Nádherný první start rakety SLS, která je v současné době tím nejsilnějším vesmírným dopravním prostředkem NASA, proběhl v noci z 15. na 16. listopadu 2022 (zdroj NASA).

Přípravu a odložení startu Artemis 1 na konci srpna 2022 jsem popsal v srpnovém článku na Oslovi. Ve středu 16. listopadu se konečně zapálily motory rakety SLS. Ta je v současnosti nejvýkonnějším nosičem NASA. Centrální stupeň na kapalné palivo a pomocné motory na tuhé pohonné látky zaburácely a celý systém se vydal na cestu do vesmíru, na jeho činnost navázal horní stupeň ICPS, který svými zážehy namířil kosmickou loď Orion na dráhu směrem k Měsíci. Po necelých dvou hodinách letu se loď Orion od horního stupně oddělila a mise Artemis I s Camposem, Helgou a Zohar zahájila svoji pouť k našem odvěkému souputníkovi.

Připomeňme, že raketa SLS (Space Launch System) je velmi výkoný systém určený pro dopravu velmi těžkých nákladů i do vzdálenějšího vesmíru. Je to klíčová komponenta měsíčního a meziplanetárního programu NASA, který předpokládá expanzi člověka nejen na Měsíc a Mars. Skládá se z centrálního stupně, dvou urychlovacích stupňů na boku centrálního stupně a horního stupně.

Selfie lodi Orion pořízené kamerou umístěnou na fotovoltaickém panelu lodi (zdroj NASA).

Centrální stupeň má čtyři motory RS-25 spalující vodík z velké nádrže s využitím kyslíku v druhé nádrži. Vodík i kyslík jsou v nádržích v tekuté podobě. Jeho výška je 65 m, průměr 8,4 m a hmotnost v prázdném stavu je něco přes 85 tun. V provozu je zhruba 500 s. Urychlovací stupně jsou dva po stranách centrálního stupně. Jsou na pevné palivo a každý z nich má pět segmentů. Jejich výška je 54 m, průměr 3,7 m a celková hmotnost jednoho je 730 tun. Horní (druhý) stupeň ICPS využívá raketový motor RL-10, který také spaluje tekutý vodík a kyslík. Je možné zmínit, že u mise Artemis 4 se plánuje využít horní stupeň EUS (Exploration Upper Stage) se čtyřmi motory RL-10.

První snímek Měsíce pořízeny CubeSatem AgroMoon (zdroj ASI/NASA).

Vesmírná loď Orion se skládá z velitelské částí (pro posádku) CM (Crew Module) a servisního modulu ESM (European Service Module). První byl vyvinut v USA firmou Lockheed Martin a druhý v Evropské unii. Velitelský modul má startovní hmotnost 10,4 tuny a servisní modul pak 15,5 tuny. Výška je 3,3 m a průměr 5,0 m. Umožňuje dopravovat až šestičlennou posádku do vzdálenějšího vesmíru. Let bez ukotvení ke stanici může probíhat až 21 dní a v případě zakotvení až šest měsíců. Kosmická loď bude operovat úplně mimo ochranou náruč Země, kde je vysoké riziko intenzivní radiace. Proto je extrémní pozornost věnována zajištění ochrany posádky před radiací. A právě testování toho, jak se v tomto směru konstrukce podařila, umožní právě i zmíněné dva dozimetrické fantomy Helga a Zohar.  Podrobněji byla ochrana kosmonautů před radiací rozebrána v dřívějším článku zde.

Selfie lodi společně s naší modrou planetou (zdroj NASA).

Spolu s Orionem bylo vyneseno a vypuštěno směrem do vzdáleného vesmíru i deset CubeSatů. Mají studovat Měsíc, planetky a meziplanetární prostor. Bez problémů funguje polovina z nich, ArgoMoon, Biosentinel, Equuleus, LunaH-Map a OMOTENASHI. Zbytek měl problémy s akumulátory a jeden NEA Scout se dokonce neozval. Původně bylo plánováno třináct těchto sond, ale tři se nepodařilo včas dokončit. Doufejme, že se podaří co nejvíce problémů CubeSatů vyřešit a přinesou nám zajímavé vědecké informace.

Během prvního dne letu proběhla komplexní kontrola všech systémů, včetně rozvinutých solárních panelů, na nichž je i kamera, která umožňuje získávat během letu selfie lodi. Pomocí ní už byla získána celá řada zajímavých fotografií. Došlo ke kalibraci optického navigačního systému i všech kamer. Kromě zmíněné kamery na fotovoltaickém panelu má Orion celou řadu dalších. Lze tak kontrolovat důležité technologické uzly. Druhé korekční zapálení motoru v servisním modulu proběhlo ve čtvrtek 17. listopadu.

Další selfie lodi Orion spolu s Měsícem pořízené kamerou namontovanou na kraji panelu se slunečními bateriemi třetí den letu (zdroj NASA).

V dalším dni se aktivoval systém Callisto vyvinuté firmou Lockheed Martin, který testuje možnosti zjednodušení interakce mezi astronauty a přístroji. Testovalo se i fungování wifi spojení mezi kamerou na fotovoltaickém panelu řídícím systémem sestavy kamer.

Mechanický fantom Campos bude při letu Artemis 1 testovat mechanické namáhání astronautů hlavně při startu a přistání (zdroj NASA).

Dne 20. listopadu dostal let zelenou k uskutečnění těsného průletu nad měsíčním povrchem, vzdálenost by měla být 130 km a realizovalo by se umístění na retrográdní dráhu okolo tohoto tělesa. Vše je tak připraveno na nejzajímavější část celkově více než 25denního letu. Samotný přechod na tuto dráhu a těsný průlet by měl být přenášen NASA živě během pondělí 21. listopadu.

Posádku tentokrát tvoří jen pět členů. Jde o tři fantomy a dva talismany. Jméno Campos dostal mechanický fantom podle Arthura Campose, který byl elektroinženýr NASA a byl klíčovou postavou úspěšného návratu astronautů Apolla 13. K jeho dozimetrickým kolegyním Helze a Zohar se vrátíme za chvíli podrobněji. Kromě nich se letu účastní ještě figurka Snoopyho jako indikátor beztíže a zástupce NASA a také ovečka Shaun jako zástupce ESA.

Helga a Zohar jsou součástí výzkumného programu MARE (Matroshka AstroRad Radiation Experiment), který se zaměřuje na výzkum biologických účinků radiace na člověka. Jde o první možnost tohoto projektu zkoumat radiační podmínky existující mimo ochranu pomocí magnetického pole Země. Volba ženských fantomů je dána tím, že na současné expanzi na Měsíc a dále budou astronautky hrát velmi intenzivní roli. Zároveň je ženský organismus k radiaci daleko citlivější než mužský.

Oba fantomy s pracovníky DLR, mezi kterými je i Karel Maršálek, v popředí je Helga a vzadu Zorah s protiradiační vestou (zdroj NASA/LM/DLR).

Jména byla vybrána s ohledem k významným účastníkům projektu. Zohar je židovské jméno, protože Izrael dodává speciální vesty AstroRad, které zajišťují radiační ochranu kosmonautů. A právě fantom zmíněného jména bude mít tuto vestu, která má hmotnost přesahující 30 kg. Helga je pak typické německé jméno.

Oba dozimetričtí fantomové (tedy spíše fantomky) při přípravě k letu (zdroj NASA/LM/DLR).

Německé centrum pro letecký a vesmírný výzkum DLR (Deutsches Zentrum fűr Luft- and Raumfahrt) je totiž hlavní řešitel zmíněného výzkumu. Přímo v něm pracuje i český výzkumník Karel Maršálek, který nám také poskytl zajímavé informace v diskuzích pod články o daném tématu na Oslovi.

Oba dozimetričtí fantomové (tedy spíše fantomky) při přípravě k letu (zdroj NASA/LM/DLR).

Projekt je však mezinárodní a je do něj zapojena řada dalších institucí z Rakouska, Belgie, Polska, Maďarska, Česka, Řecka, Švýcarska a pochopitelně i USA. Mezi nimi je i náš Ústav jaderné fyziky AV ČR. Kolegové z Oddělení dozimetrie záření jsou dlouhodobě zapojení do dozimetrických sledování na mezinárodní kosmické stanici ISS a nyní i při letu Artemis I.

Rozmístění všech tři fantomů na palubě lodi Orion (zdroj NASA/Lockheed Martin/DLR).

Fantomy, tedy asi správněji fantomky, jsou z materiálů, které simulují složení lidského těla, kostí, jednotlivých orgánů i těch specificky ženských. Tvoří je 38 segmentů. Celkově obsahují fantomy přes 6000 pasivních dozimetrů a 16 aktivních. Ty jsou dodány právě ústavem DLR a další také organizací NASA. Organizace DLR dodala aktivní dozimetr M-42, který váží 250 g a měří 20 cm. Získaná data bude vysílat během letu.

Postupné sestavování antropomorfního dozimetrického fantomu (zdroj DLR).

Stejný dozimetr by měl být využit i při letu měsíčního přistávacího modulu Peregrine, který by měl na měsíčním povrchu přistát v roce 2023.

Pasivní dozimetry umožňují získat prostorové rozložení celkové absorbované dávky. Simulují se i jednotlivé orgány. Aktivní dozimetry pak doplní tuto informaci o časový průběh dávkového příkonu i energetického spektra. Časové rozlišení je 5 minut. Celková hmotnost obou fantomů i s vybavením je 150 kg.

Dozimetrické fantomy umožní otestovat radiační ochranu posádky v lodi Orion v reálných podmínkách. Případně bude možné získaná data využít pro vylepšení. Jde tak o jeden z klíčových projektů potřebných pro úspěch projektu Artemis a bezpečnou práci kosmonautů v těchto extrémních podmínkách. Držme palce, aby let Artemis I skončil úspěšně a otevřel cestu k opětnému návratu člověka na Měsíc.

Dnes již historická přednáška o problematice ochrany kosmonautů před radiací: