Program Artemis: Příběh splněných i nesplněných slibů americké kosmonautiky
Program Artemis měl být naplněním dávných vizí o trvalé základně na Měsíci, místo toho se ale potýká s nekonečnými odklady, technickými potížemi i politickými zvraty.
Artemis do značné míry vychází z programu, který v lednu 2004 vyhlásil prezident George Bush Jr. a který tehdy ještě nenesl název Constellation, pouze se hovořilo o nové vizi americké kosmonautiky. Mnohem zajímavější je ohlédnutí za časovým plánem, s nímž tenkrát NASA pracovala: Měl se rozjet vývoj kosmické lodi Orion, menší rakety Ares I pro pilotované lety i supertěžkého nosiče Ares V pro dopravu nákladu. První zkušební let Orionu se chystal na rok 2012, o dva roky později měla následovat mise s astronauty. Na rok 2018 se počítalo s testem Aresu V a lunárního modulu, načež se v roce 2019 – u příležitosti padesátého výročí Apolla 11 – měli lidé vrátit na Měsíc.
Na rok 2020 se plánovaly dvě lunární výpravy s průzkumem lokality pro budoucí stálou základnu, jež měla v následujícím roce začít vznikat ze dvou obytných modulů, k nimž by v roce 2022 přibyl ještě třetí obytný a také první skladovací. Po připojení dalších modulů a dokončení malé továrny na využívání místních zdrojů měl být komplex hotový a od roku 2024 také trvale obydlený. Ano, čtete dobře: Kdyby program Constellation zůstal v původně zamýšlených kolejích, mohli jsme mít dnes na Měsíci trvale osídlenou základnu. Kdyby nebylo kdyby…
Odbočka k asteroidům
Program však vytyčenou cestu opustil už za dob svého vyhlašovatele. Nepodařilo se pro něj získat finance, termíny se staly nereálnými a technické problémy nepřekonatelnými. Není divu, že Bushův nástupce Barack Obama odložil návrat člověka na Měsíc k ledu a nařídil veškeré práce ukončit. Nový velký projekt zahrnoval pilotovaný let na asteroid a důvodů pro takovou misi existovalo několik: Jednak „jsme už na Měsíci byli“, jak pravil Obama, ale šlo také o nevyčíslitelné nerostné bohatství uložené v planetkách a zároveň o potenciální nebezpečí, jež z popsaných objektů pro Zemi plyne. Základ tvořila raketa SLS neboli Space Launch System a kosmická loď MPCV alias Multi-Purpose Crew Vehicle.
První zmíněná se poučila z chyb programu Ares V, zatímco druhá značně připomínala zrušenou loď CEV čili Crew Exploration Vehicle, tedy Orion – a to až do té míry, že přestože pro ni NASA nějakou dobu důsledně používala označení MPCV, záhy se v tichosti vrátila ke starému dobrému Orionu.
Při misi SLS-1 měla loď Orion v prosinci 2017 obletět Měsíc a při SLS-2 v srpnu 2021 zopakovat totéž s posádkou. V srpnu 2022 a 2023 by následovaly dvě 2–3týdenní výpravy do cislunárního prostoru. Mise SLS-5 a SLS-6, jedna nákladní a druhá pilotovaná, měly v roce 2025 zamířit k blízkozemnímu asteroidu.
V roce 2026 se mohl let zopakovat při SLS-7 a SLS-8 a o dva roky později při výpravách s číslem devět a deset. Nemá smysl zde rozebírat technické parametry, například že první raketa SLS měla vzniknout úpravou vnější nádrže ET z raketoplánu. Důležité je, že Donald Trump stočil kormidlo amerického pilotovaného průzkumu vesmíru k Měsíci a v květnu 2019 dostal program svůj dnešní název Artemis. Prezident Joe Biden do něj nezasahoval, takže se práce posunuly o výrazný kus vpřed. Nyní, když se Trump do Bílého domu vrátil, je Artemis zralejší než před lety. I když…
Raketa, která poroste
Po mnoha letech odkladů se nakonec mise Artemis I uskutečnila od 16. listopadu do 11. prosince 2022. Šlo o premiéru nosiče SLS a zároveň o první start jakékoliv superrakety ve 21. století. SLS přitom letěla v základní verzi Block I, využívající mnohé komponenty z programu raketoplánů: například motorové sekce ze strojů Atlantis a Endeavour, hlavní kyslíko-vodíkové motory RS-25 nebo segmenty pomocných motorů na tuhé pohonné látky.
SLS ve verzi Block I, s níž se počítá ještě pro Artemis II a III, zahrnuje druhý stupeň ICPS neboli Interim Cryogenic Propulsion Stage, vzniklý úpravou horního stupně rakety Delta IV. Verze Block IB od Artemis IV dostane výkonnější horní stupeň EUS čili Exploration Upper Stage a Block II od Artemis IX ponese modernizované pomocné motory, které by již mohly využívat kapalné pohonné látky namísto tuhých. Kapacita Blocku I na nízkou oběžnou dráhu dosahuje 70 tun nákladu, k Měsíci pak 27 tun. U Blocku IB jde o 105 tun a 42 tun, zatímco u Blocku II o 130 tun a 46 tun.
Vývoj SLS však provázejí nemalé potíže. Kupříkladu právě horní stupeň EUS má technické problémy a vysoce překračuje předpokládaný rozpočet. Původně se s ním počítalo už pro Artemis II, ale nově poletí až na „čtyřce“. Stejně tak bude muset SLS použít novou mobilní vypouštěcí plošinu ML-2. Stávající ML-1 odbaví jen starty Artemis I až III a následně zamíří do šrotu. ML-2 měla stát 383 milionů dolarů a být k dispozici v březnu 2023. Podle všeho ovšem vyjde až na 2,5 miliardy, s tím že použitelná bude teprve v roce 2029. A to je také nejdřívější termín startu Artemis IV, pokud se nic jiného nezmění.
Nejrůznější průtahy, odklady a posuny termínů jsou ostatně jakýmsi evergreenem mise Artemis. Podle původních plánů měla pilotovaná Artemis II odstartovat v první polovině roku 2024, k čemuž ale nedošlo. Nepodaří se dodržet ani náhradní termín, kterým je podzim roku 2025. Podle aktualizovaného harmonogramu by měla miste Artemis II odstartovat nejdříve na jaře roku 2026.
Když pozlobí tepelný štít
Artemis I původně zahrnovala 124 dílčích cílů, ale protože se je dařilo plnit jako na běžícím pásu, přidala k nim NASA ještě za letu dalších dvacet. Jenže postupně začaly vyplývat na povrch některé problémy: V průběhu mise nastaly potíže s distribucí energie na palubě a vinou pozemního segmentu vypadávala komunikace. Došlo i k nečekanému tavení a erozi kolem tří ze čtyř šroubů, jež spojují návratovou kabinu se servisním modulem a vedou skrz tepelný štít. Nicméně zdaleka největší technický oříšek, který se dlouho nedařilo vyřešit, představovalo odpadávání kousků tepelného štítu.
Ablativní tepelný štít Orionu se zahříváním postupně odpařuje a vzniklý tenký „film“ odvádí teplo pryč. U mise Artemis I však kromě zamýšleného odpařovaní jeho kousky také zhruba na stovce míst odpadly. Přestože situace zůstala v rámci bezpečného limitu, jednalo se o nečekané chování a jeho pochopení trvalo inženýrům NASA dlouho. Šetření nakonec ukázalo, že „pachatelem“ se stal skok lodi během návratu. Orion se před přistáním zanoří do atmosféry, načež se lehce vynoří a znovu do atmosféry vstoupí, aby dokončil přistávací manévr. Snižuje se tak přetížení, tepelné namáhání se rozkládá do delšího časového úseku a zvyšuje se přesnost přistání.
Problém spočíval v tom, že se ve štítu po prvním zanoření do atmosféry naakumulovala energie, takže po vynoření a poklesu namáhání byly v materiálu uvězněny odpařené plyny. A ty zapříčinily rozpraskání a odloupnutí větších kousků. Ironií zůstává, že intenzivnější tvorbu uvězněného plynu způsobilo rozhodnutí o nižší rychlosti vstupu do atmosféry: Uhelnatění materiálu a jeho odpařování se tak odehrávalo pomaleji, než se plánovalo.
Proč se však potenciální komplikace nepodařilo odhalit už před letem? Během vývoje došlo ke změnám ve výrobním procesu štítu i k úpravě geometrie jeho bloků. Dané modifikace se považovaly za nepodstatné, tudíž neproběhly dodatečné testy. U další lodi Orion NASA každopádně tepelný štít nevymění, ale upraví letový profil, aby byl skok kratší a zajistila se větší stabilita zmíněného prvku.
Dvojice lunárních modulů
Jak raketa SLS, tak loď Orion představují přímé dědice programu Constellation, nicméně lunární modul pro výsadek na Měsíci tvoří výhradní doménu programu Artemis. Počítá se přitom dokonce s dvojicí modulů. NASA se jednak rozhodla aplikovat komerční systém a jednak sází na dva dodavatele, podobně jako u nákladních či pilotovaných letů na Mezinárodní vesmírnou stanici. Vychází z logiky, že konkurence je zdravá a také že v případě potíží jednoho z dodavatelů stále zbývá ten druhý.
A tak společnost SpaceX získala kontrakt na lunární modul pro Artemis III a IV, zatímco Blue Origin pro Artemis V, s tím že obě navíc dostaly zakázku na nákladní let se svým modulem: SpaceX má v roce 2032 dopravit na Měsíc hermetizovaný rover a Blue Origin pak v následujícím roce obytný modul.
HLS neboli Human Landing System od SpaceX má přitom značný skluz. Při uzavírání kontraktu v květnu 2021 se hovořilo o pilotovaném lunárním přistání před koncem roku 2024, už tehdy se ovšem termín označoval za nereálný. K jeho vyhlášení došlo pod vlivem Bílého domu, protože Donald Trump tlačil na návrat člověka na Měsíc před koncem svého druhého funkčního období. Prezidentský post sice neobhájil, ale po návratu do funkce má nyní reálnou šanci americké astronauty na lunárním povrchu pozdravit.
Modul společnosti SpaceX se odvozuje z druhého stupně rakety Starship a na zemské oběžné dráze se navíc bude muset natankovat – podle optimistických verzí osmi zásobovacími raketami Starship, podle pesimistických až dvaceti. Nemluvě o tom, že před letem s astronauty se musí odehrát bezpilotní zkouška, což počet startů téměř zdvojnásobuje. SpaceX zatím od dubna 2023 do ledna 2025 uskutečnila sedm testovacích startů Starship. Pokrok, kterého dosáhla, je obrovský, ale ani zdaleka ne tak rychlý, jak by program Artemis potřeboval. Na letošní rok sice firma slibuje 25 zkušebních startů obří rakety a v příštích letech jich mají být stovky, ale uvedená čísla zůstávají přinejmenším s otazníkem.
