Rozložení výskytu ledu na měsíčních pólech pořízené přístrojem Moon Mineralogy Mapper, který měla NASA na sondě Čandraján 1 (zdroj NASA).

V minulém měsíci jsem měl dvě přednášky o využití jaderných zdrojů při kosmické expanzi lidstva. Základní podmínkou pro rozvoj těchto zdrojů, zmiňovanou během obou přednášek, jsou kosmické cíle, které se bez nich neobejdou. A právě návrat na Měsíc nebo průzkum Marsu k takovým cílům patří. Měsíční zařízení totiž musí vydržet i dlouhou měsíční noc, kdy je příslušná část povrchu Měsíce pokrytá tmou bez slunečních paprsků. Ještě důležitější budou tyto zdroje pro základny v blízkosti měsíčních pólů, kde jsou i krátery na jejichž dno sluneční svit nedopadá řadu let. Jejich atraktivita spočívá v tom, že by zde mohly být blízko povrchu zásoby ledu, který by mohl být využit pro měsíční základny. Existenci ledu byla potvrzena pomocí dopadové části indické měsíční orbitální sondy Čandraján 1 a také pomocí přístroje NASA na této sondě v roce 2008. Další pozorování se podařilo také americké oběžnici Měsíce Lunar Reconnaissance Orbiter

Přistávací modul mise Čchang-e 4 (zdroj ChAS).

Čínský měsíční program

Velmi ambiciózní měsíční program má právě Čína. Program nese název čínské mytologické bohyně Čchang-e, která sídlí na Měsíci. První sonda Čhang-e 1 startovala 24. října 2007 a stala se oběžnicí Měsíce. Pořídila velmi kvalitní fotografie a pomohla vytvořit 3D mapu povrchu Měsíce s do té doby nedosažitelným rozlišením. Cílem byla identifikace potenciálních cílů pro budoucí přistání. Metodami dálkového průzkumu se také mapovala přítomnost různých prvků na měsíčním povrchu a hledaly budoucí zdroje surovin. Očekávaná roční doba činnosti byla překročena a sonda úspěšně fungovala až do 1. března 2009, kdy byla navedena na dráhu směrem k povrchu Měsíce, kam dopadla.

Trasa, kterou urazil Nefritový králík na Měsíci (zdroj ChAS)

Sesterská sonda Čchang-e 2 byla vynesena 1. října 2010. Pokračovala v hledání vhodných míst pro přistání následných misí. Po splnění tohoto primárního úkolu se vydala do Lagrangova bodu L2 soustavy Země Měsíc, který leží z pohledu Země 65 000 km za Měsícem a umožňuje sondě v tomto místě udržovat stálou polohu vůči Měsíci i Zemi. Toto umístění plánuje Čína využít pro přenos informací z modulů na odvrácené straně Měsíce na Zemi. Sonda dráhy okolo libračního bodu L2 dosáhla 25. srpna 2011. V dubnu 2012 sonda librační bod opustila a vydala se na cestu k planetce 4179 Toutatis, kolem které úspěšně prolétla v prosinci 2012

Vozítko Nefritový králík mise Čchang-e 3 (zdroj CNSA).

Čchang-e 3 byl první přistávací modul, startoval 1. prosince 2013 a na oběžnou dráhu okolo Měsíce se dostal 6. prosince. Samotné přistání v severozápadní části Moře dešťů jižně od kráteru Laplace F proběhlo 14. prosince. Po 37 letech se podařilo opět přistát automatu na povrchu našeho vesmírného souseda.

Přistávací modul obsahoval i šestikolové vozítko, které dostalo název Jű-tchu. Česky Nefritový králík, který byl mazlíčkem měsíční bohyně. Hmotnost celé sondy i s palivem 3700 kg, bez něj 1200 kg. Samotné vozítko pak mělo 120 kg a přístroje 20 kg. Vybavena je kamerami, spektrometry a radarem k analýze měsíčního povrchu. Elektrickou energii přistávacímu modulu i vozítku dodávaly sluneční baterie. Protože však měly pracovat na Měsíci několik měsíců, musely přežít i dlouhou lunární noc. V té době mohly přejít do úsporného „stand by“ režimu, bylo však třeba jim zajistit teplo. Proto měly zmiňované radionuklidové zdroje tepla využívající plutonium 238 (podrobněji o takových zdrojích energie zde a zde).

Jedna z panoramatických fotografií, které pořídil Nefritový králík (Zdroj ChAS).

Vozítko sjelo na povrch 15. prosince a začalo s průzkumem. Pořídilo fotografie okolí a dokázalo přežít svou první lunární noc mezi 11. až 25. lednem 2014. Objevily se však mechanické problémy způsobené náročností terénu a měsíčních podmínek, které je znehybnily. Ovšek i tak mohlo komunikovat a provádět výzkumy, i když v omezené míře.

Start rakety Dlouhý pochod se sondou Queqiao.

Spojení se s ním dařilo udržovat až do března 2015. Přistávací modul fungoval ještě i v tomto roce. Radarem se například podařilo zjistit, že vrstva regolitu je v přistávacím místě 4 až 6 m hluboká. Je zde bazaltová vrstva stará 3,2 až 1,1 miliard let.

Mise Čchang-e 4.

Pro další výpravu na Měsíc se využil záložní exemplář pro předchozí výpravu. I když byly provedeny některé úpravy. Tentokrát se sonda vydává na odvrácenou stranu Měsíce. Zde zatím žádný pozemský automat nepřistál.

Schéma satelitu Queqiao

Problémem totiž je zajištění spojení, nelze vysílat přímo. Čína tak už v květnu 2018 vyslala retranslační družici, která se usadila v již zmíněném Lagrangeově bodu L2. Satelit Queqiao se dostal na toto místo vzdálené od Měsíce 65 000 km 14 června 2018 a je připraven zajišťovat komunikaci s přistávacím modulem.

Ještě jeden obrázek měsíčního vozítka (zdroj NAOC).

Nic tak nebránilo tomu, aby včera 7. prosince startoval přistávací modul Čchang-e 4. Start rakety Dlouhý pochod 3B proběhl úspěšně a sonda se vydala ke svému cíli. Tím je oblast u jižního pólu, konkrétně kráter Von Kármán v pánvi South Pole – Atkien. Tato pánev je největším impaktním kráterem na Měsíci a dokonce největším známým ve Sluneční soustavě. Má průměr zhruba 2500 km a hloubku až 13 km. Je také nejstarším a mohl by tak obsahovat informace o nejhlubší historii soustavy Země Měsíc. Jde opravdu o velmi atraktivní cíl, jeden z nejzajímavějších, které na Měsíci existují. Přistání se očekává začátkem ledna. Pokud se mise vydaří, půjde opravdu o úplně nový a zlomový počin. Získané výsledky pak budou skutečně klíčové pro pochopení měsíční historie a pokrok v přípravě na návrat člověka na Měsíc. V oblastech blízko pólů by se měl vyskytovat led a tedy zásoby vody.

Start rakety se sondou Čchang-e 4 video ze startu je zde.

Vozítko má panoramatickou kameru, radar skenující povrchové vrstvy, zobrazovací spektrometr ve viditelné a infračervené oblasti pro studium složení povrchových materiálů a zbytkových stop atmosféry. Německo dodalo zařízení pro detekci neutronů a dozimetrii a Švédsko malý analyzátor neutrálních atomů. Tedy sestava, která je schopna poskytnout řadu velmi zajímavých informací. Zároveň sonda obsahuje i kontejner, ve kterém jsou larvy bource morušového a budou se zkoumat možnosti jejich vývoje ve vesmírných podmínkách. Máme se tak opravdu na co těšit.

Návratový modul pro dopravu vzorků z Měsíce byl testován v rámci mise Čchang-e 5T (zdroj NFCC, Wiki, CASC).

Čínská měsíční vize

Další mise by měla startovat již příští rok. Mise Čchang-e 5 by měla přistát na Měsíci a dopravit odebrané vzorky z jeho povrchu. V roce 2014 už Čína testovala návratové operace při přistávání kontejneru se vzorky na Zemi v rámci mise Čchang-e 5T. Podobný úkol by měla mít i sonda Čchang-e 6, která by měla startovat v roce 2020. V dalších letech by pak měly přistávat moduly na pólech v rámci misí Čchang-e P1 a Čchang-e P2. Cílem jsou pak pilotované mise na Měsíc v třicátých letech. Nejen Čína se pokouší o dobytí Měsíce, o zahájení prací a výzkumu na Měsíci se snaží NASA i ESA. Evropská organizace i kvůli tomu zahájila vývoj nových radionuklidových zdrojů využívajících americium 241. Zdá se, že následující léta budou na Měsíci a v jeho okolí velmi rušná. V přespříštím roce by se měla k Měsíci vydat, zatím v automatickém režimu, loď NASA Orion. Dozimetrii na palubě budou zajišťovat i kolegové z Oddělení dozimetrie záření ÚJF. Rád bych se tématu návratu na Měsíc a nutnými technologiemi pro ně věnoval v sérii článku na Oslovi.

Video: Start rakety se sondou Čchang-e 4