O úspěšné cestě indického lunárního modulu Vikram k Měsíci a přistání na jeho povrchu 23. srpna 2023 se psalo v článku před půl rokem. I na jeho úspěch nyní navazuje mise IM-1 firmy Intuitive Machines k Měsíci. Na povrch měla dopravit měsíční modul Nova-C se jménem Odysseus. Jedná se o první americkou misi na povrch Měsíce od konce programu Apollo v roce 1972 a zároveň i první lunární modul soukromé firmy.

Zatím proběhly v posledních pěti letech tři pokusy nevládních subjektů o přistání na Měsíci, které však selhaly. Organizace Astrobotic neuspěla s modulem Peregrine, který v lednu tohoto roku selhal krátce po startu a vynesení na oběžnou dráhu, došlo u něj k úniku paliva. Modul HAKUTO-R M1 japonské firmy ispace dopadl v dubnu 2023 tvrdě na povrch Měsíce. Stejně tak se o povrch měsíce rozbil modul Beresheet izraelské firmy SpaceIL v roce 2019.

Start mise IM-1 firmy Intuitive Machines pomocí rakety Falcon 9 (zdroj Intuitive Machines).

Lunární modul Odysseus mířil k jižnímu pólu Měsíce a jeho cílem byl kráter Malapert A. Přistání mělo proběhnout v lokalitě blízko tohoto kráteru, která je relativně rovinatá a bezpečná a nachází se v kopcovité a krátery hustě pokryté krajině na přivrácené polokouli Měsíce.

Náklad modulu Odysseus

Projekt měsíčního přistávacího modulu je součástí snahy NASA o zapojení soukromého sektoru do měsíčního programu Artemis. Soukromé firmy by se měly zúčastňovat dopravy materiálu i přístrojů k Měsíci i na jeho povrch a celé řady dalších aktivit. Tyto snahy navazují na velice úspěšnou kosmickou činnost takových firem, jako je třeba Space X. Jejich součástí je i iniciativa CLPS (Commercial Lunar Payload Services) soukromé dopravy zásob a přístrojů k Měsíci.

Primárním zákazníkem letu IM-1 je NASA. Náklad přistávacího modulu má šest položek. Jde dominantně o sestavy testující budoucí kosmické technologie. Jsou to dopplerovský lidar NDL (Navigation Doppler Lidar) měřící rychlost a výšku během přistávání kosmického aparátu, kamery SCLPSS (Stereo Cameras for Lunar Plume-Surface Studies) sledující oblak prachu vzniklý při přistávání modulu a palivoměr RFMG (Radio Frequency Mass Gauge) využívající radiofrekvenční metodu k určování hladiny paliva v zásobníku přistávacího motoru při nízké gravitaci. Mise IM-1 je dominantně zaměřena na zajištění realizace bezpečného přistání na povrchu Měsíce v blízkosti pólu.

Měsíční modul Odysseus při přípravě ke startu (zdroj Intuitive Machines).

Dalším nákladem je navigační maják LN-1 (Lunar Node 1), který by v budoucnu pomohl zajistit vybudování měsíčního navigačního systému. Stejně tak tu je koutový laserový odrážeč LRA (Laser Retroreflector Array), který umožňuje pomocí laseru určovat vzdálenost se Země k aparátu. Ty jsou celkem klasickou výbavou aparátů přistávajících na Měsíci. Byly i na indickém modulu Čandraján 3 a japonském modulu SLIM.

Mezi přístroje NASA pro vědecké výzkumy je i zařízení ROLSES (Radio Observations of the Lunar Surface Photoelectron Sheath) pro nízkofrekvenční radioastronomii, která se kvůli ionosféře nedá realizovat na Zemi. Budou měřit nízkofrekvenční radiový šum ze Země, Slunce, samotného přistávacího modulu i šum produkovaný elektrony vznikajícími v měsíčním regolitu interakcí slunečního záření. To pomůže studovat interakci slunečního kosmického záření s povrchem Měsíce a jak bude ovlivňovat radioastronomii na tomto tělese.

Dalších šest položek nákladu je organizací mimo NASA. Jde o umělecké dílo s názvem „Měsíční fáze“, data archív z Galactic Legacy Labs, prototyp lunárního data centra z Lonestar Data Holdings a astronomická kamera, vlastně malý astronomický dalekohled, od společnosti International Lunar Observatory Association, která připravuje vybudování astronomické observatoře na jižním pólu Měsíce.

Další pokročilý komerčně testovaný materiál je přímo součástí modulu. Jde o tepelně reflexní materiál s názvem Omni-Heat Infinity vyvinutý firmou Columbia Sportwear. Materiál je podobný tomu, které tato společnost využívá u bund, aby odrážel tělesné teplo.

Snímek pořízený modulem Odysseus při odletu od Země (zdroj Intuitive Machines).

Šestou položkou je EagleCam vyvinutá studenty Embry-Riddle Aeronautical University. Jde o zařízení velikosti cubesatu 1.5U, které má odhozeno z modulu během přistávání zhruba ve výšce 30 m. Bude pak pořizovat snímky během dopadu poblíž modulu a mohlo by zachytit samotné přistávání modulu. Snímky bude posílat k modulu a ten je přepošle na Zemi. Na projektu se podílely dva tucty studentů a je čistě jejich výsledkem.

Průběh letu měsíčního modulu Odysseus

Mise využila k vynesení do vesmíru raketu Falcon 9 firmy Space X. Let startoval ve čtvrtek 15. února 2024 ze startovacího komplexu 39A. Raketa pracovala opět excelentně a zhruba za tři čtvrtě hodiny se dostal modul na předpokládanou dráhu a navázal spojení s řídícím střediskem.

Zhruba 18 hodin po startu se nejprve v rámci testu krátce spustil hlavní motor využívající metan a tekutý kyslík, který posléze uvedl modul na dráhu k Měsíci a zajišťoval i další změny dráhy včetně konečného přistání. Při opouštění Země pořídil modul několik snímků Země i sama sebe. V průběhu letu k Měsíci byly realizovány dvě korekce dráhy, třetí plánovaná už nebyla potřeba.

Snímek přistávacího modulu Odysseus po uvedení na oběžnou dráhu okolo Měsíce (zdroj Intuitive Machines).

Dne 21. února realizoval hlavní motor přistávacího modulu zážeh o délce 408 sekund, který jej umístil na oběžnou dráhu okolo Měsíce ve výšce 92 km. Rychlost sondy se změnila o 800 m/s a podařilo se ji realizovat s přesností do 2 m/s. Přistávací manévr by plánován na 23:15 SEČ, zhruba hodinu předtím došlo k odkladu zhruba o jednu hodinu, což reprezentuje jeden oblet Měsíce.

K přistání tak došlo až půl hodiny po půlnoci našeho času. Bylo to docela dramatické, delší dobu trvalo, než se po přistání podařilo s modulem navázat spojení. Ale ještě před tři čtvrtě na jednu bylo potvrzeno spojení a úspěšné měkké přistání. Můžeme se tak těšit na obrázky z Měsíce i další data. Průlom v cestě lidí na Měsíc se tak 23. února 2024 podařil a USA je opět na jeho povrchu, a jde o soukromou firmu.

Modul Odysseus pořídil i první snímky Měsíce z oběžné dráhy (zdroj Intuitive Machines).

Výsledky nedávných přistání

Jak bylo detailně popsáno v přehledovém článku, začíná být na Měsíci rušno a plány jsou ještě větší. Zmínili jsme tři nedávné neúspěšné pokusy a teď se podívejme na výsledky těch úspěšnějších

Dne 6. září 2023 byl vypuštěn japonský lunární modul SLIM (Smart Lander for Investigating Moon) s přezdívkou Měsíční odstřelovač. Tu dostal pro vysokou přesnost přistání okolo 100 m. Nakonec přistál dokonce jen s odchylkou zhruba 55 m od cílových souřadnic.

Snímek okolí přistání pořízený kamerou MBC přistávacího modulu s označením povrchových detailů (zdroj JAXA).

Na oběžnou dráhu okolo Měsíce byl uveden 25. prosince 2023. Dne 19. ledna 2024 se mu pak podařilo úspěšně přistát v Moři nektaru jižně od kráteru Theophilus. Japonsko se tak stalo pátým státem, který dokázal měkce přistát na měsíčním povrchu. Před ním se to podařilo USA, Rusku, Číně a Indii.

Modul úspěšně přistál, měl však bohužel nevhodnou orientaci modulu i slunečních baterií. Ležel na boku a panely byly orientovány na západ v opačném směru, než bylo slunce. Zařízení tak pracovalo pouze s využitím akumulátorové baterie. To však bylo možné pouze krátkou dobu. Pak byla elektronika modulu vypnuta, aby nedošlo k úplnému vybití a zničení akumulátoru. Z modulu se podařilo získat všechna technická data o průběhu a sestupu před přistáním. Získaly se snímky navigačních kamer během sestupu i na povrchu Měsíce. Dokonce se podařilo získat i zkušební snímek vícepásmové spektroskopické kamery MBC, než došlo k jejímu vypnutí.

Snímek přistávacího modulu SLIM pořízený vozítkem LEV-2 (zdroj JAXA).

Špatné přistání bylo způsobeno tím, ve výšce 50 m došlo velmi pravděpodobně ke ztrátě tahu jednoho ze dvou hlavních motorů. Palubní software to zaznamenal a snažil se udržet vertikální polohu i s jedním motorem. Parametry se však ocitly mimo povolené limity, a to zřejmě vedlo k přistání v nesprávné orientaci.

Během přistávání byla uvolněna dvě malá měsíční vozítka. Vozítko LEV-1 komunikovalo přímo se Zemí a provedlo šest skoků. Vozítko LEV-2 (SORA-Q) pořídilo snímky přistávacího modulu a umožnila upřesnit jeho orientaci a stav. Bylo vidět, že ztratil jednu z trysek.

Operátoři doufali, že během několika dní po změně polohy Slunce na obloze by mohly být fotovoltaické panely osvětleny a modul by se mohl oživit. Tato možnost se potvrdila a 29. ledna, když mu to umožnila orientace slunce a dopad jeho světla na fotovoltaické panely, přistávací modul obnovil činnost. Spojení však trvalo relativně krátce, protože se blížila měsíční noc.

Závěr

Návrat lidí na Měsíc je v plném proudu a dnes jsme byli svědky jednoho z klíčových průlomů. Na měsíční povrch se vrátily USA a poprvé zde přistál modul soukromé firmy. V následujících dnech se můžeme těšit na nové poznatky nejméně tak zajímavé, jako přinesla japonská mise SLIM.

Umělecká představa přistání modulu Odysseus (zdroj Scott Manley/youtube).

Nakonec se ukázalo, že přistání nebylo bezchybné. Lunární modul Odysseus se při přistání převrátil na bok. Pravděpodobně to bylo kvůli vysoké horizontální rychlosti, která byla 2 m/h. I rychlost klesání byla vyšší, než se předpokládalo, 6 m/h. Jedna ze šesti noh modulu se pravděpodobně zachytila o nějakou terénní nerovnost a modul zaškobrtl. Teď leží na boku, nejspíše se opírá o nějakou skálu, takže není úplně vodorovně. I v této poloze je část slunečních baterií obrácená ke Slunci a modul má energii. Zároveň je část antén schopna udržovat spojení se Zemí. Lze tak získávat z modulu data a je předpoklad, že se několik dní do konce měsíčního dne podaří využít pro realizaci alespoň části plánovaného výzkumu. Operátoři pracují na zlepšení komunikace, aby bylo možné získat co nejvíce dat, zvláště fotografií a dalších dat o stavu modulu a jeho poloze.

Starší přednáška o zahájení nové éry v dobývání Měsíce: