Evropská kosmická agentura (ESA) má v poslední době několik významných „zářezů na pažbě vesmírných projektů“. Například úspěšný start nové těžké rakety Ariane 6, podpis dohody o spolupráci na budoucích komerčních kosmických stanicích se společností Vast a v neposlední řadě odeslání třetího evropského servisního modulu (ESM) pro lunární kosmickou loď Orion mise Artemis III. Servisní modul ESM č. 3 opustil montážní halu firmy Airbus Space v německých Brémách a po 20. srpnu zamířil na Kennedy Space Center (KSC) na Floridě, kde bude podroben celé řadě zkoušek, aby byl spolu s kosmickou lodí Orion připraven k misi Artemis III, jež má po dlouhé době, v roce 2027 či 28, opět dopravit astronauty na povrch Měsíce. Vzhledem k problémům se servisním modulem Boeingovy (orbitální) lodi Starliner jistě není bez zajímavosti, že je to právě Evropa, která agentuře NASA dodává už třetí servisní modul, který je klíčovou součástí sestavy Orionu. ESM se totiž postará o pohon kosmické lodi a zároveň astronautům v pilotní kabině zabezpečí vše, co potřebují — od elektřiny přes vodu až po čistý vzduch a klimatizaci. Pro ESA jde o prestižní příspěvek k návratu lidstva na Měsíc a poukázku na křeslo pro evropského astronauta. Ostatně, hovoříme o třetím ESM, neboť NASA už dva obdobné moduly dostala. První byl úspěšně použit 16. listopadu 2022 při zkušební bezpilotní misi Artemis I, kdy Orion navedl na vzdálenou tzv. retrográdní oběžnou dráhu kolem Měsíce a vrátil jej zpět k Zemi. Druhý prochází na KSC zkouškami před nadcházející pilotovanou misí Artemis II, která by měla proběhnout s podzimem příštího roku. Vypadá to tedy, že dodávky jsou realizovány se značným předstihem, nicméně lety k Měsíci nejsou žádná rekreační projížďka, a nelze tedy nic ponechat náhodě.
Kde se vzal, tu se vzal
Volba na Evropský servisní modul na bázi ATV [automated transfer vehicle, původně Ariane transfer vehicle, byla postradatelná nákladní kosmická loď vyvinutá ESA, používaná pro přepravu vesmírného nákladu v letech 2008—2015; na oběžnou dráhu byla vypuštěna 5×, výhradně nosnou raketou Ariane 5 — pozn. red.] samozřejmě nepadla z nebe. Tyto velké zásobovací lodě byly jedním z hlavních příspěvků Evropské kosmické agentury ESA k projektu Mezinárodní kosmické stanice (ISS). Vývoj započal už v polovině 90. let minulého století, když bylo dohodnuto, že Evropa převezme odpovědnost i za část zásobovacích misí na ISS. To bylo v době, kdy se ISS teprve plánovala! Její první modul Zarja byl z Bajkonuru vypuštěn až v listopadu 1998. ATV měl sloužit jako doplněk už osvědčených ruských náklaďáků Progress a zásobovacích letů tehdy ještě používaných raketoplánů NASA. O měsíc později ESA udělila kontrakt v hodnotě 470 milionů USD společnosti Aérospatiale, která sloužila jako hlavní dodavatel ATV. V té době bylo jasné, že i ATV vznikne v mezinárodní spolupráci, zapojily se např. italská společnost Alenia Spazio, Daimler Chrysler Aerospace či ruská korporace Energija, která mj. dodala i navigační systém Kurs, používaný na Sojuzech a Progresech. V okamžiku zadání zakázky se předpokládalo, že se první let ATV uskuteční v září 2003. Po několika restrukturalizacích a změnách vlastníků se hlavním dodavatelem ATV stala společnost Airbus Defence and Space, která vede konsorcium mnoha subdodavatelů. A většina finálních aktivit se přesunula do německých Brém. Celkem se na výrobě podílelo na 30 firem z 10 evropských zemí a 8 podniků z Ruska a USA. Podle Německého střediska pro letectví a kosmonautiku (DLR) činily náklady na vývoj ATV přibližně 1,35 miliardy eur. Údajně každá kosmická loď ATV stála zhruba 300 milionů USD (bez započtení startovních nákladů). ATV byla poměrně velkou automatickou transportní lodí, která mimo dopravu nákladu na stanici sloužila rovněž ke korekcím dráhy a po vyložení nákladu (podobně jako její následovnice) i k odvozu nepotřebného odpadu, jenž spolu s ní shořel v atmosféře. Na délku měřila 10,3 m a její maximální průměr dosahoval 4,5 m. Rozpětí křídel se solárními panely mělo 22,28 m. Sestavena byla ze tří sekcí: dvě zahrnovaly pohon a aviatiku (dnes shrnuto do servisního modulu) třetí byl nákladní (ICC — integrated cargo carrier). Není bez zajímavosti, že ICC byl zkonstruován na bázi evropského laboratorního modulu Columbus kotvícího u ISS. ATV mohl na stanici dopravit až 7,5 t nákladu (z toho 5 500 kg tzv. suchého nákladu, až 840 kg pitné vody, 100 kg vzduchu, 860 kg paliva [UDMH// N2O4]). Prostor pro náklad skýtal 45 m3, což je 3× více než ruský Progress. Vnitřek byl rozdělen na několik částí včetně osmi zabudovaných skříní. Není bez zajímavosti, že po dobu připojení sloužila tato přetlaková část ATV posádce jako další, dočasný modul stanice. Dvacetitunové ATV vynášela tehdy nejsilnější evropská Ariane 5 a loď dokovala u ruského spojovacího uzlu modulu Zvezda, kde se také mohla připojit na potrubí pro přečerpávání paliva. Jelikož evropský závazek na zásobování stanice zahrnoval pouhé čtyři starty ATV (nakonec jich bylo pět), ESA od samého počátku počítala s tím, že ATV později přepracuje a rozšíří možnosti jeho využití. Objevily se tedy odvozené koncepce, např. nezávislé, automatizované orbitální základny pro technologické experimenty, nebo potenciální modernizovaná verze ATV (CARV — cargo ascent and return vehicle), která by byla vícenásobně použitelná. Kromě toho CARV mohla být cestou pro evropskou pilotovanou kosmickou loď, kterou by vynášela upravená Ariane 5. V programu ATV Evolution šlo také o studii Astrium, která byla součástí samostatné studie ESA zkoumající možnost vývoje pilotované lodě či malé orbitální stanice ze dvou hermetických sekcí ATV v tandemu s Rusy, jež by byla obsluhována loděmi Sojuz. Bohužel, z těchto technicky poměrně snadno realizovatelných plánů, jako v Evropě téměř vždy, z finančních důvodů sešlo. I to je důvodem, proč se v kuloárech ESA o pilotované lodi stále jen hovoří.
Cesta k Orionu
Pregnantně řečeno, spojení Evropy s Orionem pro mise mimo oběžnou dráhou Země bylo sňatkem z rozumu motivovaným snahou ESA nezůstat ve vesmíru po skončení programu ISS, jejíž životnost se tehdy uvažovala v okruhu 15 let, příliš pozadu. Představitelé ESA kývli na šanci podílet se na vývoji a výrobě ESM pro Orion zřejmě i pod tlakem evropského kosmického průmyslu, který je mimo jiné výrobcem modulů pro družicové stanice (viz Columbus u ISS a nyní výroba modulů pro Gateway či soukromou stanici společnosti Axiom). Původní servisní modul Orionu i loď samotnou měla ještě v rámci programu Constelation (zrušený prezidentem Obamou) dodávat společnost Lockheed Martin. Z návratu na Měsíc zbyla jen kosmická loď, která podle Obamy měla létat k asteroidům, protože „na Měsíci jsme už byli“. Rozpočet byl ovšem ve výsledku seškrtán, a tak v lednu 2013 NASA oznámila, že servisní modul založený na pohonné sekci kosmického náklaďáku (automated transfer vehicle) pro Orion zkonstruuje a dodá ESA. Pravda, dohoda byla podepsána už v prosinci 2012 s tím, že ESA postaví servisní modul pro misi Exploration Mission-1. Ta se měla uskutečnit už v roce 2017. Následně, 17. listopadu 2014, podepsala ESA kontrakt s firmou Airbus Defence and Space v hodnotě 390 milionů eur na vývoj a konstrukci prvního servisního modulu, založeného právě na ATV. V roce 2017, po nástupu prezidenta Trumpa, byl celý projekt přepracován a přejmenován na Artemis. NASA dostala nový impuls s tím, že v rámci restrukturalizovaného lunárního programu se USA vrátí na Měsíc a, jak řekl viceprezident Mike Pence, „už tam zůstaneme“. Tehdy se předpokládalo, že se nepilotovaný oblet Měsíce Artemis 1 uskuteční koncem roku 2022 (splněno), pilotovaný oblet Měsíce Artemis 2 v roce 2023 a první přistání na Měsíci po 55 letech Artemis 3 v roce 2024. Velké projekty však zpravidla mívají zpoždění a na Artemis se podepsal mj. i covid. Během tiskové konference 9. ledna letošního roku tak Bill Nelson, administrátor NASA, oznámil, že Artemis 2, „obletová“ mise se čtyřčlennou posádkou kolem Měsíce, se odkládá nejdříve na září 2025, a Artemis 3, první přistání s posádkou, byla odložena na ne dříve než září 2026. Nicméně ESA, konkrétně společnost Airbus Defence and Space v Brémách, dodala první ESM pro Artemis l už na konci roku 2018. Mezitím byl 16. února 2017 podepsán mezi Airbusem a ESA kontrakt v hodnotě 200 milionů eur na výrobu 2. evropského servisního modulu, který bude použit při prvním letu Orionu s lidskou posádkou a o dva roky později, v květnu 2020, členské státy ESA schválily po dohodě s NASA financování ESM pro Artemis 3. Dnes je situace taková, že ESA dodá i moduly ESM-4 a ESM-5. Půjde o podíl účasti ESA na cislunární stanici Gateway, což recipročně umožní tři lety evropských astronautů na oběžnou dráhu Měsíce či na jeho povrch do roku 2030. Jejich realizace už v závodě Airbusu v Brémách probíhá. A jednání se vedou také o dodání ESM pro lety Artemis 7 až 9.
Lepší než Apollo
Evropa ve stavbě ESM uspěla i díky svým předchozím bohatým zkušenostem s vývojem servisního modulu ATV, jenž obsluhoval Mezinárodní kosmickou stanici v letech 2008—2015. Pro výrobu každého exempláře ESM se používá více než 20 000 dílů a komponent, od elektroniky, elektroinstalace, nádrží až po pohonný systém. Součástí jsou i solární panely, systém podpory života, počítače a další sofistikované vybavení. Pro ilustraci: modul obsahuje více než 12 km kabelů. ESM nese čtyři solární panely s celkovým rozpětím 19 m, které budou produkovat 11,2 kW energie. Solární panely ve srovnání s lodí Apollo nahrazují kyslíko-vodíkové palivové články, jeden z nich málem zavinil havárii lodi Apollo 13, mimo jiné z důvodu nižší hmotnosti. Servisní modul má 4,1 m v průměru a 5,2 m na délku. Vybaven je jedním hlavním motorem OMS (orbital maneuvering system) o tahu 26,6 kN (původem z raketoplánů), osmi orientačními tryskami R-4D-11 o tahu 490 N a 24 menšími tryskami RCS o tahu 220 N. Uveze 8,6 t pohonných látek a celková hmotnost pro lunární misi dosahuje 13,5 t včetně 240 kg vody ve čtyřech nádržích, 90 kg kyslíku ve třech nádržích, 30 kg dusíku v jedné nádrži a 8 600 kg použitelného pohonného plynu (helia). Každý ESM začíná svou cestu ve výrobních halách firmy Thales Alenia Space v italském Turíně a nacházejí se v něm díly z mnoha různých evropských států. Italové postaví základní, chcete-li páteřní kostru. Ta nese všechny díly a součástky včetně zmíněné kabeláže, raketových motorů, čtyř nádrží (každá o objemu 2 000 l) na pohonné látky, zásobu vody a vzduchu pro posádku až na 21 dní. Později k ní budou připojeny i čtyři 7m skládací fotovoltaické panely, které by dokázaly energií zásobovat až dvě běžné domácnosti. Například právě odeslaný ESM však od října 2020 dokončovali v německé pobočce v hale firmy Airbus Space v Brémách, kde proběhla kompletace. Jednotlivé díly sem dorazily od 20 firem z více než 10 evropských států. Už začátkem letošního roku byl ke třetímu ESM připojen i jeho hlavní motor OMS. Ten je stejně jako u předchozích modulů veteránem. Má totiž už na svém kontě devět kosmických misí na raketoplánech Challenger, Columbia a Endeavour. NASA má ovšem k dispozici OMS jen pro pět letů Artemis. ESM totiž poté, co navedou Orion na návratovou trajektorii do zemské atmosféry, v této následně, na rozdíl od absolvovaných letů s raketoplány, shoří. ESM jsou holt konstruovány na jedno použití. U pozdějších startů Artemis proto budou OSM nahrazeny modernizovanou verzí vyráběnou firmou Aerojet.
ESM „jen“ třešničkou na dortu?
Evropský servisní modul je nyní esem v rukávu ESA. V tomto směru, i bez vlastní kosmické lodi či stanice, zůstává Evropa kosmickou mocností. Jak ale 14. listopadu loňského roku během hlavního projevu na Space Tech Expo Europe v Brémách řekl Walther Pelzer, generální ředitel Německé kosmické agentury (DLR): „Musíme přizpůsobit naše vize našim schopnostem, zvýšit naše schopnosti a naopak.“ Abychom však nebyli nespravedliví, je třeba uvést, že ESA k projektu Artemis přispívá i dalšími prvky. Mezi její hlavní příspěvky patří mimo jiné i modul I-HAB (international habitation module) pro cislunární stanici Gateway. „USA a NASA bez Evropy na Měsíc nepoletí. Jsme na jiné úrovni, není to jako před 20 nebo 15 lety,“ konstatoval Pelzer. „Evropa je Spojeným státům silným partnerem, jsme silným partnerem v rámci programu Artemis a poprvé i skutečnou součástí hodnotového řetězce, což není postradatelné.“ Zároveň však zdůraznil, že Evropa musí moudře zvolit své vesmírné priority a pracovat na posílení svých schopností, jinak bude čelit překračování svých sil. „Z dlouhodobého hlediska bychom samozřejmě měli být na vysoké úrovni s USA s Čínou a z mého pohledu vlastně nad Indií. Ale v tomto směru musíme být chytří. A to znamená, že musíme přijít s evropskou strategií,“ pokračoval Pelzer. „Spoustě lidí se ale nebude líbit, co teď řeknu. Myslím si, že nemáme rozpočet a nemáme kapacity v průmyslu ani ve vědě, abychom mohli začít hned,“ řekl Walther Pelzer a vzápětí dodal: „Nosná raketa s lidskou posádkou, evropská komerční kosmická stanice, komunikační konstelace a vědecké mise do hlubokého vesmíru… Pokud se pokusíme realizovat všechny tyto projekty najednou, skončíme s průměrnými výsledky.“ Ano, Evropa usiluje o větší autonomii v kosmickém výzkumu. Proto také ESA uzavřela dohodu s firmami Airbus a Voyager Space o využívání komerční kosmické stanice Starlab. A nedávno, 6. června během leteckého veletrhu ILA v Berlíně, podepsala obdobné memorandum se společností Vast o využívání chystané komerční stanice Haven-1. Ta má odstartovat už v příštím roce jako volně létající modul (à la ruský Saljut), který bude obsluhován loděmi SpaceX Crew Dragon. Mohlo by se tak jednat i o možnosti vynést kosmonauty ESA na stanici Haven-1. Nicméně, perspektivně se ESA astronauti mohou těšit i na návštěvu Měsíce, i když v rámci plánovaného obletu Artemis 2 dostal přednost Kanaďan. /Stanislav Kužel/
