K Měsíci dnes zamíří raketa SLS s kosmickou lodí Orion: Co je cílem mise a jak bude pokračovat?

Návrat lidí na Měsíc se v různých podobách skloňuje už přes dvacet let. Jak se však vůbec mohlo stát, že lidstvo vyslalo na cizí vesmírné těleso několik expedic v tak dávné době a poté se po něm již nikdo neprošel až do dnešních dní, kdy máme k dispozici nepoměrně vyspělejší technologie? Zjednodušeně bychom mohli odpovědět několika slovy: politika, peníze a nezájem veřejnosti.

Chceme zase na výsluní

První změnu přinesl rok 2004, kdy prezident George W. Bush představil nový pilotovaný program Constellation, jenž měl po dlouhých letech stagnace vrátit americkou kosmonautiku na výsluní. ISS měla po dokončení a zahájení operačního provozu částečně fungovat jako předstupeň pro cesty na Měsíc. Na povrch našeho souseda se přitom Američané chtěli vrátit nejpozději do roku 2020. Po vybudování lunární základny by pak zemský souputník fungoval podobně jako ISS, tedy coby předstupeň k Marsu.

K daným účelům se začalo vyvíjet mnoho nových ambiciózních strojů: rakety Ares I a V o nosnostech 25 tun, respektive 190 tun, kosmická loď Orion, lunární modul Altair, průzkumný rover pro Měsíc i Mars a další. Atraktivní a ctižádostivý program byl však silně podfinancovaný a jasně se ukazovalo, že stanovené termíny nebude možné splnit. Dokonce nebylo jisté, zda se podaří dosáhnout alespoň některých cílů.

Ve slepé uličce

Na základě uvedených faktů se nový první muž Spojených států Barrack Obama rozhodl program Constellation ukončit a místo toho vytyčil NASA jiný cíl. Lidé se měli otočit zády k Měsíci, na kterém již podle prezidentových slov byli, a vydat se mnohem dál: Cílem pilotované výpravy se měla stát blízkozemní planetka. 

Na první pohled se nepochybně jednalo o ambiciózní metu, na ten druhý šlo však spíš o slepou uličku. Pro podobnou výpravu by musela vzniknout supertěžká raketa a loď, stejně jako pro cestu na Měsíc. Namísto přistávacího modulu by pak byl potřeba habitat pro hluboký vesmír. Pokud se nedostávalo peněz na program Constellation, jaký finanční smysl dávala cesta k planetce? Brzy však bylo jasno: Lidé nepoletí k blízkozemní planetce – asteroid naopak „polapí“ robotická sonda a dopraví jej na oběžnou dráhu Měsíce, kde ho navštíví astronauti v lodi Orion a prostudují těleso zblízka. 

Posléze se nicméně ze zachycení malé planetky vyklubalo pouze vyzvednutí menšího balvanu z jejího povrchu. V očích veřejnosti ztrácela mise na atraktivitě, a hlavně bylo jasné, že zachycení cizího tělesa v sousedství Země nenabízí žádnou dlouhodobou perspektivu. Co mělo být dál? Nakonec se proto upustilo i od uvedeného plánu a přípravy se v roce 2017 zastavily. Tehdy již prezidentský úřad zastával Donald Trump a „zaběhnutý“ zvyk pokračoval – nový první muž znamenal i vytyčení nového směru pro NASA a zrušení toho starého.

Zpátky na Měsíc…

Zdálo se, že žádný z velkých programů zvolených v předchozích dvou dekádách nepřežije volební období amerického prezidenta. Možná i proto se zrodila opatrnější cesta, s vyšší šancí na úspěch. NASA se rozhodla vybudovat novou mezinárodní kosmickou stanici, tentokrát ovšem neměla kroužit nízko nad Zemí, nýbrž vysoko nad Měsícem. Sloužila by ke studiu podmínek v hlubokém vesmíru a zároveň by se stala bránou na lunární povrch – odtud i její název Gateway. První koncepty zmiňovaly obsluhu robotů na Měsíci přímo z paluby základny či dopravu vzorků z povrchu na Gateway, k prostudování a následnému odeslání na Zemi. 

Koncem roku 2017 podepsal prezident Trump dokument Space Policy Directive 1, který vytyčil směr, jakým se měla NASA v následujících desetiletích ubírat. Kampaň se zaměřovala výhradně na zemského souputníka a měla ve velkém stavět na již existujících a běžících projektech v podobě stanice Gateway, lodi Orion, rakety SLS, programu pro dopravu nákladu na Měsíc soukromými plavidly – a také na novém lunárním landeru pro posádku. Vše se mělo uskutečnit pod vedením NASA, avšak s masivní mezinárodní účastí a nemalým podílem soukromých firem. V roce 2019 pak bylo stanoveno datum pilotovaného přistání na Měsíci a program dostal zastřešující název Artemis.

… a tentokrát nastálo

Těžiště návratu lidí na Měsíc v rámci programu Artemis spočívá v udržitelnosti. Minulost už totiž několikrát ukázala, že NASA dokáže velké věci, ale zejména z ekonomických důvodů není jednoduché zachovat nastavenou laťku. Proto se nyní sází na širokou mezinárodní spolupráci a rozsáhlé zapojení soukromých společností z celého světa – brány Artemis jsou otevřeny takřka všem.

V krátkodobém horizontu se v rámci zmíněného programu vydají lidé na oběžnou dráhu Měsíce a nejdříve v roce 2025 i na jeho povrch. Mezitím bude zemský průvodce každoročně čelit vlně dalších aktivit: K přistání se chystají průzkumné rovery, stacionární vědecké stanice, zkušební landery, jež v budoucnu podpoří činnost lidí na povrchu, a mnohé další. V dlouhodobějším výhledu program směřuje k pravidelným návštěvám posádek na Měsíci i na Gateway a k postupnému budování infrastruktury v okolí jižního pólu. Vznikne tak mezinárodní vědecko-výzkumná základna obsluhovaná nejen lidmi, ale ve velkém i roboty. Veškeré úsilí má přinést obrovské množství poznatků, vědomostí, zkušeností a technologií, jež poslouží k cestě na Mars, ale také zlepší životní podmínky na Zemi.

Pilíře z kosmické techniky

Cestu na Měsíc samozřejmě nelze uskutečnit bez velkých raket a pokročilých kosmických lodí. Na rozdíl od svých předchozích pilotovaných programů na to však NASA tentokrát není sama. Za programem Artemis stojí řada strojů z celého světa: Některé zatím zůstávají pouze na papíře, u jiných probíhá vývoj na plné obrátky a některé se již běžně provozují.

Středobodem všeho, alespoň zpočátku, se stane loď Orion a supertěžká raketa SLS neboli Space Launch System. Přestože se jedná o zcela nový nosič, vyvíjený od roku 2011, staví na mnoha již existujících a ověřených technologiích z programu raketoplánů. Masivní centrální stupeň na kapalný vodík a kyslík bude pohánět čtveřice ikonických motorů RS-25D/E, jež se vždy ve trojici nacházely právě na zádi raketoplánu. Zmíněné pohonné jednotky ve verzi D byly z vesmírných letounů demontovány, prošly důkladnými revizemi i zkouškami a znovu poslouží na SLS. Jejich počet je však omezený, tudíž se vy­užijí pouze u několika prvních startů. Poté raketa přejde k motorům ve verzi E, které už vzniknou přímo pro ni, budou levnější, lehčí a poskytnou vyšší tah.

Po stranách centrálního stupně se nacházejí pomocné raketové stupně na tuhá paliva, jež v prvních minutách po vzletu zajistí sestavě většinu tahu. Známe je rovněž z raketoplánů, kde byly umístěny vždy ve dvou po stranách oranžové externí nádrže. Pro použití na SLS se však opět dočkaly vylepšení i prodloužení, aby nabídly větší tah. Nad centrálním stupněm pak spočívá druhý stupeň ICPS, do značné míry převzatý z rakety Delta IV. Uplatní se ovšem jen při prvních třech misích, načež ho nahradí výkonnější stupeň EUS, díky němuž vzroste nosnost SLS z 95 na 105 tun.

Mise jako služba

Výhoda rakety SLS tkví v tom, že je určena jak pro těžké náklady, tak pro kosmické lodě s tím nejcitlivějším nákladem – lidskou posádkou. Zvládne dokonce vynést obojí naráz při jednom letu, což se stane zejména po zavedení horního stupně EUS nejčastějším scénářem. 

Na špici bude samozřejmě spočívat americko-evropský Orion. Jeho prototyp již v roce 2014 absolvoval krátkou zkušební misi a letos se poprvé vydá na několikatýdenní cestu k Měsíci, zatím bez posádky. Loď sestává z opakovaně po­užitelného obytného modulu vyráběného společností Lockheed Martin a z jedno­rázového servisního modulu s veškerým technickým zázemím vznikajícího v evropském Airbus Defense and Space. Kabina pojme až šest pasažérů a s nimi zvládne samostatný třítýdenní let mimo nízkou oběžnou dráhu Země nebo až půlroční let, pokud bude připojena ke stanici.

Zatímco dva pilíře v podobě SLS a Orionu zajišťuje přímo NASA prostřednictvím svých dodavatelů, všechny ostatní součásti programu Artemis spočívají v režii soukromých firem a jejich mise se budou pořizovat jako služba. Nejvýznamnější popsaný prvek tvoří loď Starship od SpaceX, jež zvítězila v soutěži dodavatelů lunárního modulu pro posádku a porazila v ní dva velké konkurenty. Nelze ovšem vyloučit, že NASA do budoucna využije i služby dalších dopravců. Nejširší základnu pak utvoří celá flotila nákladních landerů: Na povrch Měsíce však nebudou dopravovat jen zásoby a zázemí pro pilotované expedice, ale také mnoho samostatných podpůrných a vědeckých misí, napomáhajících cílům Artemis v širším kontextu. Řada z nich přitom odstartuje už letos.

Premiéra klepe na dveře

Nejvýznamnější letošní událostí v rámci celého programu je Artemis I – čili premiéra SLS a první dlouhodobý let Orionu do cislunárního prostoru (oblast mezi geostacionární dráhou (GEO) a oběžnou dráhou Měsíce). Po několika odkladech se startovací okno na rampě 39B v Kennedyho vesmírném středisku na floridském mysu Canaveral otevře dnes (29. srpna 2022) ve 14:33 SELČ. Odpočet se může opozdit až o dvě hodiny, delší prodleva by ale znamenala odložení startu na 2. nebo 5. září.

Při Artemis I se mají především otestovat a certifikovat supertěžká raketa SLS a loď Orion. Nosič nejdřív dopraví téměř 27tunové plavidlo i s druhým stupněm ICPS na počáteční eliptickou nízkou oběžnou dráhu s parametry 157 × 1 791 km. Šestnáct minut po startu se na evropském servisním modulu roztáhne čtveřice panelů fotovoltaických článků o rozpětí 19 metrů. Poté nastane v nejvyšším bodě trajektorie krátký zážeh kvůli zvýšení perigea a úpravě parkovací orbity. Pokud loď i druhý stupeň úspěšně projdou veškerými kontrolami, zažehne se zmíněný stupeň na celých dvacet minut a pošle Orion na přeletovou dráhu k Měsíci.

Během čtyř dní se pak z již odděleného druhého stupně postupně vypustí 13 cubesatů a každý se vydá vlastní cestou. Jakmile loď dorazí k cíli, provede blízký průlet pouhých 100 km nad lunárním povrchem a poté uskuteční brzdicí zážeh, aby se usadila na vysoké retrográdní oběžné dráze 70 000 km nad zemským průvodcem. Setrvá tam 42 dnů, načež se k Měsíci opět přiblíží; následně provede odletový zážeh k Zemi a 10. října přistane na padácích do vln Tichého oceánu.

Kalendář dobývání souseda

Už nyní vrcholí výroba součástí SLS i Orionu pro misi Artemis II, jež by se měla uskutečnit v roce 2024 coby pilotovaná premiéra: Do lodi usednou tři Američané a jeden Kanaďan, aby jako první lidé po dlouhých 52 letech opustili nízkou oběžnou dráhu Země. I přes velkou podívanou a důležitý milník, jakým se nepochybně stane, bude expedice veskrze krátká, s pouhým obletem Měsíce po trajektorii volného návratu.

Na mimořádný posun vpřed si musíme počkat až do mise Artemis III v roce 2025, kdy SLS naposled ve variantě Block 1A opět vyšle Orion se čtyřmi lidmi k Měsíci. Tentokrát ovšem dojde k usazení na oběžnou dráhu, kde už bude čekat lunární Starship, jež se nejspíš připojí k zárodku stanice Gateway. Dva astronauti zůstanou na orbitě, zatímco druhá dvojice ve Starship přistane nedaleko jižního pólu, aby tam pracovala přibližně týden a provedla až čtyři výstupy na povrch. V místě dosednutí už bude čekat i několik robotických landerů, které s předstihem přivezou řadu přístrojů, vědeckého vybavení a také malý rover. V něm budou astronauti podnikat výpravy do vzdálenějších končin, mimo jiné kvůli hledání a extrakci vody. Očekává se totiž, že během vyjížděk o délce do 15 km by mohli navštívit až několik trvale zastíněných lokalit.

Měsíc na Měsíci

Při Artemis IV v roce 2026 nezamíří další čtveřice na lunární povrch, ale zůstane přibližně měsíc na palubě stanice Gateway, která už tou dobou bude zahrnovat tři moduly: PPE poskytující pohon, zásobování elektrickou energií a další podpůrné systémy i dvě obytné a logistické sekce HALO a I-HAB. Druhá jmenovaná tam dorazí spolu s Orionem právě při Artemis IV, což umožní nová, silnější varianta SLS Block 1B s horním stupněm EUS. O rok později se pak základna rozroste také o evropský modul ESPRIT a posádka Artemis V se opět vydá na povrch Měsíce.

TIP: NASA vybrala posádku pro misi Artemis I: K Měsíci poletí komandér Moonikin Campos, Helga a Zohar

Artemis I–V jsou již naplánovány, jejich financování běží a vyrábí se pro ně hardware. Podle úspěšnosti programu a zachování politické přízně lze potom očekávat uskutečnění dalších misí. Hrubý plán hovoří o následných výpravách lidí k Měsíci i na jeho povrch, přičemž se má pobyt pomalu prodlužovat a rozrůstat se bude také povrchová i orbitální infrastruktura.