Než podle současného plánu NASA Artemis vkročí na Měsíc jediný astronaut, počítá architektura mise nejméně s 15 samostatnými starty raket, a to jen kvůli doplnění paliva do měsíčního přistávacího modulu čekajícího na oběžné dráze. Toto číslo se v sestřihu vysílání ze startu objevuje jen zřídka, přitom vypovídá o skutečné náročnosti této cesty zpět víc než jakýkoli záběr rakety odlétající z rampy.
Artemis je kampaň NASA, jejímž cílem je znovu postavit astronauty na Měsíc a zaplnit tak mezeru, která trvá od roku 1972, přičemž agentura plánuje, že součástí posádky bude i první žena, která kdy vkročí na povrch Měsíce. Návrat tam po více než pěti desetiletích se ukázal jako mnohem větší technická hádanka, než kdy byla samotná původní přistání na Měsíci.
Součásti této hádanky zahrnují novou raketu, kapsli, která už má za sebou letové hodiny, a malou vesmírnou stanici postavenou tak, aby většinu své existence strávila bez posádky na palubě. Dohromady vysvětlují, proč je „návrat na Měsíc“ mnohem složitější věta, než jak zní.
Přesně padesát let ode dne
Když kapsle Artemis I nakonec dosedla na hladinu, datum nebylo náhodou: přistála přesně 50 let ode dne, kdy proběhla mise Apollo 17, poslední mise, která na povrch Měsíce dopravila posádku. NASA přitom nemusela hledat prověřenou techniku tak daleko v minulosti. Kapsle Orion, srdce programu Artemis, měla za sebou let do vesmíru už o roky dříve – šlo o let v prosinci 2014, na jiné raketě, jehož jediným účelem bylo ověřit, zda tepelný štít přežije návrat z hlubokého vesmíru.
Právě tato mezera mezi kapslí s náskokem a raketou, která byla ještě roky od připravenosti, ukazuje, odkud většina zpoždění programu Artemis skutečně pramenila. Orion byl z velké části ověřenou technologií; vozidlo, které jej mělo vynést, nikoli.
Raketa, únikový poklop a kapsle, co už něco najezdila
Raketa, která nakonec vynesla Orion z rampy, se jmenuje Space Launch System a její první stupeň se opírá o techniku, které NASA už důvěřovala: čtyři motory RS-25, tedy stejnou motorovou řadu, která tři desetiletí poháněla flotilu raketoplánů.
Na papíře je SLS nejvýkonnější raketou, jaká kdy byla schválena pro let s lidskou posádkou – při startu generuje 39 meganewtonů tahu, což je víc než u jakéhokoli jiného nosiče s posádkou v historii. Samotný tah ale není celý příběh. Když se zohlední, kolik hmoty dokáže raketa skutečně dopravit směrem k Měsíci, dodá SLS na měsíční dráhu zhruba 27 tun, tedy jen zhruba polovinu toho, co dokázala raketa Saturn V z éry Apollo se svým užitečným zatížením 48,6 tuny. Větší motor automaticky neznamená větší náklad.
Než se veškerý tento výkon použije při letu s posádkou, NASA nejprve otestuje únikový plán. Test Ascent Abort-2 byl navržen kolem jednoho konkrétního nejhoršího scénáře: zda dokáže záchranný systém Orionu při startu odtáhnout kapsli s posádkou od SLS, pokud dojde k selhání ve chvíli vzletu, kdy je kosmická loď vystavena nejvyššímu aerodynamickému namáhání.
Vesmírná stanice postavená k tomu, aby létala prázdná
Jakmile Orion dorazí do měsíčního prostoru, plán počítá s tím, že se připojí ke stanici Gateway, která má být navržena jako první mezinárodní základna, jaká kdy byla postavena na oběžné dráze kolem Měsíce.
Gateway bude podle měřítek orbitálních základen skromná – přibližně 20 metrů dlouhá, zatímco Mezinárodní vesmírná stanice má kolem 50 metrů – přesto je navržena tak, aby na ní posádka mohla žít v úsecích až tří měsíců.
Většinu času však doma nebude nikdo. Vlastní dráha Gateway kolem Měsíce ji umísťuje zhruba 1 000krát dál od Země než stanici na nízké oběžné dráze Země a základna je navržena tak, aby fungovala dlouhé úseky bez posádky, včetně toho, že si díky robotickým systémům bude sama zajišťovat údržbu, zatímco čeká na příjezd další posádky.
Šestidenní smyčka, ne kruh
Gateway také nebude jednoduše obíhat Měsíc po kruhové dráze. Její plánovaná haló dráha je natažená elipsa dlouhá šest a půl dne, která se přiblíží až na 7000 km k povrchu Měsíce, než se opět vzdálí do hlubokého vesmíru zhruba na 70 000 km.
Tento neobvyklý tvar řeší reálný problém: většině raket prostě chybí výkon na to, aby v jediné cestě doletěly rovnou ze Země až na povrch Měsíce a zpět. Gateway má naopak fungovat jako přestupní bod – nejprve doletět ke stanici a teprve pak podniknout samostatný, menší skok dolů na povrch a zpět nahoru.
První dva moduly, které mají stanici tvořit, jsou energetický a pohonný prvek NASA a obytný modul nazvaný HALO, který má také nést komunikační relé zvané Lunar Link a dvojici evropských přístrojů určených ke sledování radiace.
Proč jedno přistání na Měsíci potřebuje 15 startů
Ono číslo patnácti startů zmíněné v úvodu vyplývá z toho, jak současný měsíční přistávací modul získává palivo. Místo toho, aby startoval už plný, je modul navržen tak, aby se doplňoval až po dosažení oběžné dráhy, což znamená, že samostatná tankovací raketa musí opakovaně vzlétnout, připojit se a předat pohonné látky – a to ještě předtím, než na palubu vůbec vystoupí posádka. Jen na doplnění paliva do modulu pro jeden pokus o přistání s posádkou je potřeba nejméně 15 takových startů, takže samotný sestup na povrch vypadá téměř jednoduše ve srovnání se vším, co se předtím musí odehrát na oběžné dráze.
Partneři a cenovky
Nic z toho není levné a nic z toho nezvládá NASA sama. Programy spojené s Artemis by měly ve fiskálních letech 2012 až 2025 stát zhruba 93 miliard dolarů, přičemž každý z prvních startů Artemis je odhadován na 4,1 miliardy dolarů.
Aby rozložila náklady i pracovní zátěž, podepsala NASA nezávazné Artemisovy dohody, které stanovují zásady mírové spolupráce ve vesmíru; mezi signatáři jsou mimo jiné Kanada a Japonsko a dále nejméně 18 dalších zúčastněných zemí. Posádka Artemis II toto partnerství přímo odráží – její společný let je zatím jedním z nejviditelnějších mezinárodních výsledků programu.
Co NASA naučilo dvacet let na ISS
Velká část důvěry, na které Artemis staví, pramení z mnohem bližší laboratoře. NASA upozorňuje, že cesta na Měsíc znamená zhruba 1 000krát větší vzdálenost než cesta na stanici na nízké oběžné dráze Země – skok, který dělá každou rezervu v systémech na podporu života i navigaci mnohem méně shovívavou k chybám.
Tato zkušenost není jen posílením důvěry – přímo přetvořila i plány na hardware. Téměř 20 let nepřetržitého provozu systémů na podporu života na palubě vesmírné stanice umožnilo inženýrům přepracovat systémy plánované pro budoucí mise na Mars tak, aby se jejich hmotnost snížila o 36 procent – tedy o váhu, kterou by jinak bylo nutné vynést do vesmíru za obrovské náklady.