Směrem k Měsíci po odložených startech z 29. srpna a 3. září míří kosmická loď Orion, kterou vynesla superraketa SLS. Byl tak konečně reálně zahájen program Artemis, který má přes „zabydlení“ Měsíce vést lidstvo do skutečných dálav hlubokého vesmíru, kolem roku 2033 přinejmenším na Mars.
Mise Artemis 1 oblétává Měsíc po protáhlé eliptické dráze sice pouze v automatickém režimu, tedy bez posádky, kterou zastupují jen figuríny, ale pokud budou loď i její nosič prověřeny na jedničku, dočkáme se konečně obletu pilotovaného (v roce 2024) a následně (2025/26) pak prvního novodobého přistání lidí na měsíčním povrchu. Kdyby byl realizován program Constellation, zřejmě by se už lidé po Měsíci opět procházeli. Pravda, původní termín (rok 2019) by zřejmě dodržen nebyl, nicméně snaha projít se opět lunárním prachem k 50. výročí přistání Apolla 11 v Moři klidu byla chvályhodná. Jeden však míní a druhý mění. O tom, že „výhybku přehodil“ a program téměř potopil Barack Obama, 44. prezident USA (2009—2017), jsme psali v minulém čísle. Je tak paradoxní, že právě za vlády jeho tehdejšího viceprezidenta Josepha R. Bidena Jr. se lidé, potažmo Američan a Američanka (zřejmě tmavé pleti), na Měsíc vrátí. Tedy pokud to NASA stihne do roku 2025. Bidenův předchůdce Donald Trump dal americké kosmonautice nový impuls v podobě programu Artemis, jehož premiéru v těchto dnech můžeme sledovat. Programu, který je mnohem komplexnější, než byl vzpomínaný Constellation. Artemis totiž počítá s velkým množstvím podpůrných, sekundárních misí. Ať už tedy jde o vynesení landeru HLS à la Super Heavy Starship či položení základů přestupní cislunární stanice Gateway pomocí rakety Falcon Heavy. Artemis 1 je zatím „jen“ zkušebním, cca 40denním letem kolem Měsíce s prázdnou kabinou Orion, u něhož, pokud nedopadne perfektně, další takový není naplánován. V kladném případě by však právě tato mise NASA měla otevřít vrátka do nové etapy výzkumu a využití vesmíru. Zopakujme si, co prohlásil Trumpův viceprezident Mike Pence v březnu 2019: „Tentokrát, až na Měsíci přistaneme, tak už tam zůstaneme. A pak použijeme to, co se na Měsíci naučíme, k dalšímu velkému skoku, k vyslání astronautů na Mars.“ Pokud se nestane něco zcela mimořádného, Spojené státy tentokráte na 99 % na Měsíc poletí a postupně tam hodlají vybudovat stálou základnu. Vedení NASA i politiky k tomu vede řada skutečností, přičemž tím hlavním je ambiciózní čínský kosmický program.
Artemis 1 — začátek s problémy Jde o nejočekávanější událost v kosmonautice, pokud nepočítáme fantastické snímky z Webbova teleskopu. První sloka programu Artemis přináší hned několik prvenství. Především nás má po více než půlstoletí dostat zpět na povrch Měsíce. Jde o vůbec první start rakety SLS, první let kosmické lodi Orion a první start z rampy LC-39B od zkušebního letu rakety Ares I seškrtaného programu Constellation. Než se Orion na špici nevyzkoušené superrakety dostal na dráhu k Měsíci, odehrávalo se na mysu Canaveral menší drama. Nešlo o nic menšího než o opětovný a velký únik zkapalněného vodíku z tzv. rychlospojky na 8ʺ potrubí, kterým tato složka paliva proudí z mobilní startovací platformy do potrubí vodíkové nádrže na základním l. stupni rakety. To donutilo řízení letu zastavit odpočítávání 2. pokusu o start v sobotu 3. září. Technický problém tkví v tom, že teplota kapalného vodíku v nádrži je extrémně nízká: −251 °C a ani nejlepší tepelná izolace nemůže zabránit tomu, aby do nádrže postupně neproniklo teplo z okolí. Kapalný vodík pak rychle přechází do plynného skupenství a tlak v nádrži se prudce zvyšuje. Molekula kapalného vodíku tvořená spojením dvou atomů vodíku je přitom jednou z nejmenších známých ve vesmíru. Prosakuje tak i mezerami pro jiné molekuly nepropustnými. Proto se tankování vodíku provádí až na odpalovací rampě, za současného chlazení nádrže kyslíku. A byť konstruktéři použili osvědčené těsnění odvozené od misí raketoplánu, vodík si svou cestu našel. Bylo posléze jasné, že je nutné těsnění vyměnit a celý proces znovu prozkoušet. Dilema spočívalo v tom, že pokud by SLS musela zpět z rampy do montážní budovy VAB, další pokus o start by se mohl konat nikoliv koncem září, ale až v průběhu dalšího startovního okna. Startovní okna vycházejí z neustále se měnící vzájemné pozice Země a Měsíce. To současné se otevřelo 19. září a skončí 4. října. Následující nastane mezi 17. a 31. říjnem. Druhou možností bylo provést opravu včetně kryogenních testů na startovacím komplexu 39B. Technicky je to dokonce jednodušší, protože ve VAB nelze tzv. mokré zkoušky provádět. Zádrhel ovšem spočíval v životnosti baterií napájejících autodestrukční systém rakety, který ji zničil v případě jakékoliv odchylky od plánované trasy. Ty mají omezenou certifikaci životnosti jen na 25 dnů. Záleželo tedy na tom, zda tzv. Východní oblastní velitelství kosmických sil USA (zodpovědné za veřejnou bezpečnost všech startů z Kennedyho kosmodromu na Cape Canaveral Space Force Station) certifikaci prodlouží alespoň do konce září. Space Force totiž už jednou s prodloužením souhlasilo (z 20 na 25 dní), což umožnilo pokusy o start Artemis 1 ve všech možných termínech předchozího období. Jak se zdá, risk vyšel a SLS odstartovala v nejbližším možném termínu.
Je to silné, rychlé, „zbastlené“ a drahé Jak jsme už konstatovali, mise Artemis 1 je prvním zkušebním letem celého programu. SLS je podle NASA dosud nejvýkonnější raketou od doby Saturnu 5. Nezapomínejme však na sovětskou Eněrgii s nosností 100—200 t na LEO (low Earth orbit), pohřbenou i s raketoplánem Buran. Saturn 5 je ovšem „dítětem“ mnoha kompromisů. Jeho čtyři hlavní motory a dva boostery na pevné palivo jsou doslova pozůstatkem z programu raketoplánů. Bohužel, na rozdíl od Space shuttlů nebude žádná část rakety znovupoužitelná, kromě kosmické lodi Orion. A její první start NASA odložila už minimálně 18×. Zatím jde o nosič první verze, tzv. Block l s nosností 95 t na LEO. Druhá, silnější verze Block 1B má mít nosnost 105 t a třetí Block 2 130 t, což ale pořád nedosahuje nosnosti starého dobrého Saturnu 5, jež dosahovala 140 t na LEO. Měl to být levný projekt, využívající už osvědčené technologie. V NASA sice uvádějí, že na rozdíl od jiných kosmických raket byla SLS vyvíjena tak, aby mohla být zdokonalována společně s nástupem dalších technologií a různými cíli misí, ovšem kritici jí vyčítají nikoliv osvědčené, ale zastaralé technologie a obří náklady. Až 83 komponent je totiž použito z projektu Space shuttle, a dokonce i z projektu Apollo. Jak asi kalkuloval cenu hlavní dodavatel Boeing, když dával dohromady tuto skládačku? Co si budeme povídat: integrovat různé starší, byť špičkové technologie do nového stroje je vždy ošemetné. Jen mise Artemis 1 přijde až 4,2 miliardy dolarů, v přepočtu 93 miliard korun. Přitom raketoplány v roce 2011 startovaly za cca půl miliardy dolarů (při započtení inflace, tedy v dnešních cenách!). To je 8× méně. A cena za start raket Falcon 9 od SpaceX se počítá jen v desítkách milionů dolarů (nyní za 67 milionů USD), Super Heavy vyjde na 97 milionů dolarů (2,2 miliardy korun). Pravda, kombinace lodi Starship a nosiče Super Heavy jistě přijde na víc, ale pořád to nebude takový balík. Otázka, jak se bude program SLS dále vyvíjet vedle lodí Starship, ovšem zůstává. Bohužel, koncepce SLS zůstala velmi podobnou dříve vyvíjenému nosiči Ares V, jenž měl ovšem létat pouze v bezpilotní verzi a náklad přebírat až na orbitě kolem Země. SLS má především vynášet kosmickou loď Orion. Navíc snad poslouží i k vynášení jiného užitečného zatížení: některých částí plánované cislunární stanice Gateway, těžkých meziplanetárních sond a ve své nejsilnější variantě i expediční lodě k Marsu. Ares V a SLS se liší hlavně v osazení jiných motorů v centrálním stupni. Abychom byli přesnější, dvoustupňová SLS je složena z centrálního stupně (core stage) se čtyřmi motory RS-25D/E (známé jako SSME — Space Shuttle Main Engine) na vodík a kyslík, které poháněly už orbitery raketoplánů. Samotný centrální stupeň měří na výšku 64,6 m, v průměru má 8,4 m a v prázdném stavu váží 85 275 kg. Jeho nádrž na kapalný vodík dokáže pojmout neuvěřitelné 2 miliony l zkapalněného plynu, zatímco kapalného kyslíku stačí „jen“ 741 941 l. Zatímco raketoplány měly jen tři motory SSME, SLS disponuje čtyřmi. NASA má momentálně k dispozici šestnáct motorů, které z éry raketoplánů zbyly. To vystačí na první čtyři starty. Jejich dodavatel, společnost Aerojet Rocketdyne, získal už roku 2015 od NASA kontrakt na obnovení výroby v lehce inovované verzi, aby byly zajištěny dodávky pro další starty rakety SLS. Na misi Artemis 1 byly použity motory, které sice kromě nového ovladače a softwaru dostaly i dodatečnou izolaci trysek, která je chrání před plameny postranních boosterů, v součtu už ale odlétaly na Space shuttlech 21 misí. Motor sériového čísla 2045, instalovaný v poloze 1 (vlevo nahoře při pohledu zespodu, viz foto), už absolvoval 12 misí v letech 1998 až 2011. Mezi lety, které pomohl odstartovat, byl návrat l. amerického astronauta Johna Glenna do vesmíru (STS-95 Discovery v říjnu 1998) jubilejní 100. let raketoplánu (STS-92) či poslední mise raketoplánu (STS-135 Atlantis 17. července 2011). Motor č. 2056 na pozici 2 (vlevo dole) byl použit ve čtyřech misích raketoplánu. Zúčastnil se instalace přechodové komory Quest pro ISS (STS-104), 4. servisní mise Hubbleova kosmického dalekohledu (STS-109) a obnovených misí po ztrátě raketoplánu Columbia (STS-114 a STS-121). Motor č. 2058 v pozici 3 (vpravo dole), který zlobil při prvním pokusu o start 29. srpna, byl už součástí šesti misí. Podílel se např. na dopravě amerického uzlu ISS Harmony či japonské laboratoře Kibo pro Mezinárodní kosmickou stanici (STS-120 a STS-124) a posloužil poslednímu letu orbiteru Discovery (STS-133). Konečně čtvrtý RS-25 letící na Artemis 1, motor č. 2060, byl použit v rámci tří startů raketoplánů: zásobovacího letu STS-131k ISS a misí STS-127 a STS- -135, na nichž byl nasazen spolu s motorem č. 2045. Tentokrát však šlo o jejich poslední start, s návratem se nepočítá.
S podporou boosterů Asi 6 s po zažehnutí čtyř motorů centrálního stupně byly zažehnuty i dva boční boostery Northrop Grumman na pevné palivo, známé jak Solid Rocket Booster (SRB). Jde o největší a nejvýkonnější motory na tuhé pohonné látky, které kdy byly vyrobeny. Hlavním rozdílem mezi raketoplánem a hardwarem SLS je přidání pátého segmentu pevných pohonných látek do čtyřsegmentového systému používaného u raketoplánu. Použité palivo je totožné: PBAN (polybutadiene acrylonitrile). Boostery narostly do výšky, a je tak k dispozici o 25 % více paliva. Úpravu doznala tryska a modernizací prošla hlavně avionika. Změny umožňují SLS poslat větší hmotnost na oběžnou dráhu Země (LEO) než raketoplán. Pro Artemis 1 byly boostery postaveny rovněž z konstrukcí, které už startovaly s raketoplány. Nejstarší použitou součástí je plášť pomocného motoru I-A. Ten poprvé vzlétl při prvním startu raketoplánu Discovery, STS-41D, v roce 1984! Stejný byl ale použit i při nešťastném posledním startu orbiteru Columbia (STS-107) a naposledy s Discovery na STS-128. SRB urychlovače a hlavní motory vyvinou společně při startu větší tah než kterákoli předchozí americká raketa vypuštěná v historii. Větší startovní tah ale dokázalo vyvinout 32 motorů NK- -15V někdejší sovětské lunární superrakety N1 konstruktéra Sergeje Koroljova, zkoušené na přelomu 60. a 70. let minulého století. Ovšem do vesmíru se nikdy nedostala. Druhý stupeň SLS zvaný ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) disponuje jen jedním motorem RL-10, což je sice inovovaný, ale vůbec nejstarší kyslíko- vodíkový raketový motor, vyvíjený už v 50. letech. Vyroben byl společností Pratt&Whitney pro pohon 2. stupně rakety Saturn I (1. start v říjnu 1961). Posléze byl využíván v urychlovacích stupních Centaur u raket Atlas a Titan (do roku 2005) a dodnes létá v nosičích Atlas V (v 1. stupni je ruský motor RD-180). Kupodivu se s ním počítá i u dalších nosičů. Samozřejmě i u něho došlo k úpravám pro SLS. Zahrnují prodloužení nádrže na kapalný vodík, přidání nádrží s hydrazinem pro trysky RCS (odvozené od SM Apolla), drobné změny avioniky a úpravu odvzdušňovacího a přepouštěcího ventilu na kapalný vodík, díky které je motor RL10 schopen se za letu restartovat neboli se znovu zažehnout. Na výšku měří II. stupeň 13 m a v průměru 5 m.
Orion — kabina pro lunatiky Kosmická loď Orion, která jako jediná přímo navazuje na prezidentem Obamou v roce 2009 zrušený program Constellation, má výšku 3,3 m, v průměru měří 5,02 m a její startovní hmotnost k Měsíci činí 26,5 t. Oproti kosmické lodi Apollo, od které je svým způsobem odvozena, má návratová kabina Orionu o 50 % větší objem a je vyrobena ze slitiny hliníku a lithia. Především však těží z využití nových technologií v IT, elektronice, v zabezpečení životních podmínek i vylepšené tepelné ochrany. Je navržena pro čtyři členy posádky, i když původně měla dopravovat až šest astronautů i na ISS. Při startu se Orion skládá ze čtyř hlavních částí. Na špičce je věžička záchranného systému LAS (Launch Abort System), následuje kónická kabina pro posádku CM (Crew Module) spojená s válcovým servisním modulem SM (Service Module) obsahujícím hlavní pohonný systém lodi. Startovní hmotnost samotné velitelské kabiny CM činí ovšem jen 10 400 kg, přistávací o tunu méně. Orion (oficiálně zvaný Orion Multi- -Purpose Crew Vehicle) byl vyvíjen společností Lockheed Martin původně pro program Constellation a prošel tedy řadou peripetií. To se také odrazilo v nákladech, které mezi lety 2006—2020 spolkly (se započtením inflace) 21,5 miliardy dolarů. Snad je alespoň částečně vyváží fakt, že by velitelská kabina měla být vícenásobně použitelná. NASA si u Lockheed Martin objednala nejméně šest, maximálně ale dvanáct lodí Orion. Jasná je dodávka dalších tří Orionů pro mise Artemis III, IV a V a v letošním fiskálním roce má NASA objednat další tři lodě pro mise Artemis VI až VIII.
ESM — klíčový evropský prvek Pro nás je zajímavé, že servisní modul ESM (European Service Module) byl, jak z názvu vyplývá, vyvinut v partnerství s evropskou agenturou ESA (European Space Agency) na základě evropské nákladní lodě ATV, která létala k ISS. Vyrobila jej společnost Airbus Defence and Space v německých Brémách. Hlavní dodavatel servisního modulu najal v průběhu roku 2013, kdy obdržel zakázku, dalších asi 26 evropských společností z 10 členských států ESA (z Belgie, Dánska, Francie, Německa, Itálie, Nizozemska, Norska, Švýcarska, Španělska a Švédska), aby s vývojem pomohly. „S touto historickou misí se Evropa chystá na Měsíc a je pro nás privilegiem být její součástí po boku NASA,“ prohlásil mj. Josef Aschbacher, generální ředitel ESA. Aschbacher sice popsal roli ESA při dodání ESM jako „skromnou“ ve srovnání se SLS a velitelskou sekcí Orionu, avšak vzápětí hrdě dodal: „... bude to poprvé, kdy se NASA spoléhá na ESA v klíčové části mise, čímž toto partnerství na misi signalizuje novou, významnou úroveň spolupráce.“ Evropský ESM je totiž absolutně nejdůležitější sekcí, která obstarává nejen pohon a manévrování Orionu. Astronautům také dodávkami vody a kyslíku zajišťuje životní podmínky, vyrábí a ukládá elektrickou energii a udržuje teplotu systémů a komponent vozidla. Ve srovnání se servisním modulem, který používal program Apollo, generuje evropský servisní modul přibližně 2× více elektrické energie (11,2 kW proti 6,3 kW). Přesto po naplnění pohonnými látkami, kyslíkem, dusíkem a vodou váží téměř o 40 % méně (15 461 kg proti 24 520 kg Apolla). Má zhruba stejné rozměry (bez trysky motoru měří 4 m, v průměru 4,1 m, oproti 3,9 m u Apolla). Zatímco u předchůdce elektřinu produkovaly kyslíko-vodíkové palivové články, v ESM obstarávají dostatek elektrické energie čtyři fotovoltaické panely, každý o výkonu 2,8 kW. Z tohoto důvodu je i dráha Orionu kolem Měsíce směrována tak, aby byla loď co nejčastěji ozařována sluncem. Hlavním motorem servisního modulu, a tedy i lodě Orion pro Artemis, je motor OMS (Orbital Maneuvering System) od společnosti Aerojet. Také ten byl používán u raketoplánů, jeho historie ovšem sahá až do 50. let minulého století počínaje neúspěšným nosičem prvních družic Vanguard. Posléze sloužil u raket Titan III a Delta II. V aktuální verzi AJ- -10-118K využívá jako palivo aerozin-50 a jako okysličovadlo oxid dusičitý (N2O4). V servisní sekci Orionu při letu Artemis l je nasazen motor AJ10-190, jinak OMS-E sériového čísla 111, který už své odpracoval při 19 misích raketoplánů v letech 1984—2002. Například startoval s první sedmičlennou posádkou (STS-41G — Challenger), poprvé vynesl na oběžnou dráhu Atlantis (STS-51J) a byl při vynesení Hubbleova kosmického dalekohledu v dubnu 1990 raketoplánem Discovery (STS-31). ESA má zatím pro Artemis smluvně zajištěnou dodávku šesti servisních modulů s vyhlídkami na další tři. Ani to není levná záležitost. Jen náklady na první ESM a náhradní díly, které poskytuje ESA pro zkušební let Orionu v misi Artemis l činí cca 1 miliardu dolarů. Ovšem v tomto případě nejde jen o peníze. Jak řekl mj. David Parker, ředitel pro pilotovaný a robotický průzkum ESA: „... jsme na prahu něčeho nového a vzrušujícího. ESM je pro Evropu obrovským krokem vpřed, protože je to poprvé, co jsme postavili kosmickou loď certifikovanou pro pilotované lety. Zkušební let je vzrušujícím a kritickým krokem k přípravě návratu lidí na Měsíc a nakonec ke zřízení stanice Lunar Gateway, která bude od Země vzdálena 1 000× dále než ISS.“ A co je podstatné, dohoda ESA s NASA o dodávkách modulů ESM zaručuje Evropě tři místa astronautů na budoucích lunárních misích. Evropan by tak mohl na Měsíc vstoupit (pravděpodobně) už při letech Artemis IV a V. Současným letem Artemis I je testována raketa SLS a kosmická loď Orion. Za předpokladu, že vše dopadne dobře, se můžeme v roce 2025 dočkat mise Artemis II, která ale s astronauty Měsíc jen několikrát obkrouží, podobně jako Apollo 8 v prosinci 1968. Teprve pak by měl ve stejném či následujícím roce přijít ten slavnostní okamžik, který přistáním poblíže jižního pólu Měsíce naváže na program Apollo. HLS (Human Landing System), tedy vozidlo pro Artemis, už bude v době startu SLS s kosmickou lodí Orion v podobě 50 m vysoké Starship čekat na oběžné dráze Měsíce. Do ní podobně jako v případě Apolla přestoupí dva astronauti (muž a žena v sestavě „black and white“) a stráví na něm asi šest dní. Další návštěvy Měsíce by měly následovat. První výsledky tohoto snažení můžeme sledovat právě v těchto dnech. A s jistým úžasem lze konstatovat, že takto „zbastlená“ superraketa dokáže, byť s jistými problémy, startovat k Měsíci. Raketa, od které si NASA slibuje nemalé perspektivy, včetně expedice na Mars. Držme tedy palce. /Stanislav Kužel/
