Od čias prvých odvážnych krokov na mesačnom povrchu sa ľudstvo neprestalo pozerať na našu najbližšiu vesmírnu susedku s túžbou po jej hlbšom poznaní. Lunárny modul, kedysi vrchol inžinierstva pre program Apollo, sa dnes stáva kľúčovým prvkom pre nové ambície - od skúmania odvrátenej strany Mesiaca až po premenu nášho satelitu na ďalší kontinent. Súčasné a budúce misie, poháňané technologickým pokrokom a rastúcim záujmom súkromného sektora, sľubujú revolúciu v lunárnom prieskume.
Odvrátená strana Mesiaca: Nové obzory pozorovania
Pristátie čínskeho lunárneho modulu Ju-tchu 2 (Lenivý králik 2) na odvrátenej strane Mesiaca v piatok 10. januára 2020 bolo historickým míľnikom. Ide o prvé pristátie modulu z akejkoľvek krajiny na tejto doteraz nepreskúmanej časti Mesiaca, ktorú doteraz pozorovali len sondy z mesačnej obežnej dráhy. Ju-tchu 2 už odoslal na Zem prvé zábery z miesta pristátia, na ktorých vidno kamenistú krajinu posiatu mnohými vysokými krátermi.
Astronómovia si už dlho sľubujú, že z odvrátenej strany Mesiaca sa bude dať lepšie pozorovať nízkofrekvenčné žiarenie vo vesmíre. Dôvodom je skutočnosť, že táto strana Mesiaca, ktorá je vždy odvrátená od Zeme, nie je rušená pozemskými rádiovými signálmi. Toto ticho umožňuje vedeckým prístrojom zachytiť jemné signály z hlbokého vesmíru, ktoré by inak boli prekrývané našou vlastnou civilizáciou. Vďaka tomuto pokroku môžeme dúfať v lepšie pochopenie počiatkov vesmíru a jeho evolúcie.
Tajomstvá lunárnych hornín: Svedectvo o ranom Slnečnom systéme
Štúdium mesačných hornín prináša nečakané odhalenia o histórii Mesiaca, ale aj o Zemi. V správe publikovanej vo vedeckom časopise Earth and Planetary Science Letters sa uvádza, že vzorka horniny odobratá v roku 1971 v rámci misie Apollo 14 obsahuje stopy minerálov s chemickým zložením bežným na Zemi, avšak veľmi neobvyklým pre Mesiac. „Vzorka rovnaké obsahuje kremeň, ktorý je v mesačných horninách dokonca ešte viac neobvyklý,“ hovorí profesor Alexander Nemchin.
„Na základe určenia stáří zirkónu nájdeného vo vzorke sme boli schopní určiť vek materskej horniny zhruba na štyri miliardy rokov, čo je približne rovnaký vek ako u najstarších hornín nájdených na Zemi. Okrem toho chemické zloženie zirkónu v tomto vzorke je veľmi odlišné od všetkých iných zrniečok tohto minerálu, aké kedy boli analyzované vo vzorkoch mesačnej horniny,“ dodáva Nemchin.
Profesor Nemchin ďalej hovorí, že chemické zloženie zirkónu v lunárnych vzorkách naznačuje na jeho vznik za nízkych teplôt a pravdepodobne za prítomnosti vody a oxidačných podmienok. „Je možné, že niektoré z týchto neobvyklých podmienok sa mohli vyskytovať celkom lokálne a veľmi krátkodobo aj na Mesiaci a odobratý vzorka je dôsledkom týchto strohých odchýlok od normálu,“ dodáva Alexander Nemchin.
„Ničmenej najjednoduchším vysvetlením je, že tento kúsok horniny vznikol na Zemi a na povrch Mesiaca sa dostal ako meteorit vyvrhnutý zo Zeme pri zrážke väčšieho telesa s našou planétou zhruba pred štyrmi miliardami rokov. Pri neskoršom dopade na mesačný povrch bol pozemský kameň zmiešaný s miestnymi horninami. Takéto cestovanie meteoritov medzi telesami Slnečnej sústavy nie je ničím výnimočným.“
Táto hypotéza naznačuje, že lunárne horniny môžu byť preneseným materiálom zo Zeme, čo by mohlo zmeniť naše chápanie geologickej histórie oboch telies. Misia Apollo 14, ktorá odštartovala k Mesiacu 31. januára 1971, priniesla okrem vzoriek aj cenné poznatky o pohybe po mesačnom povrchu s využitím dvojkolesového vozíka prezývaného „lunárna rikša“, ktorý uľahčoval dopravu náradia a vzoriek.
Lunárny modul: Evolúcia od Apollo k Artemis
Apollo to Artemis: NASA Returns to the Moon
Lunárny modul (angl. Lunar Module, skratka tiež LEM) bol pôvodne navrhnutý na umožnenie mäkkého pristátia posádky dvoch kozmonautov na mesačnom povrchu a ich návrat k materskej lodi na obežnú dráhu. Kľúčovými prvkami boli dva motory - jeden pristávací a jeden na štart z povrchu. Po štarte rakety Saturn sa materská loď Apollo spojila s modulom a v tomto pevnom spojení zostali obidva telesá až do dosiahnutia obežnej dráhy Mesiaca. Išlo o moduly s dosť stiesnenými priestormi pre pohyb vnútri.
Lunárny modul program Apollo nikdy nepriviedol na úplne rovný povrch. Najviac bol po pristátí naklonený modul lode Apollo 15. Program Apollo, ktorý sa skončil misiou Apollo 17 s Eugenom Cernanom a Harrisonom Schmittom, položil základy pre budúce lunárne expedície.
V nasledujúcich dekádach 21. storočia by ľudstvo chcelo premeniť Mesiac na ďalší kontinent Zeme, na ktorý by sme sa pravidelne vracali a budovali tam mesačné základne. V posledných rokoch sa na mnohých sympóziách rozoberali alternatívne možnosti pristávania na našom najbližšom vesmírnom susedovi. Preberalo sa aj pristávanie cez Lagrangeove body, metóda by nevyžadovala čakanie na vhodný štart pre kozmické lode, pretože v spomínaných bodoch je gravitačná sila Mesiaca a Zeme v rovnováhe.
Lunárny modul Altair, vyvíjaný pre program Artemis, bude oproti lunárnemu modulu z misií Apollo prispôsobený pre pristávanie v nižších lunárnych šírkach. Nebude nevyhnutná rovná plošina pre zosadnutie na povrch a taktiež nebude obmedzený len pre privrátenú stranu Mesiaca. Modul Altair by mal mať vo svojich útrobách miesto pre štyroch astronautov, oproti pôvodným dvom z misií Apollo. Dĺžka pobytu modulu na mesačnom povrchu by sa mala predĺžiť na dobu až jedného týždňa, nehovoriac o dokonalejšej izolácii celého modulu. Altair by mal mať hmotnosť približne 45 ton, čo je v porovnaní s jeho predchodcami asi trikrát viac. Modul bude oveľa vyšší, astronauti budú potrebovať asi trikrát dlhší rebrík ako pri Apolle. Budú v ňom palubné systémy novej generácie a neodmysliteľnou súčasťou by mala byť vzduchová komora.
Staré moduly programu Apollo boli určené len na najnevyhnutnejšie operácie, akými boli zber vzoriek z mesačného povrchu, fotografovanie, rozmiestnenie meracích prístrojov, a boli určené len na niekoľkohodinový pobyt na povrchu. Pohonnú hmotu určenú pre štart z Mesiaca by mali tvoriť tzv. hypergoliká, čo sú vlastne chemikálie, ktoré je možné uskladňovať pri izbovej teplote a je možné ich vznietiť vlastným kontaktom. Druhou možnosťou by bol metánový pohon, ktorý je perspektívnejší ako hypergolické motory+RCS, avšak v súčasnosti s ním máme oveľa menej skúseností. Výhodou nových pohonných látok bude viacnásobná použiteľnosť v prípade, že sa misia na povrchu predĺži a tiež možnosť premiestnenia modulu na iné miesto.
Budúcnosť lunárnych misií: Od krátkodobých výletov k trvalým základniam
Plánujú sa aj iné alternatívy výletov na Mesiac. Prvým je klasický výlet štyroch astronautov na povrch Mesiaca, či už na privrátenú, alebo odvrátenú stranu; v najrôznejších zemepisných šírkach. Druhou možnosťou je, že na povrchu pristane okrem posádky aj špeciálny modul s nákladom. Pripomeňme, že nákladný modul dokáže dopraviť na Mesiac až 17 ton nákladu. Tretí a štvrtý typ výletu je už vlastne hudbou ďalekej budúcnosti, pri ktorých by astronauti mali byť na povrchu nášho vesmírneho satelitu trvalo usadení a mali by sa striedať obdobne, ako je tomu v súčasnosti na ISS.
Jedným z najväčších problémov programu Apollo boli skafandre. Pre budúce misie na Mesiac je to taktiež veľký otáznik. Pri minulých misiách sa skafandre astronautov poškodzovali vplyvom drsných podmienok až do takej miery, že mnoho-krát hrozilo ich pretrhnutie. Nové skafandre by sa mali vyvíjať pod vedením Laury Kerney, z oveľa odolnejších materiálov. Mali by byť pevnejšie, ľahšie, ohybnejšie a budú obsahovať samokontrolný systém. Budú sa dať jednoducho opraviť, výmenou poškodených častí náhradnými. Opotrebované skafandre sa budú po čase samé rozpadávať, takže ich nebude potrebné niekde skladovať.
Technologické výzvy a medzinárodná spolupráca
Letový plán k Mesiacu a späť v rámci programu Artemis počíta s využitím dvoch rakiet: ARES V vynesie na nízku obežnú dráhu Zeme lunárny modul Altair. Neskôr odštartuje menšia raketa ARES I s posádkou a veliteľským modulom Orion. Na obežnej dráhe okolo Zeme dôjde k spojeniu lunárneho modulu Altair a veliteľského modulu Orion. Po spojení spolu poletia k Mesiacu. Po stabilizácii na mesačnej orbite a prestupe astronautov z veliteľskej sekcie Orionu do lunárneho modulu Altair dôjde k odpojeniu a veliteľská sekcia zostane naďalej obiehať okolo Mesiaca. Po skončení pobytu astronautov na povrchu Mesiaca Altair odštartuje a spojí sa s Orionom. Po prechode astronautov z lunárneho modulu do Orionu dôjde k odpojeniu spomínaného modulu a astronauti sa vo veliteľskej sekcii vrátia späť na Zem.
Projekt si samozrejme vyžiada medzinárodnú spoluprácu NASA s ostatnými krajinami. Záujem už prejavili Európa, Čína, India a Japonsko. Ak všetko bude prebiehať tak ako prebieha doteraz aj pod vplyvom globálnej hospodárskej krízy, a ak sa súčasný prezident USA Barack Obama nerozhodne opäť priškrtiť rozpočet NASA, mohli by sme sa obnovenia letov na Mesiac s ľudskou posádkou dočkať už do konca najbližšej dekády 21. storočia. Je však dôležité si uvedomiť, že s vesmírnymi letmi sa spája mnoho výziev.
Súkromné iniciatívy a poučenia z neúspechov
V posledných rokoch sa na scéne objavili aj súkromné iniciatívy zamerané na lunárne misie. Súkromný americký lunárny modul Peregrine, z ktorého počas letu na Mesiac začalo unikať palivo, smeruje k Zemi a pravdepodobne zhorí v jej atmosfére. Spoločnosť Astrobotic, ktorá modul vyvinula, oznámila, že pôvodná trajektória letu, ktorá umožňovala pristátie na Mesiaci 15. deň po štarte, bola zmenená vážnym únikom paliva krátko po oddelení sa modulu od horného stupňa rakety. Tím spoločnosti Astrobotic dokázal na sonde spustiť vedecké experimenty a prenos informácií pre NASA a iné vesmírne agentúry, aby zbierali údaje o vesmírnom lete. „Naše posledné hodnotenie ukazuje, že kozmická loď je na ceste k Zemi, kde pravdepodobne zhorí v zemskej atmosfére," zverejnila spoločnosť.
Astrobotic je po izraelskej a japonskej spoločnosti zatiaľ posledný súkromný subjekt, ktorý nezvládol mäkké pristátie. Americká NASA so spoločnosťou spolupracuje pri preprave nákladu na Mesiac v rámci experimentálneho programu Commercial Lunar Payload Services. Cieľom je naštartovať komerčnú lunárnu ekonomiku a znížiť réžijné náklady NASA. Napriek súčasnému neúspechu znamená stratégia NASA „viac striel na bránu“ viac šancí na skórovanie.
Ďalšia misia spoločnosti Intuitive Machines so sídlom v Houstone sa spustila vo februári, ktorá mala dopraviť modul Nova-C do mesačného krátera Malapert A. Americkej spoločnosti Intuitive Machines sa vo štvrtok 22. februára 2024 podarilo pristáť na Mesiaci s jej lunárnym modulom Odysseus. Je to prvé americké pristátie na obežnici Zeme za viac ako 50 rokov. Intuitive Machines sa zároveň stala prvou súkromnou spoločnosťou, ktorej sa podarilo pristátie na Mesiaci, s čím doteraz uspelo len päť štátov. Lunárny modul vysielal po pristátí slabý signál, no napriek nedokonalej komunikácii bola spoločnosť schopná potvrdiť, že pristál vzpriamene. Stroj, ktorý je vysoký 4,3 metra, nesie šesť experimentov pre NASA. Je poháňaný solárnou energiou a mal by fungovať týždeň, než sa začne dlhá lunárna noc. Astrobotic dostane šancu v novembri, keď sa pokúsi dopraviť v pristávacom module Griffin na mesačný južný pól rover VIPER.
Tieto udalosti, aj keď niektoré neúspešné, ukazujú dynamiku a rastúci záujem o lunárny prieskum, kde sa lunárny modul stáva kľúčovým nástrojom pre dosiahnutie nových cieľov.