Loď snů, nová superraketa i lunární modul: Čína skládá kosmickou sestavu, která má vrátit lidstvo na Měsíc

Když Čína v roce 2004 představila logo svého lunárního programu, obsahovalo také dvojici lidských stop. Mělo jít o jasné poselství, kam veškeré úsilí země směřuje. Nikdo jej však tehdy nebral vážně – natož pak vyslání pilotované mise na Měsíc do roku 2030. Vždyť v té době ještě žádný automat „made in China“ ani neopustil zemskou orbitu…

Jenže dnes je všechno jinak: Lidnatý asijský stát na lunární povrch sebejistě míří a kdysi neotřesitelná Amerika se bojí o svou pozici ve 21. století. Že jsme na Měsíci už byli? Ano, naposledy před 53 lety. Ale více než čtyři pětiny obyvatel planety se narodily až po návratu Apolla 17, takže pro ně půjde o něco zcela nového. V režii Čínské lidové republiky.

Loď splněných snů

Pro dopravu kosmonautů na orbitu, kdy se střídají v pravidelných půlročních směnách na stanici Tchien-kung (Tiangong), dnes Čína využívá loď Šen-čou (Shenzhou). Ta jí umožnila vyslat první piloty na oběžnou dráhu, osídlit experimentální stanice a dnes i národní orbitální komplex. Nicméně svá nejlepší léta má již za sebou: Vždyť poprvé zamířila do vesmíru v listopadu 1999, takže navzdory veškeré modernizaci jde o více než tři dekády starou konstrukci a technologii.

Netýká se to přitom pouze cest na Měsíc, ale také návštěv stanice: Čína ji chce zvětšit a její stálou posádku rozšířit až na sedm členů. A tady už Šen-čou přestane stačit, proto se vyvíjí nová Meng-čou (Mengzhou), což v překladu znamená „loď snů“.

Skládá se z kabiny pro posádku a servisního modulu, sestava má hmotnost 21,6 tuny, maximální průměr 4,5 metru a délku 8,8 metru, z čehož na hermetizovanou kabinu připadá 3,3 metru. Plánuje se i verze se zkráceným servisním modulem a s hmotností okolo 14 tun pro lety na nízkou oběžnou dráhu, jež by měla pojmout až sedm kosmonautů, ačkoliv zde se zdroje různí.

Kabina má být použitelná opakovaně, údajně až desetkrát. Zahrnuje přitom mnoho inovativních technologií, včetně dotykových obrazovek či systému dovolujícího propojení s „oblékatelnou elektronikou“. Její orientační motory využívají netoxické jednosložkové palivo, což zvyšuje bezpečnost kosmonautů a snižuje nároky při opakovaném používání lodi.

Servisní modul disponuje kyslíko­vodíkovými články pro získávání energie, přičemž jde o jejich první známé nasazení v čínském kosmickém programu. Vznikající odpadní produkty v podobě vody a kyslíku pak využívají kosmonauti v kabině. Kromě toho nese servisní modul sluneční baterie, akumulátory, stabilizační počítačový systém včetně senzorů, nádrže paliva a okysličovadla pro systém orientačních motorů i kvarteto motorů hlavních a systém tepelné regulace pro správné zahřívání či chlazení.

První zmenšený a silně zjednodušený model lodi o výšce 2,3 metru, průměru 2,6 metru a hmotnosti 2 600 kg letěl v červnu 2016 na raketě CZ-7 neboli Čchang-čeng (Changzheng), v překladu „dlouhý pochod“. Mnohem vyspělejší prototyp pak odstartoval v květnu 2020 na CZ-5.

Při uvedené misi se otestoval vstup do atmosféry rychlostí blížící se druhé kosmické, což je neklamné znamení hlavního účelu zařízení – vracet se s posádkou od Měsíce. Letos má letět kompletní loď a podle některých zdrojů by mohla v automatickém režimu navštívit stanici Tchien-kung, byť zatím absolvovala „jen“ test záchranného systému. V roce 2027 pak může svézt první kosmonauty.

Nejvznešenější raketa

Velký úkol vyžaduje velkou raketu. Podle původních plánů mělo jít o CZ-9, jakousi čínskou obdobu amerického Saturnu V či SLS alias Space Launch System. Devítka v názvu upozorňuje na její výjimečné postavení, neboť v tradičním čínském učení feng-šuej se jedná o číslo nejvyšší vznešenosti, vyhrazené pouze císaři.

Poprvé se superraketa CZ-9 s kapacitou 140 tun nákladu veřejně prezentovala v roce 2006, kdy už ovšem práce na ní několik let běžely. Týkalo se to například motoru YF-650 na kapalný kyslík a kerosin, který vznikal od roku 2000. Dle prvotního záměru měla mít CZ-9 třístupňovou konstrukci a de facto koncepčně kopírovat Saturn V, tedy první stupeň na kerosin a kapalný kyslík, druhý a třetí pak na kapalný vodík a kyslík. Uvažovalo se též o dvoustupňové variantě se čtyřmi pomocnými motory na tuhé pohonné látky – Čína zkrátka dlouho hledala optimální řešení.

Nakonec ovšem lidová republika nosič CZ-9 ve svém lunárním programu opustila. V roce 2021 totiž zaznělo, že bude raketa do značné míry kopírovat projekt Starship firmy SpaceX, a to silně šalamounsky: Nejprve bude opakovaně použitelný první stupeň a po nějakém čase i druhý, s tím že v případě potřeby budou oba použitelné jednorázově, což zásadně navýší nosnost. Dokonce se pracuje na dvou verzích obou stupňů, jednak na kerosin a kapalný kyslík, jednak na metan a kapalný kyslík. První má být k dispozici rychleji, druhý je perspektivnější.

Celé úsilí má jeden háček, a sice že k poslední známé změně projektu došlo v roce 2023. Vývoj „starshipové“ CZ-9 však i při maximálním tempu potrvá zhruba deset let, takže pro dosažení cíle v roce 2030 zůstává raketa mimo hru.

Dlouhý pochod číslo 10

Čína bedlivě sleduje vývoj v ostatních zemích, a to úspěšné projekty i slepé uličky. Už zhruba před dekádou vyhodnotila Starship jako potenciálně zajímavý koncept a začala připravovat transformaci CZ-9. Zároveň se rozjel vývoj CZ-10, která bude lunární program zajišťovat v prvních letech.

Půjde o třístupňovou raketu a její základ utvoří trojice spřažených prvních stupňů, podobně jako třeba u Falconu Heavy. Každý ze tří bloků ponese sedm motorů YF-100K na kerosin a kapalný kyslík, které dnes najdeme u CZ-5, 6, 7 i 8. Celkem se tedy bude jednat o 21 kusů. Druhý stupeň dostane do vínku dva YF-100M čili verzi upravenou pro použití ve vakuu a třetí stupeň bude mít trojici kyslíkovodíkových YF-75E.

Raketa o výšce 88,5 metru a startovní hmotnosti 2 187 tun nabídne kapacitu 70 tun na nízkou dráhu nebo 27 tun na dráhu translunární, stejně jako SLS ve verzi Block I. Pro lety na nízkou orbitu bude k dispozici ve dvoustupňové verzi a jen s jedním blokem v prvním stupni, nikoliv se třemi. První stupně mají být opakovaně použitelné: Přistávat budou sice motoricky jako v případě Falconu 9, ale ne na podvozek. Čína počítá se zachytáváním do natažené sítě kabelů, což je systém méně náročný na přesnost a díky absenci podvozku také výrazně lehčí.

Lunární modul po čínsku

Máme loď, máme raketu – a poslední dílek do skládačky lunárního pilotovaného programu tvoří přistávací modul. Jeho poetický název v překladu zní „náruč Měsíce“, tedy Lan-jüe (Lanyue), a veřejně se představil před dvěma lety s tím, že už jde o téměř finální podobu. Má hmotnost okolo 26 tun, což zahrnuje i brzdicí stupeň, který poslouží k navedení na lunární orbitu i k uskutečnění větší části přistávacího manévru. Zhruba 15 km nad povrchem se přitom odhodí a dál bude pokračovat jen vlastní modul s posádkou. Pomocí kvarteta motorů YF-36 pak měkce dosedne v určené oblasti a po 6–48 hodinách odstartuje zpět na oběžnou dráhu k setkání s lodí Meng-čou.

Modul ponese i 28 menších motorů stabilizačního a orientačního systému, ale žádné další technické detaily o něm neznáme. Víme jen, že Čína při jeho vývoji dosáhla obrovského pokroku. Například loni v srpnu zveřejnila, že na gigantické konstrukci vysoké 140 metrů – která už dřív posloužila ke zkouškám dosednutí sondy Tchien-wen (Tianwen) na Marsu i automatů Čchang-e (Chang’e) na Měsíci – otestovala integrované přistání a start modulu Lan-jüe. Ověřily se tak motory a jejich vypnutí při kontaktu s povrchem, řídicí systémy, kompatibilita subsystémů apod.

Konstrukce umožňuje eliminovat pět šestin gravitace, takže simuluje tu lunární. A přestože se spousta vlivů jako odpor atmosféry zachovává, jde o velmi věrnou nápodobu přistání na Měsíci. Kromě toho Lan-jüe v poslední době absolvoval rozsáhlé mechanické testy, stejně jako přípravu na delší pobyt na lunární orbitě, kde bude čekat na přílet kosmonautů v lodi Meng-čou.

Skafandry, rovery, stanice

Na stanici Tchien-kung dnes Čína používá skafandry Fej-tchien (Feitian) neboli „sokol“, před dvěma lety ale představila verzi Fej-tchien 2 pro lunární prostředí. Později zaznělo, že má oblek název Wang-jü (Wangyu), což znamená „výhled od vesmíru“. Skafandry prezentovali Čaj Č’-kang, první čínský kosmonaut, který v roce 2008 uskutečnil výstup do otevřeného prostoru, a Wang Ja-pching, první čínská kosmonautka, jež tutéž operaci provedla v roce 2021. Poprvé přitom letěla o osm let dřív jako historicky druhá Číňanka.

Jelikož skafandry existují ve verzi pro obě pohlaví, mise na Měsíc zjevně nebude jen pánskou jízdou. Technické detaily obleků však Čína nezveřejnila, známe jen obecné parametry: Jedná se o použití vysoce odolných materiálů pro lunární prostředí, o výrazně lepší pohyblivost a v neposlední řadě o nižší hmotnost.

Na podzim roku 2024 představila lidová republika i dvě varianty nehermetizovaného vozidla, které budou kosmonauti využívat k výjezdům do vzdálenějších lunárních lokalit. Zvítězila verze Tchan-suo (Tansuo), připravovaná agenturou CNSA, a zatím se nachází ve stadiu prototypu a pozemních zkoušek. Není totiž kam spěchat, neboť součástí přinejmenším prvního přistání se zřejmě nestane.

Už v roce 2018 pak Čína prezentovala jednak větší hermetizované vozidlo, jež by mělo umožnit dlouhodobé výjezdy až do vzdálenosti stovek kilometrů od místa přistání; a jednak stanici na lunární orbitě s pracovním označením „čínská Gateway“, protože má jít o jakousi obdobu mezinárodní Lunar Gateway. Ani v tomto případě ovšem žádné bližší informace o zmíněných projektech nemáme.

Jízdní řád pro Měsíc

Podle předběžných informací plánuje Čína premiérový start rakety CZ-10B na letošní červenec. Půjde o dvoustupňovou verzi určenou pouze pro lety na nízkou oběžnou dráhu a plány počítají se záchranou prvního stupně z moře. Rok poté absolvuje premiéru třístupňová verze s trojicí spřažených prvních stupňů, s níž se počítá pro lunární pilotovanou misi.

Na rok 2029 se plánují dva bezpilotní starty CZ-10, s tím že při prvním z nich nasměruje raketa k Měsíci modul Lan-jüe i s brzdicím stupněm, který ho navede na vyčkávací oběžnou dráhu. O několik týdnů či měsíců později se pak k zemskému souputníkovi vydá lunární verze lodi Meng-čou, pomocí vlastních motorů vstoupí na jeho orbitu a začne stíhat modul, aby se s ním spojila.

Následně se plavidla oddělí a modul přistane na povrchu, načež se po několika hodinách vrátí na oběžnou dráhu a znovu se s mateřskou lodí spojí. Je pravděpodobné, že také odebere vzorky hornin a v automatickém režimu je přenese do návratového plavidla. Poté bude Lan-jüe odhozen, zatímco Meng-čou zamíří k Zemi, krátce před vstupem do atmosféry odhodí servisní modul a nakonec přistane na padácích.

Pokud popsaná testovací mise uspěje, tak se v roce 2030 zopakuje – s tím rozdílem, že tentokrát do lodi Meng-čou usednou tři kosmonauti a dva z nich sestoupí v modulu Lan-jüe na lunární povrch.