Pokud vše půjde podle plánu, v druhé polovině roku 2024 začne mise Artemis III. Mise bude znamenat návrat lidí na Měsíc po více než 50 letech, ale také odstartování nové éry kosmonautiky. Měsíc napříště nemá být jen jednorázovým cílem, ale trvalou základnou s infrastrukturou, která snad jednoho dne pomůže uskutečnit první pilotovaný let na Mars.
Udržitelnost a trvalý charakter programu Artemis vyžadují množství vedlejších projektů. Právě ty totiž zajistí, že létání na Měsíc bude rutinní a poměrně levná záležitost, což bude zásadní rozdíl od programu Apollo.
Některé z projektů jsme již nakousli v minulém článku, věnujícím se třem prvním misím programu Artemis. Dnes se na podpůrné projekty ale zaměříme podrobněji, a také si řekneme něco o dlouhodobé vizi programu. Tu NASA představila ve více než sedmdesátistránkovém dokumentu Artemis Plan, který je hlavním zdrojem pro dvojici našich článků.
Zcela zásadním prvkem pro přistání na Měsíci je lunární modul, v programu Artemis nazývaný jako Human Landing System (HLS). Ten budou ve spolupráci s NASA vyvíjet soukromé firmy. Agentura letos v dubnu vybrala z několika návrhů tři „finalisty“. Odmítnut byl mimo jiné koncept Boeingu, což je celkem překvapivé – jde o tradičního dodavatele a výrobce rakety SLS. Zajímavé také je, že lunární modul pravděpodobně nevynese raketa SLS.
První z vybraných společností je Blue Origin Jeffa Bezose, a to v kooperaci s Lockheed Martin, Northrop Grumman a Draper Laboratory. Ta pracuje na návrhu zvaném Integrated Launch Vehicle. Jedná se o třífázový lunární modul, který by měla podle plánu vynést buď vlastní raketa New Glenn, nebo Vulcan Centaur od United Launch Alliance (ULA).
Druhou ze společností účastnících se tendru NASA, je Dynetics. Firma s desítkami let zkušeností s dodávkami pro bezpečnostní složky USA nabízí platformu Dynetics Human Landing System (DHLS), což je integrovaný lunární modul. Vynést by ho měla opět raketa Vulcan Centaur od ULA, ale možné je použít také raketu SLS, což je zároveň jediná „naděje“ na její použití pro tuto část mise.
Třetí a poslední vybranou firmou je pak SpaceX. Ta zvolila skutečně originální přístup a do soutěže se hlásí se svou Starship HLS. Jde o upravenou variantu „hlavní“ Starship, která by měla být uzpůsobena pro potřeby této mise, na rozdíl od univerzálně řešeného konceptu Starship. Starship HLS by měla vynést vlastní raketa, resp. booster Super Heavy.
Lunární modul? Ne tak docela
Pro úplnost dodáváme, že termín lunární modul asi není v tomto případě zcela korektní. Lunární modul je název konkrétní malé vesmírné lodi z programu Apollo. Tentokrát navíc nepůjde o modul, ale samostatnou loď, resp. přistávací systém. Ten může být podobně jako lunární modul z Apolla vícefázový, nebo integrovaný. Pro zjednodušení ale v článku HLS budeme jako lunární modul označovat.
Přestup na oběžné dráze Měsíce
Všechny společnosti mají na návrh 10 měsíců. V únoru příštího roku NASA vyhodnotí rozpracované koncepty a vybere účastníky, od nichž bude chtít vyrobit demonstrátory pro testovací mise.
Nehledě na to, kdo bude vybrán, se již ví, že astronauti budou při misi Artemis III muset „přestupovat“. Všechny designy totiž počítají s tím, že samotní astronauti dorazí na oběžnou dráhu Měsíce na palubě lodi Orion vynesené SLS a lunární modul bude použit pro přistání a následně zase návrat na Orion.
Ve hře je nicméně i možnost, že tou dobou už bude v provozu „The Gateway“ – vesmírná stanice na oběžné dráze Měsíce.
Lunar Gateway – druhá Mezinárodní vesmírná stanice?
Jak bylo řečeno v úvodu článku, celý program Artemis je postaven na předpokladu udržitelnosti a dlouhodobosti. Nepočítá se s tím, že by se uskutečnilo několik letů, a lidstvo by pak opět Měsíc na desetiletí opustilo. Tentokrát je v plánu zůstat. Integrální součástí tohoto plánu je Lunar Gateway. Vesmírná stanice, která se bude pohybovat na oběžné dráze Měsíce.
V první fázi se bude skládat ze dvou částí – PPE a HALO. PPE vyvíjí americká společnost Maxar Technologies, která již má zkušenosti se stavbou satelitů. PPE bude mít za úkol vyrábět elektřinu, poskytovat ovládací a řídící schopnosti, bude zajišťovat komunikaci a umožní skladování vědeckého vybavení a technologických demonstrátorů. PPE také umožní se stanicí manévrovat – počítá se s 50kW pohonem založeným na principu Hallova motoru. Gateway díky tomu bude moci pokrýt většinu povrchu Měsíce a umožní tak do budoucna lunárním modulům přistávat v různých oblastech.
Oproti tomu modul HALO, na němž pracuje Northrop Grumman, bude obytná část. Jde o první ze zamýšlených obytných částí stanice, takže bude zajišťovat základní podporu života a umožní dokování vesmírné lodi Orion. K dispozici bude ale i několik portů pro další lodě, a především pak připojení dalších rozšiřujících modulů. Samozřejmostí je pak umístění veškerých ovládacích prvků stanice napojených na systémy v PPE, stejně tak jako prostory pro provádění vědeckého výzkumu.
Poslouží už při Artemis III?
Oba tyto moduly budou sestaveny ještě na Zemi a na oběžnou dráhu Měsíce vyneseny společně jedinou raketou. Z dokumentu není jasné, jestli se o to postará SLS, nebo soukromý dodavatel. Start je každopádně plánován na rok 2023.
Stanice by nejprve měla fungovat v autonomním režimu a získávat data o okolním prostředí. Existuje ale určitá možnost, že by byla schopna přijímat astronauty již při misi Artemis III. Je tak možné, že by se místo přestupu z Orionu přímo do lunárního modulu realizoval transfer skrz stanici. V budoucnu to tak bude určitě, pro Artemis III ale NASA počítá s možností spojení přímo s Orionem.
Další rozšiřování bude mezinárodní
Gateway bude průběžně rozšiřována. Neměla by z ní být další ISS, bude to stanice menší a více zaměřená jedním směrem. To ale neznamená, že by neměla být mezinárodní.
Kanadská vesmírná agentura (CSA) už nabídla vyrobit pokročilé externí robotické moduly. Evropská vesmírná agentura (ESA) plánuje přidat další obytnou část označovanou jako International Habitat – Ihab, ale také modul ESPRIT zvyšující komunikační schopnosti, umožňující doplňování paliva a doručování vědeckého vybavení. Stavba čtyřtunového modulu ESPRIT je již schválena a ESA plánuje jeho připojení na rok 2025. Zájem o kooperaci na rozšiřování schopností Gateway ale projevila už i japonská JAXA a ruský Roskosmos.
ESA je v projektu Gateway velmi aktivní, a kromě zřejmě prvního rozšiřujícího modulu poskytne také první experimentální přístroj. Tím bude ERSA (European Radiation Sensors Array), na němž se podle informací serveru Kosmonautix bude podílet i Česká republika. ERSA bude fungovat ve spolupráci s projektem HERMES (Heliophysics Environmental and Radiation Measurement Experiment Suite). Účelem bude sledování radiace a kosmického počasí, což má pomoci navrhnout ideální ochranné prostředky pro astronauty.
Dodávky vědeckého vybavení, jídla, vody a dalších zásob na Gateway zajistí soukromé společnosti. Prvotní dodávky bude mít na starost SpaceX, která již získala kontrakt a má zkušenosti s dodáváním na ISS.
Laboratoř, základna, i simulátor misí na Mars
Gateway bude po dokončení fungovat jako přestupní stanice, výzkumné pracoviště, i základna pro průzkum Měsíce. Počítá se totiž s tím, že by se díky Gateway mohlo v rámci jedné mise navštěvovat Měsíc opakovaně. To umožní mimo jiné použít větší množství vybavení, získat více vzorků a podobně.
V další fázi pak stanice Gateway umožní simulovat cestu na Mars. NASA v dokumentu mluví o několikaměsíčním pobytu astronautů simulujícím let k Marsu, následovaném dvoučlenným „výsadkem“ na Měsíc, jeho průzkumem a opětovným navrácením na Gateway, kde astronauti opět stráví několik měsíců simulujících cestu od Marsu zpátky. Tímto způsobem by měla být prakticky ověřena technologická i lidská stránka plánovaných pilotovaných misí na Mars.
CLPS – zásilková služba pro Měsíc
V článku jsme již několikrát zmiňovali zapojení soukromých společností. Jde o jeden z aspektů nutných pro dlouhodobou udržitelnost, neboť konkurence vesmírných firem umožňuje snižovat ceny (nejen) za lety a inovovat.
Z tohoto důvodu NASA v roce 2018 vytvořila platformu CLPS (Commercial Lunar Payload Services). V rámci tohoto projektu NASA uzavírá rámcové smlouvy s dodavateli, kterým bude podle potřeby zadávat doručování jednotlivých „zásilek“ na Měsíc. Bude se tak dít za fixně stanovené ceny a budou to vlastně dodávky „na klíč“ – NASA zjednodušeně řečeno předá balíček a dodavatel se postará o to, aby skončil na Měsíci.
Pod kontraktem je v současnosti už 14 poskytovatelů a NASA již vybrala více než dvě desítky zásilek, přičemž samozřejmě zpravidla jich poletí více najednou. V první fázi se počítá s dvojicí letů ročně, první dva jsou již naplánovány na příští rok. V červnu by měla odstartovat raketa Vulcan Centaur s lunárním modulem Peregrine. V říjnu pak bude následovat raketa Falcon 9 s lunárním modulem Nova-C. Plány jsou ale už i na vzdálenější budoucnost – společnost Astrobotic Technology získala zakázku na doručení lunárního roveru VIPER, které má proběhnout v roce 2023.
Měsíc jako logistický uzel
Tyto zásilky budou sloužit především k výzkumu a k programu Artemis se budou vázat zejména získaná data. Kupříkladu zmiňovaný rover VIPER má pomoci s výběrem vhodného místa pro přistání mise Artemis III. Se službami soukromých společností se ale počítá i pro doručování vybavení sloužícího přímo k lidským aktivitám na Měsíci.
Dokument například zmiňuje, že testy lunárních modulů HLS půjde využít k doručení části vybavení před samotnou misí Artemis III. Ve hře je také možnost využít k tomuto účelu přímo platformu CLPS, což ale není možné udělat do té doby, než bude známé přesné místo přistání astronautů.
V pokročilejších fázích programu Artemis bude na Měsíci vznikat trvalá infrastruktura. Kontinuální zásobování přístroji, materiálem, palivem, jídlem, vodou a dalšími zásilkami tak bude postupně zřejmě nabývat na intenzitě. Vedlejším efektem by mohlo být vyostření konkurenčního boje mezi firmami typu SpaceX a Blue Origin, které budou soupeřit o zásobovací zakázky. To by mohlo vyústit v další inovace a rozvoj opakovaně použitelných raket a další techniky a s tím spojené snížení ceny vesmírných letů.
Artemis Base Camp – první mimozemská základna
Pokud pomineme Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS) a budoucí Gateway, což jsou oboje stanice na oběžných drahách, můžeme říct, že lidstvo nemá a nikdy nemělo trvalou základnu v mimozemském prostoru. První takovou výspou lidstva mimo Zemi se má stát Artemis Base Camp, tedy Základní tábor Artemis. Stát bude na lunárním jižním pólu v zatím neznámé lokaci. Jedním z možných kandidátů je nicméně okolí Shackletonova kráteru, což je lokace, kterou NASA jako možné místo budoucí lunární základny označila už v roce 2006.
Jde o zatím ne zcela jasně vymezený projekt s velkým potenciálem k rozvoji. Jeho primárním účelem je vytvoření stálého zázemí, které umožní podnikat několikaměsíční mise na měsíčním povrchu. Artemis Base Camp se bude v první fázi skládat ze tří prvků.
Prvním z nich je v minulém díle již zmiňovaný lehký rover, či chcete-li „buggyna“ LTV – Lunar Terrain Vehicle. Jde o otevřené vozítko vhodné k převozu astronautů po areálu základního tábora a pro kratší expedice v řádu kilometrů. LTV bude možné ovládat i dálkově a půjde ho tak použít například k převozu materiálu či vybavení.
Druhým dílkem do skládačky se stane velký „obytný vůz“ Habitable Mobility Platform (HMP). To bude uzavřený velký rover, v němž bude možné fungovat bez skafandru a podnikat dlouhé průzkumné expedice. HMP bude mít vlastní zdroj energie a komunikační vybavení, takže by měl být schopný po určitou dobu fungovat víceméně autonomně. Důležité budou navíc i praktické poznatky z provozu takovéhoto stroje, neboť s obdobným vozidlem se počítá pro pilotované mise na Mars.
Obytná stanice na Měsíci
Třetím a asi nejdůležitějším stavebním kamenem Artemis Base Campu bude tzv. Foundation Surface Habitat. To bude v podstatě obytná buňka pro čtyři astronauty, která umožní na Měsíci trávit v relativním pohodlí dlouhé časové úseky. Příliš podrobností zatím známých není. Navržené je tuto buňku společně s roverem HMP na Měsíc poslat v roce 2028, přičemž se očekává opět použití komerční rakety.
V tomto roce by mimochodem měla proběhnout mise Artemis VII, která má podle zatím poněkud neurčitých návrhů být poslední misí trvající okolo 30 dní. Další už mají být až dvojnásobné, což lze přičíst k dobru právě existenci Artemis Base Campu.
Artemis Base Camp bude zahrnovat kromě těchto tří hlavních prvků také několik menších částí. Půjde o komunikační stanici, zdroj elektřiny, radiační štít, úložné prostory a vyřešeno bude muset být také nakládání s odpady.
LunaNET – měsíční internet a GPS v jednom
Program Artemis počítá s tím, že se měsíční výzkum bude rozšiřovat, a to jak směrem k soukromému sektoru, tak mezinárodním partnerům. Velkou roli v tom bude hrát samozřejmě již zmiňovaná „dostavba“ orbitální stanice Gateway. Ta se má rozšiřovat nejen proto, aby pojala více misí, a tedy astronautů najednou, ale i aby nabídla další technologické a vědecké schopnosti.
Přesto však nelze říct, že by Gateway z dlouhodobého hlediska měla být úplně centrálním komunikačním uzlem pro lidské i jiné aktivity na Měsíci. Tím bude spíše projekt LunaNET. Jde o vcelku komplexní záležitost, ke které má NASA samostatný dokument. Ve zkratce však lze říci, že půjde o kombinaci internetu (Net), GPS (PNT) a vědecké vrstvy (Sci).
Navigace i předpověď počasí v reálném čase
Soubor satelitů na oběžné dráze Měsíce poskytne astronautům i autonomně fungujícím robotům vysokokapacitní připojení. To bude zajišťovat jednak lokální „měsíční“ komunikaci, ale také komunikaci se Zemí. Přístroje se tak nebudou muset připojovat přímo z povrchu Měsíce až k Zemi, ale pouze k měsíčním satelitům. Tyto satelity pak pochopitelně budou umět zajistit přenos na Zem. To by mělo podle NASA umožnit například živé streamování videí ve vysokém rozlišení pro několik uživatelů najednou.
Jakkoliv vlastní „internet“ nepochybně zvýší kvalitu života astronautů a umožní lepší přenos dat na Zem, jde pouze o jednu z částí LunaNETu. Neméně důležitou schopností LunaNETu totiž bude tzv. PNT – positioning, navigation and timing. Tedy systém přirovnatelný k GPS, který bude fungovat jako navigace a umožní synchronizaci přesného času.
Třetím dílkem skládačky pak budou Science Utilization Services – Sci. Jde o služby zajišťující sběr a následné vyhodnocování dat z nejrůznějších vědeckých přístrojů. Důležitou schopností vrstvy Sci bude vydávání varování astronautům. Ti by se tak měli včas dozvědět, že nastala sluneční erupce a lze tak tedy očekávat zvýšené radiační riziko.
Těžba surovin na Měsíci? NASA už vypsala zakázku
Dalším logickým krokem k utužení přítomnosti na Měsíci je využívání lokálních zdrojů. To by mělo dále zefektivnit a zlevnit celý program, neboť každý kilogram, který se nebude muset poslat ze Země, představuje nemalou úsporu. Vše je navíc nutno vnímat optikou příprav letů na Mars, kam bude ještě obtížnější a dražší jakýkoliv náklad posílat. Zpracovávání mimozemských nerostných zdrojů je tak pro rozvoj vesmírné ekonomiky a přítomnosti lidí ve vesmíru klíčové.
NASA by chtěla na Měsíci vyzkoušet těžbu minerálů a dalších materiálů, s cílem je pomocí „chemických a tepelných procesů“ proměňovat na palivo či dokonce potravu – v tomto případě má NASA na mysli zřejmě především vodu. V dokumentu Artemis Plan se zmiňuje také jako dlouhodobý cíl získat schopnost v mimozemském prostředí zpracovávat kovy.
NASA nezapomíná ani na výstavbu obytných komplexů z lokálně dostupných surovin.
Vesmírné zdroje jako společné dědictví lidstva? Podle USA omezení svobody podnikání
V tomto kontextu je zajímavé výkonné nařízení „povzbuzující k mezinárodní podpoře získávání a využívání vesmírných zdrojů“ prezidenta Trumpa z dubna letošního roku. Nařízení říká, že ve světle návratu Američanů na Měsíc a pozdějším cestám na Mars, stanovuje zásady USA ve vztahu k získávání vesmírných zdrojů pro účely komerčního rozvoje vesmíru.
Jde zejména o potvrzení úmyslu dodržovat Kosmickou smlouvu z roku 1967, která zakazuje vojenské využití vesmíru a zabraňuje zabírání konkrétních „území“ státy. Smlouvu původně uzavřenou mezi USA, SSSR a Spojeným královstvím dosud ratifikovalo 110 zemí, dalších 23 ji podepsalo.
USA naopak odmítají tzv. „Měsíční smlouvu“ z roku 1979, která měla ambici vytvořit mezinárodní orgán regulující těžbu, prohlásit nerostné bohatství ve vesmíru za společné dědictví lidstva a podobně. Nutno říct, že tuto smlouvu podepsalo pouze 18 států, jejichž vesmírné programy buď vůbec neexistují, nebo nejsou nijak významné. Americký Kongres navíc už v roce 2015 za Obamovy administrativy uzákonil právo Američanů účastnit se komerčního výzkumu a získávání mimozemských zdrojů.
Spojené státy mají zjevně zájem toto nastavení pravidel udržet. Výkonné nařízení vyzývá k uzavírání mezinárodních smluv a memorand podporujících využívání nerostných zdrojů ve vesmíru a umožňujících rozvoj vesmírné ekonomiky. „Měsíční smlouvu“ naopak nařízení označuje za „nepovedený pokus omezit svobodu podnikání“ a instruuje ministerstvo zahraničí aktivně vystupovat proti případným snahám teze smlouvy prohlásit za mezinárodní obyčej.
NASA testuje výkup od soukromých společností
NASA jde nařízení takříkajíc naproti, a začátkem tohoto září vypsala veřejnou zakázku, v níž slibuje odkoupit malé množství materiálu z Měsíce vytěženého soukromou firmou. Jedním z požadavků je mimo jiné dokončení předání vzorku do roku 2024.
Nabídka NASA počítá s tím, že soukromá firma doletí na Měsíc se svým robotem, odebere 50 až 500 g prachu nebo kamenů, a převeze je na určité místo na Měsíci, což bude považováno za dodání NASA a materiál se od tohoto okamžiku bude považovat za majetek agentury. Zájemce bude muset poskytnout data o místu odebrání vzorku a poskytnout NASA snímky materiálu.
Zakázka není limitována pro americké společnosti a přihlásit se do ní může vlastně kdokoliv. Podmínky nejsou nijak náročné, NASA kupříkladu nestanovila žádné požadavky na způsob uložení vzorků, nevyžaduje žádné balení a podobně. Cílem je ověřit základní schopnost soukromého sektoru provádět sběr a transport materiálu na Měsíci.
Další zastávkou Mars
NASA doufá, že během programu Artemis, jehož mise jsou v současnosti navrženy do roku 2030, vybuduje s pomocí mezinárodních partnerů a soukromého sektoru na Měsíci a jeho oběžné dráze fungující a trvalé zázemí. To by mělo umožnit rozvoj vesmírné ekonomiky, přinést nové vědecké poznatky, a především pak umožnit otestovat dlouhodobé fungování lidí a strojů na povrchu jiných vesmírných těles.
V celém dokumentu Artemis Plan se totiž pravidelně objevují zmínky o přípravě k letům na Mars. Měsíc tak do jisté míry poslouží jako výcvikové centrum a logisticko-technologická základna. Díky infrastruktuře, která snad v následujících letech vznikne, by v dalších desetiletích mělo být snazší realizovat lety na Mars.
V tomto ohledu nelze zapomínat, že NASA není jediným hráčem. Kupříkladu SpaceX sice s agenturou spolupracuje, ale má i vlastní programy. V rámci nich by v roce 2023 měl proběhnout oblet Měsíce, na nějž si již japonský miliardář koupil letenku. O několik let později by pak mělo proběhnout i vlastní přistání na Marsu. Dodržování termínů nicméně není silnou stránkou žádné z Muskových společností. A byť vývoj Starship úspěšně pokračuje, nezdá se, že by bylo možné tyto termíny stihnout. NASA s SLS tak téměř jistě vrátí lidi na Měsíc dříve. Kdo bude ale první na Marsu, to je už jiná otázka…
Toto byl druhý a poslední díl našeho miniseriálu o programu Artemis. První díl si můžete přečíst zde.
