Skôr než čo i len jeden astronaut vkročí na Mesiac podľa súčasného plánu NASA v programe Artemis, architektúra misie počíta s minimálne 15 samostatnými štartmi rakiet – a to len na doplnenie paliva do lunárneho pristávacieho modulu, ktorý čaká na obežnej dráhe. Toto číslo sa v zostrihu vysielania štartu takmer nikdy neobjaví, no vypovedá o tom, aká náročná je táto spiatočná cesta, viac než akýkoľvek záber rakety vzlietajúcej z rampy.
Artemis je kampaň NASA na opätovné vyslanie astronautov na Mesiac, ktorá uzatvára medzeru trvajúcu od roku 1972, pričom agentúra plánuje, že súčasťou posádky bude aj prvá žena, ktorá kedy vkročí na povrch Mesiaca. Dostať sa tam znova, o viac než päť desaťročí neskôr, sa ukázalo ako oveľa väčšia inžinierska hádanka, než akou boli pôvodné pristátia na Mesiaci.
Súčasťami tejto hádanky sú nová raketa, kapsula, ktorá už má za sebou letové hodiny, a malá vesmírna stanica postavená tak, aby väčšinu svojej existencie strávila bez posádky na palube. Spolu vysvetľujú, prečo je „návrat na Mesiac" oveľa zložitejšia veta, než sa zdá.
Presne po päťdesiatich rokoch
Keď kapsula Artemis I napokon pristála na vode, dátum nebol náhodný: dosiahla povrch presne 50 rokov na deň po misii Apollo 17, poslednej misii, ktorá priviedla posádku na povrch Mesiaca. NASA však nemusela siahať tak ďaleko do minulosti po hardvér overený v lete. Orion, kapsula v srdci programu Artemis, sa do vesmíru pozrel už roky predtým – počas letu v decembri 2014 na inej rakete, ktorý slúžil výlučne na overenie, či jej tepelný štít dokáže prežiť návrat z hlbokého vesmíru.
Práve táto priepasť medzi kapsulou s náskokom a raketou, ktorá bola od pripravenosti vzdialená ešte roky, ukazuje, odkiaľ väčšina zdržaní programu Artemis skutočne pramenila. Orion bol z veľkej časti overenou technológiou; vozidlo, ktoré ho malo niesť, nebolo.
Raketa, únikový systém a ošúchaná kapsula
Raketa, ktorá napokon vyniesla Orion z rampy, je Space Launch System a jej prvý stupeň sa opiera o hardvér, ktorému NASA už dôverovala: štyri motory RS-25, tú istú rodinu motorov, ktorá tri desaťročia poháňala flotilu raketoplánov.
Na papieri je SLS najvýkonnejšou raketou, aká kedy dostala povolenie niesť ľudskú posádku – pri štarte generuje 39 meganewtonov ťahu, viac než akékoľvek iné nosné vozidlo s posádkou v histórii. Samotný ťah však nie je celý príbeh. Ak sa zohľadní, koľko hmoty dokáže reálne posunúť smerom k Mesiacu, SLS dopraví na lunárnu trajektóriu približne 27 metrických ton, čo je len asi polovica z toho, čo dokázala niesť raketa Saturn V z éry Apolla s užitočným nákladom 48,6 metrickej tony. Väčší motor automaticky neznamená väčšiu dodávku.
Skôr než sa všetok tento výkon použije pri lete s posádkou, NASA najprv testuje únikový plán. Test Ascent Abort-2 bol navrhnutý okolo jedného konkrétneho najhoršieho scenára: či dokáže únikový systém Orionu odtiahnuť kapsulu s posádkou od SLS, ak by počas fázy výstupu, keď je kozmická loď vystavená najväčšiemu aerodynamickému namáhaniu, niečo zlyhalo.
Vesmírna stanica postavená na to, aby lietala prázdna
Keď Orion dosiahne lunárny priestor, plán počíta s tým, že sa napojí na Gateway – stanicu navrhnutú tak, aby sa stala prvým medzinárodným predsunutým stanovišťom, aké kedy vzniklo na obežnej dráhe okolo Mesiaca.
Gateway bude podľa štandardov orbitálnych staníc pomerne skromná – dlhá približne 20 metrov, v porovnaní s približne 50 metrami Medzinárodnej vesmírnej stanice – no napriek tomu je navrhnutá tak, aby na nej posádka mohla žiť aj počas období dlhých až tri mesiace.
Väčšinu času však na palube nikto nebude. Vlastná dráha Gateway okolo Mesiaca ju umiestňuje približne 1 000-krát ďalej od Zeme než stanicu na nízkej obežnej dráhe Zeme, a toto predsunuté stanovište je navrhnuté tak, aby dlhé obdobia fungovalo bez posádky, vrátane starostlivosti o vlastnú údržbu prostredníctvom robotických systémov, kým čaká na príchod ďalšej posádky.
Šesťdňová slučka, nie kruh
Gateway nebude jednoducho krúžiť okolo Mesiaca. Jej plánovaná halo dráha je natiahnutá elipsa s periódou šesť a pol dňa, ktorá sa priblíži až na 7000 km k povrchu Mesiaca, než sa opäť vzdiali do hlbokého vesmíru na približne 70 000 km.
Tento nezvyčajný tvar rieši reálny problém: väčšina rakiet jednoducho nemá dostatok výkonu na to, aby vyletela priamo zo Zeme na povrch Mesiaca a späť v jedinom lete. Namiesto toho má Gateway slúžiť ako prestupný bod – najprv sa dosiahne stanica a potom sa uskutoční samostatný, menší skok na povrch a späť nahor.
Prvé dva moduly, ktoré majú tvoriť stanicu, sú energetický a pohonný modul NASA a obytný modul s názvom HALO, ktorý má tiež niesť komunikačný prenosový systém s názvom Lunar Link a dvojicu európskych prístrojov určených na sledovanie žiarenia.
Prečo si jedno pristátie na Mesiaci vyžiada 15 štartov
Ono číslo pätnásť štartov spomenuté na úvod vyplýva z toho, ako súčasný lunárny pristávací modul získava palivo. Namiesto toho, aby štartoval už plný, je modul navrhnutý tak, aby sa dopĺňal až po dosiahnutí obežnej dráhy, čo znamená, že samostatná raketa-tanker musí opakovane letieť, napojiť sa a odovzdať pohonné látky – ešte predtým, než na palubu vystúpi akákoľvek posádka. Na doplnenie paliva do modulu pre jediný pokus o pristátie s posádkou je potrebných najmenej 15 takýchto štartov, vďaka čomu samotný zostup na povrch pôsobí takmer jednoducho v porovnaní so všetkým, čo sa musí odohrať vopred na obežnej dráhe.
Partneri a ceny
Nič z toho nie je lacné a nič z toho nezvláda NASA sama. Náklady na programy súvisiace s Artemis sa v rozpočtových rokoch 2012 až 2025 odhadujú na približne 93 miliárd dolárov, pričom cena každého z prvých štartov Artemis sa odhaduje na 4,1 miliardy dolárov.
Aby rozložila náklady aj pracovnú záťaž, NASA podpísala nezáväzné Artemisove dohody, ktoré stanovujú zásady pre mierovú spoluprácu vo vesmíre, pričom medzi signatármi sú Kanada a Japonsko popri najmenej 18 ďalších zúčastnených krajinách. Posádka Artemis II toto partnerstvo priamo odráža a spoločným letom predstavuje jeden z doteraz najviditeľnejších medzinárodných výsledkov programu.
Čo sa NASA naučila za dvadsať rokov na ISS
Veľká časť dôvery, na ktorej stojí program Artemis, sa opiera o oveľa bližšie laboratórium. NASA uvádza, že cesta na Mesiac predstavuje približne 1 000-násobok vzdialenosti cesty na vesmírnu stanicu na nízkej obežnej dráhe Zeme – skok, ktorý robí každú rezervu v systémoch podpory života a navigácie oveľa menej zhovievavou.
Táto skúsenosť nie je len posilnením dôvery – priamo pretvorila plány hardvéru. Takmer 20 rokov nepretržitej prevádzky systémov podpory života na palube vesmírnej stanice umožnilo inžinierom prepracovať systémy plánované pre budúce misie na Mars tak, aby sa ich hmotnosť znížila o 36 % – hmotnosť, ktorú by inak bolo treba vyniesť do vesmíru za obrovské náklady.