Nové kosmické závody: Kdo jako první dostane na Zemi Svatý grál z Marsu? (1.)

Sen o získání „kamene z Marsu“ se přitom zrodil už zhruba před padesáti lety, dnes je však aktuálnější než kdy dříve. Pokud nepočítáme různé teoretické koncepty, začal jako první podobnou misi prakticky rozpracovávat již v 60. letech Sovětský svaz. Po úspěchu ambiciózního robotického průzkumu Měsíce sondami Luna mělo jít o další náplast na zraněnou duši po krachu pilotovaného lunárního programu.

Měsíční raketa na rudou planetu

Projekt dostal označení 4NM, přičemž jeho vývoj začal v roce 1970. Těžil ze zkušeností získaných při automatickém odběru vzorků hornin z Měsíce a předpokládal použití rakety N-1, která se v SSSR vyvíjela pro let s kosmonauty na Měsíc. Start se plánoval na 17. září 1975, přičemž z dvacetitunového stroje by čtyři pětiny hmotnosti připadaly na přistávací modul, zbytek na orbitální družici.

Zhruba o rok později (22. září 1976) měla dvojsonda 4NM dosáhnout cíle. Přistávací modul měl ihned vstoupit do atmosféry, přičemž by brzdil tepelným štítem o průměru 11 m. Jelikož sondu o takovém průměru nemohla raketa N-1 uvézt, měla být vnitřní část štítu pevná (6,5 m), kdežto zbytek by tvořily tři desítky výklopných ploch. Štít měl být odhozen při poklesu rychlosti sestupu na 200 m/s.

Po přistání mělo následovat vyklopení robotického manipulátoru, odběr vzorků hornin (asi 200 g) a jejich uložení do speciální kapsle. Po pouhých třech dnech pobytu na Marsu měla vzlétnout dvoustupňová raketa, která by výše zmíněnou kapsli dopravila na dráhu kolem planety (kruhová, ve výšce 500 km, s oběžnou dobou 12 h). Zhruba po 200 dnech by ji tam pak vyzvedla mateřská družice, jež by k Marsu přiletěla společně s výsadkovým modulem. Následoval by návrat na Zemi (27. července 1977) a konečně 14. května 1978 přistání, jež by zajišťovala 15kg kapsle s radiomajákem a padákem.

Po skončení vývoje N-1 v roce 1974 byla mise přesunuta na tři starty s raketou Proton. Kvůli nedostatku financí se pak uvažovalo jen o dvou raketách. Uvedený koncept se sice v roce 1976 dočkal schválení k realizaci – přičemž se o dva roky později dokonce začal vyrábět letový hardware –, avšak technické a rozpočtové potíže nakonec vedly k jeho ukončení.

S jednosměrnou letenkou

NASA měla v 90. letech minulého století velmi ambiciózní plán na průzkum Marsu: v každém startovacím okně chtěla vypustit orbitální a přistávací sondu a program korunovat návratem vzorků hornin v roce 2005 (opatrnější scénáře hovořily o letu v roce 2008). Po zničení „uspěchaných“ a nedostatečně otestovaných sond Climate Orbiter a Polar Lander se ovšem průzkum čtvrté planety Sluneční soustavy musel přepracovat a výrazně se zpomalil. Projekt se tak nesmírně vzdálil realizaci, přičemž mu dnešní doba nepřeje ani ekonomicky, protože náklady na misi byly vyčísleny na 4–10 miliard dolarů. Co se tak ještě před deseti lety jevilo jako celkem přijatelné, spadá v dnešní hospodářské situaci do říše snů.

Američané počítali s metodou ISRU (In-Site Resource Utilization, využití místních zdrojů): předpokládali, že sonda přistane na rudé planetě pomocí raketových motorů, ale při manévru spotřebuje veškeré palivo. Aby tedy mohla následně odstartovat k Zemi, musela by znovu naplnit nádrže – a to získáním metanu a kyslíku z atmosféry Marsu. Vzhledem k její nízké hustotě by sice „tankování“ trvalo relativně dlouho, ale v zásadě mu nic nebrání. Uvedená technologie drasticky snižuje náklady na vývoj sondy i na start (nižší hmotnost apod.) a NASA ji chtěla testovat už v roce 2001 na projektu Mars Surveyor Lander, který byl však po krachu dvou výše uvedených výprav zrušen. Nyní se má metoda stát součástí mise označované jako „Curiosity II“, a to v roce 2020.

Evropský sen o Marsu

V roce 2001 vyhlásila Evropská kosmická agentura (ESA) program Aurora – třicetiletý plán s cílem dostat na rudou planetu člověka. Šlo o velmi ambiciózní projekt zahrnující mnoho sond a misí, hovoříme o něm však v minulém čase: nebyl sice nikdy oficiálně ukončen, ale nepodařilo se splnit žádný z jeho mezníků. ESA pak o Auroře dlouhodobě mlčí. Pokus o vytvoření skutečně velké evropské kosmické vize tedy nevyšel.

Zůstal nám po ní ovšem jeden milý „pohrobek“: od té doby se ESA ve svých dlouhodobých plánech zabývá právě misí pro získání hornin z povrchu Marsu (dříve o ní hovořila jen francouzská národní agentura CNES). V rámci původních představ měla nová evropská sonda startovat v roce 2016 a podle pozdějších plánů o čtyři roky později. ESA přitom v projektu nazvaném ExoMars počítá se scénářem tří sond: jedna by přistála na povrchu rudé planety a nasbírala tam vzorky; druhá by si pro ně přiletěla a odeslala je pomocí rakety na tuhé pohonné látky v malé kapsli na oběžnou dráhu Marsu, kde by si je vyzvedla třetí, uložila je do návratového pouzdra a vydala se s nimi k Zemi.

Jenže NASA, jež na projektu původně spolupracovala, od něj kvůli nedostatku finančních prostředků nakonec odstoupila. Evropa se svých plánů na průzkum Marsu nehodlala vzdát, a tak se obrátila na Rusko, které po chvíli váhání na nabídku kývlo: má totiž u čtvrté planety Sluneční soustavy dost mizivou úspěšnost. Nové partnerství ESA a Roskosmosu ovšem znamenalo, že bude nutné podobu projektu ExoMars zásadně překopat: Rusko disponuje jinými technologiemi než USA, takže se scénář výpravy musel sestavit od základů znovu.

Dnes jsou pevně dány dvě mise: První odstartovala v březnu letošního roku (2016), přičemž se sestávala z orbitální sondy TGO (Trace Gas Orbiter) a experimentálního výsadkového modulu Schiaparelli. O dva roky později by se k rudé planetě měla vydat téměř dvoutunová ruská výsadková plošina, která na její povrch dopraví evropské robotické vozidlo Pasteur.

Žádné další pokračování programu oficiálně schváleno nebylo, ale ruští inženýři představili v lednu 2014 misi nazvanou Expedice-M, která by měla zajistit získání vzorků marsovské horniny, přičemž by využívala technologii z programu ExoMars. Konkrétně by se jednalo o přeletový stupeň, jenž zajišťuje základní funkce a komunikaci sondy mezi Zemí a Marsem, brzdicí tepelný štít a přistávací plošinu. Na povrch rudé planety by byla dopravena 900kg raketa, která by umožnila vynést družici se vzorky na marsovskou orbitu (tzn. udělit jí rychlost 3,56 km/s). Tam by se k ní přiblížilo rozměrné transportní plavidlo pro cestu na Zemi: jakmile by se obě tělesa nacházela dostatečně blízko, vystřelila by družice kapsli se vzorky. Transportní loď by ji zachytila a umístila do uzavřené schránky, v níž by materiál setrval až do přistání – předešlo by se tak případné kontaminaci. Podle ruských plánů by bylo možné Expedici-M realizovat už v roce 2024.

Zrníčka prachu z atmosféry

V roce 2002 vyhlásila NASA soutěž na sondu pro průzkum Marsu, která by startovala o pět let později. Jedním ze čtyř návrhů, jež postoupily do finálového výběru, se stal i SCIM – Sample Collection for Investigation of Mars: měl přitom těžit ze zkušeností a technologií získaných při misích Stardust (odběr vzorků z kometárního chvostu) a Genesis (odběr částic slunečního větru). Sonda SCIM by proletěla horními vrstvami atmosféry Marsu, kde by do aerogelu „pochytala“ její vzorky včetně drobných zrníček prachu, a po trajektorii volného návratu by pokračovala zpět k Zemi. NASA však dala nakonec přednost projektu Phoenix.

Pokračování článku vyjde příští neděli