. Zatím nejblíže k tomuto cíli má SpaceX Elona Muska. Ten již delší dobu plánuje realizovat turistické oblety Měsíce. Nejdříve měl být nosičem Falcon Heavy, později se začalo spíše uvažovat o využití nové velké rakety Starship. Předpokládané zahájení letů by mělo být v roce 2023. Loď Dragon této firmy by měla vynášet kosmonauty na stanici ISS i dále. Nákladní verze se začala standardně využívat v roce 2012. Verze Dragon 2 by měla vynášet kosmonauty. Hlavním cílem Elona Muska je sice doprava kosmonautů na Mars a jeho budoucí osídlení. Může se však ukázat, že realizace tohoto cíle se bez měsíčního mezikroku nebude dát realizovat a i on napne své úsilí k Měsíci.

 

Předběžná představa o vzhledu stanice Deep Space Gateway (zdroj NASA).
Předběžná představa o vzhledu stanice Deep Space Gateway (zdroj NASA).

V současné době NASA uvažuje, že by první testy lodi Orion proběhly s využití raket Falcon Heavy. Program vývoje systému SLS má totiž zpoždění. I v tomto případě se silně projevuje vliv rozvoje soukromých aktivit v oblasti realizace dopravy nákladů do kosmického prostoru.

 

Evropský měsíční program

První evropskou sondou, která se dostala k Měsíci, byla SMART 1. Ta startovala 13. listopadu 2004. Tato družice Měsíce testovala nové technologie, v rámci toho zkoumala geologii našeho souputníka až do 3. září 2006, kdy řízeně dopadla na jeho povrch.

 

Hlavní osa evropského lunárního úsilí je však spojeno se zapojením do projektu vesmírné lodi Orion a lunární stanice Deep Space Gateway. Jak už bylo zmíněno, dodává organizace ESA servisní modul Orionu. Na stanici budou pracovat evropští kosmonauté. Evropa ji chce také využít pro cesty na měsíční povrch, měla by také být místem, odkud se budou řídit automaty pracující na měsíci a kontrolovat automatické lunární stanice.

 

Pro využití na automatických základnách se připravují technologie v rámci projektu organizací ESA, JAXA a Kanady Heracles. Měly by zajistit automatický průzkum rozsáhlých oblastí, sběr vzorků z různých míst, jejích naložení a převoz na stanici DSG. Právě tato účast organizace ESA je klíčová pro nás. Protože umožňuje zapojení českých laboratoří, přístrojů, technologií a v principu i kosmonautů do průzkumu a využívání Měsíce.

 

Velice důležitým příspěvkem organizace ESA by měl být radionuklidový zdroj energie a tepla na bázi americia 241. Na povrchu Měsíce se sice budou intenzivně využívat fotovoltaické panely, ale pro přežití měsíční noci však jsou nutné zdroje jaderné. Podrobněji byl stav vývoje evropského radionuklidového článku rozebrán v nedávném článku.

 

Jižní Korea se také chystá na Měsíc

Ve velmi úzké spolupráci s americkou NASA připravuje svůj měsíční program i Jižní Korea. Jako první by chtěla vyzkoušet své možnosti na družici Měsíce KPLO (Korea Pathfinder Lunar Orbiter), která by měla startovat v roce 2020 s využitím rakety Falcon 9. Klasicky by měla zkoumat měsíční geologii, interakci slunečního větru s měsíčním povrchem a zdroje surovin v různých oblastech Měsíce. V další fázi by v roce 2025 chtěla Jižní Korea dopravit přistávací modul a vozítko na povrch Měsíce.

 

Měsíční program Ruska

Rusku se zatím nepodařilo navázat na velice úspěšný program průzkumu Měsíce v šedesátých a sedmdesátých letech. Posledním úspěchem bylo dopravení vzorků měsíčních hornin na Zemi sondou Luna 24 v srpnu 1976. Na to by měla navázat Luna 25 (původní název Luna Glob), což je přistávací měsíční modul plánovaný ruskou kosmickou agenturou Roskosmos. První návrhy se objevily již v roce 1998, ale hlavně z ekonomických důvodů se projekt pozastavil a obnovil se až v roce 2011. Původně měla startovat v roce 2016, ale opět hlavně z finančních důvodů se termín posunul nejdříve na rok 2019 a nyní nejpravděpodobněji až na rok 2021. V posledním odkladu se projevily hlavně technické problémy se zařízením zajišťujícím řízení dráhy během letu k Měsíci, konkrétně jde o inerciální měřící jednotku BIB.

Podrobnější rozbor problémů je v článku Dušana Majera na Kosmonautixu.

Luna 25 by měla být přistávacím modulem, který ověří schopnost Ruska opět měkce na Měsíci přistát, a to v zajímavé oblasti Boguslawského kráteru v blízkosti jižního pólu. Hmotnost modulu je okolo 1500 kg a předpokládaná hmotnost vědeckých přístrojů je okolo 30 kg. Umožnilo by to získat řadu zajímavých informací o geologické struktuře důležitých oblasti v okolí pólu.

 

Čas startu Luny 25 je nejistý a ještě nejistější jsou termíny dalších plánovaných misí. Luna 26 by se měla v roce 2022 stát družicí Měsíce. Kromě podrobného průzkumu budoucích míst k vybudování základen má sloužit k zajištění spojení přistávacích modulů na odvrácené straně Měsíce. Prvním z nich by měla být v roce 2023 Luna 27, která přistane v Aitkenově pánvi, jako čínská sonda Čchang-e 4. Půjde o geologický průzkum oblasti, ve které by v budoucnu chtělo Rusko vybudovat měsíční základnu. Následovat by měla Luna 28, která by dopravila vzorky materiálů z této oblasti do laboratoří na Zemi. Plánuje se na rok 2024. Následovat by mělo několik dalších misí (Luna 29 – 30), které by prozkoumaly tuto oblast a připravily ji pro vybudování základny a případně i pro lidskou misi. Mělo by jít o přistávací moduly, měsíční vozítka i návratová pouzdra. Do všech projektů jsou zapojeny další státy a přístrojové vybavení je mezinárodní. Na základě předchozích zkušeností je však třeba konstatovat, že splnění byť jen malé části plánů by bylo příjemným překvapením. Rusko by se mělo také zapojit do budování mezinárodní stanice DSG. Ovšem míra tohoto zapojení je stále otevřená.

 

Vize čínské automatické měsíční základny (zdroj CLEP/CNSA).
Vize čínské automatické měsíční základny (zdroj CLEP/CNSA).

Čínský program

Čínský měsíční program je rozsáhlý a velmi úspěšný. Jeho vyvrcholením by měla být práce čínských kosmonautů na měsíčním povrchu. Podrobně jsem se mu věnoval v několika nedávných článcích (zde a zde). Nyní si připomeneme pouze základní fakta a hlavně se podíváme na budoucí plány. Stejně jako ostatní začala Čína družicí Měsíce Čchang-e 1, jejímž hlavním kolem bylo podrobné zkoumání povrchu a hlavně získání co nejdetailnějších fotografií. Podrobné zkoumání topografie Měsíce umožnila právě velmi kvalitní 3D fotografování. Tato sonda startovala v roce 2007 a její mise byla v roce 2009 ukončena řízeným dopadem na měsíční povrch. Ještě detailnější fotografie pořídila sonda Čchang-e 2, která se pak vydala do vzdáleného vesmíru. Okolo Měsíce pracovala vletech 2010 a 2011, pak byla přesunuta do bodu Lagrangeova L2 a posléze k planetce Toutatis. Zajistila velmi detailní 3D snímkování hlavně polárních oblasti Měsíce, které doposud nebyly do té doby podrobně prozkoumány. Umožnila podrobnou přípravu cílů pro přistávací moduly.

 

Celková dráha prvního Nefritového králíka (zdroj Chinese Academy of Sciences / Phil Stooke – Planetary Society)
Celková dráha prvního Nefritového králíka (zdroj Chinese Academy of Sciences / Phil Stooke – Planetary Society)

Zhruba 37 let po posledním předchozím přistání, které uskutečnila Luna 24, přistál v prosinci 2013 měkce na přivrácené straně Měsíce modul Čchang-e 3. Vysadil také měsíční vozítko, které dostalo jméno Nefritový králík. Přežil v pořádku svou první lunární noc. Pak robot koncem ledna 2014 na konci svého druhého lunárního dne po masivním výpadku upadl do stáze a zdálo se, že se navždy odmlčel. Spojení s ním se však podařilo znovu obnovit v polovině února 2014, už však nebyl schopen se pohybovat. Během svého více než dvou a půl letého fungování do srpna 2016 pořídil řadu velmi pěkných barevných fotografií s vysokým rozlišením. Nakonec pracoval 972 dní a ustavil nový rekord pro měsíční vozítka. Čínští technici díky němu získali řadu velmi cenných zkušeností pro další měsíční mise.

 

Fotografie přistávacího modulu Čchang-e 3 a Nefritového králíka pořízené americkou měsíční družicí LRO (zdroj NASA).
Fotografie přistávacího modulu Čchang-e 3 a Nefritového králíka pořízené americkou měsíční družicí LRO (zdroj NASA).

Přistávací modul pak stále funguje, i když se zhoršuje jeho funkčnost. V provozu tak je již více než pět let a vysoce tak překonal plánovanou jednoletou životnost. Podařilo se mu prozkoumat neznámé lávové proudy a úplně nový typ měsíčního bazaltu. Díky výběru vhodného místa přistání se podařilo studovat z geologického hlediska velmi čerstvě vyvržené materiály a zkoumat velmi pozdní fáze měsíčního vulkanismu. Jak ukázaly spektrometry, je nový typ bazaltu bohatý na oxid titaničitý, oxidy hořčíku, na železo bohaté olivíny a minerály s vysokým obsahem vápníku. Složení ukazuje na jeho původ v pozdních fázích diferenciace magmatického oceánu.

 

Geologické struktury v místě přistání uvnitř Moře dešťů (Mare Imbrium) se formovaly před 3,2 až 1,1 miliardou let. Výzkum pomocí radaru Nefritového králíka naznačoval, že by zde měl být regolit hluboký mezi 4 až 6 m. Dá se očekávat, že data získaná z této mise povedou k celé řadě dalších článků a nových poznatků doplňujících znalosti získané americkými Apolly a ruskými Lunami. Pro čínský měsíční program to byl zdroj zásadních technologických zkušeností, které se zúročily hned v následující misi.

 

Ze dvou malých satelitů, které doprovázely retranslační družici Čchüe-čchiao, funguje pouze Lung-ťiang-2. Ten pořídil pěknou fotografii jevů doprovázejících zatmění Slunce na Zemi, které proběhlo 2. července 2019. Pěkně je vidět černý flek vytvořený měsíčním stínem na zemském povrchu. (zdroj Andrew Jones).
Ze dvou malých satelitů, které doprovázely retranslační družici Čchüe-čchiao, funguje pouze Lung-ťiang-2. Ten pořídil pěknou fotografii jevů doprovázejících zatmění Slunce na Zemi, které proběhlo 2. července 2019. Pěkně je vidět černý flek vytvořený měsíčním stínem na zemském povrchu. (zdroj Andrew Jones).

Sonda Čchang-e 4 tak v prosinci 2018 realizovala první přistání na odvrácené straně Měsíce. Zatímco přistání na přivrácené straně Měsíce bylo přece jen opakování amerických a ruských misí, přistání na jeho odvrácené straně bylo něco úplně nového. Bylo nutné zajistit spojení s odvrácenou stranou Měsíce. Toho se ujala retranslační družice Čchüe-čchiao (Queqiao), která byla v předstihu umístěna na oběžnou dráhu kolem Lagrangeova bodu L2 v soustavě Země – Měsíc. Kromě zajištění spojení s moduly na odvrácené straně realizuje i několik zajímavých experimentů, které využívají umístění sondy. Velmi zajímavý je zařízení NCLE (Netherlands-China Low-Frequency Explorer) pro detekci dlouhých radiových vln a hledání nízkofrekvenční části spektra reliktního záření raného vesmíru. Velká vzdálenost od pozemské ionosféry poskytuje ideální podmínky pro taková měření. Využívají se tři pětimetrové antény.

 

Spolu s ní byly vyneseny dva mikrosatelity Lung-ťiang 1 a 2 (Longjiang). První se nedostal na dráhu okolo Měsíce a nepodařilo se s ním komunikovat. Druhý však pracuje do současnosti a pořídil řadu velice pěkných snímků soustavy Země Měsíc. V blízké době se plánuje řízený dopad tohoto mikrosatelitu na povrch Měsíce. Ten musí proběhnout před ukončením jeho provozu, aby se zabránilo hromadění mrtvých objektů na oběžné dráze okolo Měsíce.

 

Po úspěšném přistání modulu Čchang-e 4 v kráteru Von Kármán z něj sjelo vozítko Nefritový králík 2. O jeho úspěšném přežití lunární noci se psalo v únorovém článku. V současné době už realizuje svůj sedmý měsíční den. Během měsíční noci se ukládá ke „spánku“, při kterém mu dva radionuklidové zdroje umožňují zajistit vhodnou teplotu pro elektroniku i v extrémně nízkých teplotách tohoto období. Přistávací modul zaznamenal v té době teploty až -190˚C.

 

Dosavadní cesta Nefritového králíka 2 během prvních šesti měsíčních dní (zdroj CLEP/CNSA – Planetary Society).
Dosavadní cesta Nefritového králíka 2 během prvních šesti měsíčních dní (zdroj CLEP/CNSA – Planetary Society).

Nefritový králík 2 doposud urazil dráhu přes 200 m a provedl řadu důležitých spektroskopických analýz. Kráter Von Kármán a Aitkenova pánev totiž nebyly vybrány náhodně. Aitkenova pánev má průměr 2500 km a hloubku až 13 km. Je  největším měsíčním impaktním útvarem, rozkládá se téměř na čtvrtině povrchu Měsíce a silně ovlivňuje i jeho celkový tvar a rozložení jeho hmoty. Těleso, jehož dopad tuto pánev před 3,9 miliardami let vytvořil, nejspíše prorazilo kůru a proniklo až do pláště Měsíce. Je tak vysoká pravděpodobnost, že při jejím vzniku byly vyvrženy a staly se dostupnými materiály z měsíčního pláště. A právě hledání těchto materiálů bylo jedním z cílů této čínské měsíční mise.

 

Nefritový králík 2 identifikoval pomocí infračervené spektrometrie horniny s úplně novým složením než zjištěné při předchozích měsíčních misích. Pozorovaný obsah hustších minerálů s vyšším obsahem železa, jako jsou olivín a pyroxen, odpovídá právě předpokládanému složení měsíčního pláště. Tento objev byl oznámen v článku v časopisu Nature. Původ zkoumaných vzorků není jistý a je potřeba dalšího průzkumu materiálů v širším okolí, které umožní určit jejich přesnou geologickou historii a původ. Pokud se potvrdí, že pochází opravdu z pláště, bude to klíčový poznatek. Další studium materiálů z různých míst by pak mohlo přinést důležité informace o složení a struktuře měsíčního pláště i jeho historii.

 

Fotografie vlastních stop pořízena kamerou Nefritového králíka 2 (zdroj CLEP/CNSA).
Fotografie vlastních stop pořízena kamerou Nefritového králíka 2 (zdroj CLEP/CNSA).

Ještě podrobnější průzkum měsíčních hornin by měla umožnit jejich doprava do pozemských laboratoří. Na konec tohoto roku se tak připravuje mise Čchang-e 5. Ta by měla umožnit přivezení vzorku o hmotnosti více než 2 kg z povrchu na přivrácené straně Měsíce. Vybráno je geologicky atraktivní místo v Oceánu bouří u hory Rümker, kde je velký počet dómů. O testu průchodu návratového pouzdra zemskou atmosférou v roce 2014 se psalo v předchozím článku.

 

V případě úspěchu by měla následovat Čchang-e 6, která by přivezla vzorky z jižního pólu nebo odvrácené strany Měsíce. Pokud se potvrdí přítomnost materiálů z pláště Měsíce v Aitkenově pánvi, mohla by se vypravit třeba právě tam. Podobně, jako Čchang-e 4 bylo zálohou Čchang-e 3, bude Čchang-e 6 zálohou zařízení Čchang-e 5. Realizace a cíl této mise tak silně závisí na úspěchu té předchozí. Bude na tom záviset i termín realizace. V případě úspěchu Čchang-e 5 by to mohlo být už v roce 2020 nebo 2021.

 

Fotografie pořízená kamerou Nefritového králíka 2 poskytnutá 12. dubna 2019 (zdroj CLEP/CNSA).
Fotografie pořízená kamerou Nefritového králíka 2 poskytnutá 12. dubna 2019 (zdroj CLEP/CNSA).

Mise Čchang-e 7 na počátku dvacátých let by měla být zaměřena na velmi intenzivní průzkum oblasti jižního pólu a měla by se skládat z celé sestavy zařízení. Několik sond, které budou fungovat jako družice, přistávací moduly a vozítka pro podrobný průzkum vybraného místa u jižního pólu.

 

Navazující mise Čchang-e 8 by byla zaměřena na průzkum potenciálních surovin v místě budoucí robotické základny a testy 3D tiskárna a výroby různých komponent. Měla by obsahovat i malý uzavřený biologický ekosystém a testovat jeho životaschopnost v měsíčních podmínkách.

Vše směřuje k misi čínských kosmonautů v třicátých letech a vybudování mezinárodní základny v blízkosti jižního pólu. Čínský měsíční program je dobře naplánovaný a daří se zhruba plnit i nastavené termíny. Zároveň má velmi silné ekonomické i technologické zázemí. Využívá také výhod mezinárodní spolupráce. Jsou tak otevřeny jak možnosti čínské základny s mezinárodní účastí i zapojení Číny do budování mezinárodní stanice.

 

Umělecká představa indického přistávacího modulu na povrchu Měsíce v oblasti jižního pólu (zdroj ISRO).
Umělecká představa indického přistávacího modulu na povrchu Měsíce v oblasti jižního pólu (zdroj ISRO).

Indický program

Svou první měsíční družici vyslala Indie Čandraján-1 (Chandrayaan) v říjnu 2008. V provozu pak byla do srpna 2009. Skládala se z družice Měsíce a dopadové části MPI. Ta se 14. listopadu oddělila, řízeným způsobem dopadla do temné části kráteru Shackleton a vyvrhla podpovrchový materiál. Vzhledem k tomu, že testovala technologie pro příští misi, obsahovala i výškoměr. Orbitální část analyzovala následky dopadu a hledala známky přítomnosti vody. Družice intenzivně mapovala pomocí kamer a spektrometrů povrch Měsíce a hlavně oblast jižního pólu, na které se indický měsíční program zaměřuje. Sonda se odmlčela předčasně hlavně kvůli problémům s chlazením. Podařilo se ji však splnit dominantní část plánovaného programu. Mrtvou sondu se podařilo najít a identifikovat na dráze blízké původní v červenci 2016 pomocí radarového odrazu s využitím velkého radioteleskopu NASA o průměru 70 m v Goldstone, který rádiové vlny vysílal a anténu o průměru 100 m v Green Bank v Západní Virginii a 305 m velký radioteleskop observatoře Arecibo v Portoriku.

 

Zachycení dráhy měsíční družice Čandraján-1 nad jižním měsíčním pólem pomocí radioteleskopu NASA (zdroj NASA/JPL-Caltech).
Zachycení dráhy měsíční družice Čandraján-1 nad jižním měsíčním pólem pomocí radioteleskopu NASA (zdroj NASA/JPL-Caltech).

Zkušenosti s první sondou se využily při přípravě druhé mise. Tentokrát je cílem přistání na povrchu Měsíce. Dnes, tedy v noci ze 14. na 15. července 2019 startuje sonda Čandraján-2, její start lze přímo nebo později v záznamu sledovat na Kosmonautixu. Bude se skládat z orbitální části, přistávacího modulu Vikram a měsíčního vozítka Pragyan. Orbitální část bude umístěna na kruhovou polární dráhu sto km nad měsíčním povrchem. Dosednutí přistávacího modulu s vozítkem na měsíční povrch v blízkosti jižního pólu je plánováno na 6. září 2019. Zvolené místo leží mezi krátery Manzinus C a Simpelius N na 70˚jižní šířky. Velkou výzvou je, že v tomto případě bude místo přistání ještě blíže jižnímu pólu než u čínské sondy Čchang-e 4. Životnost orbitální části se předpokládá okolo jednoho roku, přistávací modul a vozítko pak mají vydržet zhruba 15 pozemských dní, tedy do příchodu měsíční noci. Přežití měsíční noci není vyloučeno a s možností „uložení ke spánku“ a opětného probuzení se počítá. Ovšem zajištění tepelné pohody zařízení je méně dokonalé než u čínských zařízení. Indické vozítko má násobně menší hmotnost. I kvůli tomu má jen malé antény a spojení bude udržovat pouze prostřednictvím přistávacího modulu. Podrobný popis této mise vyšel v článku Karla Zvoníka na Kosmonautixu.

 

Video ze sestavování indické rakety:

 

Odvrácena strana Měsíce na fotografii sondy Beresheet (zdroj SpaceIL).
Odvrácena strana Měsíce na fotografii sondy Beresheet (zdroj SpaceIL).

Další sonda Čandraján-3 by měla být opět sestava přistávacího modulu a vozítka. Ovšem v tomto případě by už mělo jít o technologie, které spolehlivě přežijí několik lunárních nocí. To by umožnilo sbírat vzorky v širším okolí a podrobně je analyzovaly

 

Soukromé projekty

Po roce 2000 se začalo pracovat také na soukromých projektech měsíčních průzkumných automatů. První soukromou sondou, která proletěla okolo Měsíce, byla 28. října 2014 Manfred Memorial Moon Mission. Realizovala ji LuxSpace, což je dceřiná společnost německé firmy OHB System. Sonda byla vypuštěna čínskou raketou spolu s testem návratového pouzdra pro dopravu měsíčních vzorků Čchang-e 5-T1. Po průletu okolo Měsíce zakotvila na eliptické dráze okolo Země. Vysílala do 11. listopadu 2014.

 

Pro zrychlení činnosti v této oblasti byla koncem roku 2007 vyhlášena organizací Google soutěž Lunar X-Prize s rozpočtem na podpory pro vítěze a splnění některých dalších úkolů. Vítězem se měl stát soukromý tým, který první dopraví na měsíční povrch robota, který ujede 500 m a odvysílá na Zemi fotografie s vysokým rozlišením. Původní limitní termín byl rok 2014. Cíl však byl příliš náročný, takže došlo postupně k posunutí až na rok 2018. Pak byla soutěž o cenu a podporu projektu bez vítěze uzavřena. Pět týmů se dostalo daleko a uvažuje o dokončení i bez ceny. Jednalo se o izraelský tým SpaceIL s projektem Beresheet ("Genesis"), americký start-up Moon Express s misí Lunar Scout, mezinárodní tým Synergy Moon, indický tým TeamIndus s přistávacím modulem Z-01 a holandsko-japonský tým Hakuto. Některé ze zmíněných týmu spolupracují a plánují společnou dopravu robotů k Měsíci.

 

Vlastní snímek přistávacího modulu Beresheet na pozadí povrchu Měsíce pár minut před dopadem (zdroj SpaceIL).
Vlastní snímek přistávacího modulu Beresheet na pozadí povrchu Měsíce pár minut před dopadem (zdroj SpaceIL).

První se realizoval izraelský projekt Beresheet. Jeho sonda se do vesmíru dostala jako druhý náklad ke komunikačnímu satelitu pomocí rakety Falconu 9 dne 22. února 2019, první korekce dráhy se uskutečnila 24. února, další pak pomohly posunout apogeum sondy do vzdálenosti Měsíce a 4. dubna 2019 se sonda dostala na eliptickou dráhu okolo Měsíce. Ta byla změněna na kruhovou a 11. dubna se sonda pokusila o měkké přistání v severní oblasti Moře jasu. Pár minut před přistáním sonda pořídila svou fotografii s povrchem Měsíce. Pak však vypadl hlavní motor. Po resetování se znovu rozběhl, ale už nestačil dostatečně zmírnit rychlost dopadu. Sonda se tak rozbila při tvrdém dopadu. V květnu 2019 se pak stopy dopadu sondy podařilo objevit na snímcích americké družice Měsíce LRO. I přes závěrečné selhání bylo soukromé dopravení sondy na orbitu okolo Měsíce a na jeho povrch velkým úspěchem. Společnost SpaceIL uvažuje o sondě Beresheet 2. Je však otevřená otázka, jestli jejím cílem bude Měsíc. V tomto nebo příštím roce se k přistání na Měsíci chystají i některé ze zmíněných skupin. Jako první by již koncem roku 2019 mohl vyrazit Lunar Scout. Kterým z nich se nakonec přistání podaří, není jisté. V každém případě se do výzkumu Měsíce stále více zapojuje soukromý sektor. Jak už se psalo dříve, na jeho spoluúčast spoléhá i NASA.

 

Oblast Mariových kopců v bočním pohledu vyfotografována americkou družicí Měsíce LRO (zdroj NASA).
Oblast Mariových kopců v bočním pohledu vyfotografována americkou družicí Měsíce LRO (zdroj NASA).

Shrnutí současných měsíčních programů

Je vidět, že všechny ucelené měsíční programy mají podobné schéma. Nejdříve podrobný průzkum z orbity okolo Měsíce zaměřený na detailní analýzu zajímavých míst pro potenciální přistání. Pak následuje vysazení přistávacího modulu s průzkumným vozítkem a později i realizace návratu vzorků hornin na Zemi. Postupně po důkladném poznaní vybraných míst je pak možné s využitím 3D tiskáren a řady robotů a automatů začít budovat automatickou základnu, která umožní široký rozsah činností na Měsíci a postupně tak připraví podmínky pro přítomnost lidí.

 

Poslat kosmonauty na Měsíc jako svůj cíl vyhlásila americká NASA, Rusové i Číňané. Zatím k tomu určitě mají nejblíže Američané. Ti těží i s velmi úzké spolupráce NASA s evropskou agenturou ESA a dalšími státními organizacemi i soukromníky. Rusové v tomto století zatím žádný měsíční úspěch nezaznamenali. Jejich problémem je hlavně nedostatek financí. Ovšem májí velmi velké zkušenosti s dopravou kosmonautů na oběžnou dráhu okolo Země. Vždyť kosmonauté na ISS už dlouhou dobu létají pouze na ruských lodích Sojuz. U Číňanů probíhá úspěšně měsíční program s využitím automatů, kde se dostali na špici a také zvyšují zkušenosti s vysíláním pilotovaných lodí na oběžnou dráhu. Jejich výhodou je i rostoucí ekonomické a technologické zázemí. Rostoucí ekonomická a technologická úroveň pomáhá i Indii, která by se hlavně v průzkumu Měsíce automaty mohla dostat hodně daleko.

 

Propad do tunelu v oblasti Mariových kopců (zdroj NASA).
Propad do tunelu v oblasti Mariových kopců (zdroj NASA).

Z přehledu, který byl nastíněn, je vidět, že v brzké době by mělo být hlavně v okolí jižního měsíčního pólu velmi rušno. Obrovskou výhodou je současná široká fronta, které se účastní velký počet států a organizací. Nyní máme řádově větší technologické zázemí. Znalosti o Měsíci jsou nesrovnatelně dokonalejší, díky dokonalé fotografické technice a tomu, že se povrch Měsíce mění jen velmi pomalu, máme znalost o leckterém místě povrchu Země méně přesnou. Proto by teoreticky měl být návrat lidí na Měsíc mnohem jednodušší než před půl stoletím. Jak však ukazuje historie, je vždy nejdůležitější odhodlání a odvaha. Ty nechyběly v šedesátých letech a zdá se mi, že se začínají objevovat i nyní. Znovu tak začínám věřit, že se návratu a základny na Měsíci nebo alespoň v jeho blízkosti dožiji.

 

Ještě o některých těžkostech - radiace

Dostat se na Měsíc je velmi náročné a nese to vždy svá rizika. Ovšem dlouhodobý pobyt člověka na jeho povrchu je řádově větší výzvou. O tom, že je nutné zajistit energii a teplo pomocí co nejdokonalejších fotovoltaických panelů a jaderných zdrojů jsem už psal. Detailní rozbor stavu vesmírných fotovoltaických článků je zde a stavu vývoje jaderných zdrojů se věnuje nedávný článek. Velkým problémem bude zajištění potřebných surovin, hlavně vody. I proto se naděje obracejí právě k oblastem pólů. Vytvoření uzavřených systémů a podmínky dlouhodobého pobytu malých skupinek v nich nejsou také triviální. Podrobněji se k nim určitě vrátím.

 

V tomto článku bych se blíže zmínil o radiaci. Na Měsíci není ochranná atmosféra a ani magnetické pole, které by chránilo před dopadem kosmického záření. Navíc interakce vysokoenergetického kosmického záření při tříštění atomových jader produkuje značný počet neutronů. Vzniklé neutronové pole tak zvyšuje dávku, kterou kosmonauté obdrží a produkují radionuklidy v materiálu měsíčního povrchu i objektů na Měsíci. S tím je třeba počítat a je potřeba  riziku z radiace čelit.

 

Měsíční základna vybudovaná pomocí 3D tiskáren v představách ESA (zdroj ESA/Foster + Partners).
Měsíční základna vybudovaná pomocí 3D tiskáren v představách ESA (zdroj ESA/Foster + Partners).

V tomto případě je hlavní mírou rizika celková naakumulovaná dávka. Z toho hlediska jsou zatím naše zkušenosti velmi malé. Vždyť všech šest dvojic kosmonautů, kteří se na Měsíc dostali, zde dohromady strávilo celkově okolo dvanácti dnů. Jejich kumulovaná doba pobytu mimo přistávací modul byla pak okolo pouhých 80 hodin. Cenné zkušenosti přinesla vesmírná stanice ISS, i když ta je pořád silně chráněná zemským magnetickým polem a dozimetrické přístroje na sondách k Marsu. Ovšem naše znalosti jsou stále omezené. Poznání reálné situace s radiací, a jak se jí dá čelit, bude nejdůležitější úkol stanice DSG.

 

K analýze slouží dozimetrická zařízení, člověku podobné dozimetrické fantomy, testy stínění a rozložení radiační dávky na stanicích i kosmických lodích. O tom, že právě v této oblasti je a bude česká účast silná, jsem už psal. České přístroje jsou na ISS a na několika dalších družicích. Je vysoká pravděpodobnost, že budou i na kosmické lodi Orion i měsíčních výpravách.

 

Nemám rád fotky typu „já a něco“, ale jednu si nemohu odpustit. Díky tomu, že jsem se nedávno octl na chvíli v Seattlu, kde probíhala v místním leteckém muzeu výstava k výročí letu Apolla 11, mohl jsem se i dotknout kabiny právě Apolla 11. (zdroj Marek Holub).
Nemám rád fotky typu „já a něco“, ale jednu si nemohu odpustit. Díky tomu, že jsem se nedávno octl na chvíli v Seattlu, kde probíhala v místním leteckém muzeu výstava k výročí letu Apolla 11, mohl jsem se i dotknout kabiny právě Apolla 11. (zdroj Marek Holub).

Ochranu před kosmickým zářením by mohla zajistit dostatečná vrstva materiálu. Proto se uvažuje o umístění měsíčních základen do podzemních prostor. Na Měsíci se vyskytují oblasti s jeskyněmi, lávovými dómy a systémy tunelů. Ty by se pro účely výstavby takové stanice hodily. Jde často o oblasti, kde by mohly být zdroje potřebných surovin, což by bylo další výhodou. Polární oblast přináší dvě výhody. Jednou jsou temné oblasti, kde nikdy nesvítí slunce a mohly by tam být zásoby vody v podobě ledu. Druhou pak oblasti, které naopak vidí slunce trvale a mohly by zajistit trvalejší zásobování elektřinou z fotovoltaických panelů. Zmíněné požadavky na umístění základen určitě ovlivní architekturu staveb na Měsíci. Podrobněji se této záležitosti i dalším rizikům a výzvám spojeným s expanzí na Měsíc budeme věnovat až příště.

 

Závěr

Právě při oslavách výročí půl století od přistání prvního člověka na Měsíci, si lze uvědomit rychlost, s jakou se během šedesátých let podařilo tohoto cíle dosáhnout. K tomuto výročí vyšla, vychází a určitě ještě vyjde, řada článků, dokumentů, analýz i uměleckých děl, ze kterých bych připomenul film První člověk předkládající příběh Neila Armstronga. Ten se zařadil k dílům, jako film Apollo 13. Řada článků k výročí programu Apolla už vyšlo i na Kosmonautixu. Velice se mi líbil třeba nedávný článek Ondřeje Šamárka: TOP5: čísla Apolla 11. A to nejen proto, že stejně jako jeho autor považují toto přistání za největší událost v dějinách lidstva.

 

Technologické průlomy, které program umožnil, a dramatické rozšíření našich znalostí nejen o samotném Měsíci jsou inspirací stále. Kosmonauti nasbírali velké množství vzorků různých měsíčních hornin. Jejich analýzou se nové poznatky získávají stále. Zde bych chtěl připomenout nedávno zesnulého Miloslava Vobeckého, který s kolegy díky velmi úspěšného návrhu pro projekt „Lunar Sample Analysis Program“ (LSAP) vyhlášený organizací NASA po přistání Apolla 11 mohl zkoumat vzorky z Apolla 11 a 12. Stál tak na počátku využití neutronové aktivační analýzy a dalších jaderných analytických metod pro tyto účely. Podrobný popis tohoto úspěchu českých vědců je zde.

 

Zbytky raketového motoru F-1 rakety Saturn 5 Apolla 12 vyzdvižené ze dna oceánu výpravou Jeffa Bezose na výstavě k výročí Apolla 11 v Leteckém muzeu Seattle (zdroj Vladimír Wagner).
Zbytky raketového motoru F-1 rakety Saturn 5 Apolla 12 vyzdvižené ze dna oceánu výpravou Jeffa Bezose na výstavě k výročí Apolla 11 v Leteckém muzeu Seattle (zdroj Vladimír Wagner).

Místo a způsob uložení měsíčních hornin získaných misemi Apolla, na tomto videu. Odtud se vzorky poskytovaly pro vědecké studium a zase se sem vracely. Zde velká část vzorků čekala na to, jak se budou zlepšovat vědecké metody a uvolňovala se postupně. V současné době je poznat, že se očekává přísun nových vzorků měsíčních hornin, i ze zrychlujícího se poskytování zde uschovaných vzorků výzkumným institucím

 

Ještě jedna zajímavost. V rámci oslav padesátého výročí prvního přistání člověka na Měsíci se uskutečňuje v USA výstava k programu Apollo, ta je nyní v leteckém muzeu v Seattlu. Toto městem je sídlem firmy Boeing, která má velký podíl na americkém vesmírném programu. Na této výstavě je nejen originální velitelská kabina Apolla 11 a řada dalších původních artefaktů z tohoto projektu, ale také zbytky motoru F-1 rakety Saturn 5 Apolla 12 vytažené v roce 2013 z hloubky 4,5 km výpravou Jeffa Bezosse.

 

Pro srovnání původní motor F-1 rakety Saturn 5 připravovaný pro Apolla 16, který se ale nakonec nepoužil, na výstavě k výročí Apolla 11 v Leteckém muzeu Seattle (zdroj Vladimír Wagner).
Pro srovnání původní motor F-1 rakety Saturn 5 připravovaný pro Apolla 16, který se ale nakonec nepoužil, na výstavě k výročí Apolla 11 v Leteckém muzeu Seattle (zdroj Vladimír Wagner).

Dotknout se originální kabiny Apolla 11 bylo pro mě splnění jednoho z dětských snů, ale zbytky motoru Apolla 12 vytažené z takové hloubky představují neuvěřitelné propojení možností hraničních technologií pro průzkum hlubin oceánu a vesmírných dálav.

 

V tomto přehledu jsem chtěl ukázat, o co opírám svou důvěru v uskutečnění návratu člověka na Měsíc a tentokrát už natrvalo. Doufám, že se mi povedlo alespoň některé čtenáře o brzké možnosti dosažení tohoto cíle přesvědčit. A také některé z těch mladších inspirovat k tomu, aby se na lidské expanzi do vesmíru v budoucnu podíleli.

 

 


 

Poznámka: Přednášky o využití jaderných zdrojů pro kolonizaci nejen Měsíce jsou zde a zde. Pokud si někdo bude chtít započítat, nebo jako učitel či žák nebo student se podívat na možné aplikace exponenciálních a logaritmických funkcí a počítání s nimi na úlohách, které s našim tématem souvisí, najde povídání a praktické ukázky zde:

Napsáno pro Osel.cz a Kosmonautix.cz

Datum: 14.07.2019
Tisk článku

Budoucnost lidstva - Kaku Michio
 
 
cena původní: 397 Kč
cena: 333 Kč
Budoucnost lidstva
Kaku Michio

Diskuze:

Vladimír Wagner,2019-08-20 17:31:41

Dne 20. srpna zakotvila sonda Čandraján-2 na oběžné dráze okolo Měsíce. Zatím vše probíhá podle plánu.

Odpovědět

Doplnění o startu sondy Čandraján-2

Vladimír Wagner,2019-07-22 17:51:57

V pondělí 22. července sice po zpoždění ale úspěšně odstartovala indická sonda Čandraján-2. Nyní se postupně dostane na dráhu okolo Měsíce. Držme ji palce.

Odpovědět


Re: Doplnění o startu sondy Čandraján-2

Vladimír Wagner,2019-07-22 17:52:46

Ještě odkaz na záznam startu: https://www.kosmonautix.cz/2019/07/zive-a-cesky-odlozena-indicka-trojita-lunarni-mise/

Odpovědět

Pravitka

David Oplatek,2019-07-20 19:43:28

Co je pravdy na poverach o tom, ze ruske sondy zpocatku pouzivaly misto tranzistoru a prvnich cipu soustavu logaritmickych pravitek?

Odpovědět

Dvě mouchy jednou ranou

Mintaka Earthian,2019-07-15 16:04:42

Dobrý den

Jsou nějaké návrhy, jak odstínit kosmické záření a zároveň ho využít jako zdroj energie?

Odpovědět


Re: Dvě mouchy jednou ranou

Anton Matejov,2019-07-16 04:07:41

...jak odstínit kosmické záření a zároveň ho využít jako zdroj energie?...
Zavrtať sa pod povrch mesiaca, nejakej mesačnej hory.
Podľa mojich vízii ľudia, vesmírne veľmoci, nebudú na povrchu stavať budovy mesta. Ako to často stvárňujú umelci.
Ale pod povrchom. Aj v článku sú vety na danú tematiku...Ochranu před kosmickým zářením by mohla zajistit dostatečná vrstva materiálu. Proto se uvažuje o umístění měsíčních základen do podzemních prostor. Na Měsíci se vyskytují oblasti s jeskyněmi, lávovými dómy a systémy tunelů. Ty by se pro účely výstavby takové stanice hodily. Jde často o oblasti, kde by mohly být zdroje potřebných surovin, což by bylo další výhodou. Polární oblast přináší dvě výhody. Jednou jsou temné oblasti, kde nikdy nesvítí slunce a mohly by tam být zásoby vody v podobě ledu. Druhou pak oblasti, které naopak vidí slunce trvale a mohly by zajistit trvalejší zásobování elektřinou z fotovoltaických panelů. Zmíněné požadavky na umístění základen určitě ovlivní architekturu staveb na Měsíci...
Aj vizionár Elon Musk sa venuje vývoju nových spôsobov razazenia tunelov a hyperloopom. Napríkad linky https://www.elonx.cz/projekty-boring-company/
Údajne už dostal ponuku na razenie tunelov pre CERN.
Ak sa zavŕtame pod povrch Mesiaca, Marsu.
1. Samotné horniny zväčšia odtienia kozmické žiarenie. Aj tá teplota pod povrchom bude asi prijateľnejšia. Menej nákladov na klimatizáciu. (Viď problémy s mesačnými nocami uverejnené aj v tomto článku)
Na Zemi čím ideme hlbšie pod povrch tým viacej stúpa teplota. Využívame rôzne napríklad geotermálne energie. Neviem presne, ako to bude v danej oblasti na Mesiaci, nakoľko tam produkuje Mesačné jadro teploty alebo rozpad radioaktivnych prvkov z jadra Mesiaca. Mesiac je synom Zeme a podľa posledných teórii sa sformoval zo zrážky telesa veľkosti Marsu (prototeleso volajú Theia) pod nejakým uhlom. V súčasnosti neregistrujeme vulkanickú činnosť na Mesiaci. Napríklad linky https://sk.wikipedia.org/wiki/Te%C3%B3ria_ve%C4%BEk%C3%A9ho_impaktu
https://tech.sme.sk/c/22037951/zivot-na-zemi-mohol-vzniknut-vdaka-obrovskej-zrazke-s-inou-planetou.html
2. Môžeme sa dostať ku kovom, vode, ktoré budeme potrebovať. Stačí už potom napríklad 3D tisk. Ak tam nebudeme musieť všetko draho vynášať zo Zeme, už to je značná úspora prevádzky ľudských aktivít na Mesiaci.
3. Môžu sa tam nachádzať na Zemi ťažko dostupné kovy. Napríklad čítal som, že v blízkych asteroidov sa nachádzajú platinové kovy, ktoré by reštartovali svetovú ekonomiku cez 600 biliónov $. Takých asteroidov muselo veľa dopadnúť aj na povrch Mesiaca.Údajne sa na Mesiaci nachádza na Zemi ťažko dostupné He3. 16 kg He3 by pokrylo údajne výrobu elektrickej energie v termonuklearných elektrárňach celá USA a EU, celý rok.
Ja neviem presne čo sa tam nachádza a čo by sa dalo využiť, ťažiť. Mesiac mal iné podmienky, ako Zem. Asi existuje viacej vzácnych kovov, na Zemi ťažko dostupných.
A nemuseli by sme iba nečinne čakať na tretiu svetovú hospodársku krízu.

Odpovědět


Re: Dvě mouchy jednou ranou

Karel Marsalek,2019-07-16 09:50:33

1. Odstineni kosmickeho zareni: Nektere, predevsim hodne tezke ionty kosmickeho zareni dokazi penetrovat i nekolik decimetru stiniciho materialu. To by bylo velmi drahe dostat na obeznou drahu. Takze ve volnem prostoru je to potiz. Na planetach/mesicich se lze zavrtat "do zeme". Pouzitim "stinicich" materialu dochazi ke vzniku sekundarnich castit (fragmentuji jak tezky iont tak i material stineni) a tyto fragmenty (jsou pomalejsi) maji vyssi pravdepodobnost interakce napr. s clovekem. Tudiz deponovana davka muze snadno byt i vyssi, nez kdybychom nestinili vubec. Co se snadno stinit da, jsou elektrony ve van Allenovych pasech kolem Zeme anebo South Atlantic Anomally (SAA) na obezne draze kolem Zeme, kde jsou predevsim protony.

2. Energie z kosmickeho zareni: z nasich mereni na obezne draze Zeme, na povrchu Mesice ci Marsu (zcasti stineno kosmickym telesem) anebo ve volnem meziplanetarnim prostoru jsou davkove prikony nabitych castic hodne zhruba 500 µGy/den. Pri 1kg tezkem "sberaci zareni" tak ziskavame 500 µJoule za den, tj. 0.5 mili Watt sekundy denne. Pro srovnani jeden AA akumulator ma ca. 10 000 Wattsekund. Takze jako zdroj elektricke energie je to slabota...

Zdravi Karel Marsalek, DLR

Odpovědět

Aktuální informace o startu indické sondy

Vladimír Wagner,2019-07-15 00:52:55

Aktuální informací je, že se start odložen. Podle předběžných informací se odpočet zastavil 56 minut a 24 sekund kvůli problémům s přívodem paliva. Nový termín bude teprve stanoven. Připomínám, že start je možný jen ve vhodném startovacím okně.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni














Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace