Umělecké zobrazení přistávacího modulu Čchang-e 6 po přistání na odvrácené straně Měsíce (zdroj CCTV).

Intenzita návratu na Měsíc se v posledních letech zrychluje. Základním rozdílem oproti první etapě cesty lidstva na Měsíc je to, že nyní jde o velmi širokou frontu, do které se zapojuje celá řada států i soukromých institucí. Sledujeme tak měsíční mise Japonska, Číny, Indie, ale i menších států, jako je Izrael. Nedávno jsme drželi palce při přistávání prvnímu soukromému přistávacímu modulu na měsíčním povrchu (zde a zde). Miniaturizace a miniaturní satelity CubeSaty, které mohou být vypouštěny jako přívažek k velkým nákladům zpřístupňují i prostor okolo Měsíce pro širší komunitu. Je to umožněno zefektivněním a snížením ceny vynášení nákladů na okolozemskou dráhu i dále k Měsíci. Zároveň probíhá intenzivní mezinárodní spolupráce, která by měla vyvrcholit vybudováním hned dvou mezinárodních lunárních základen.

Čínský lunární program

Jedním z klíčových hráčů s velmi ambiciózním lunárním programem se stala Čína. Její snaha se v současnosti dostává do své čtvrté fáze. V první fázi se realizovaly dvě družice Měsíce Čchang-e (Chang´e) 1 a 2, které zkoumaly jeho geologické složení. Sonda Čchang-e 1 byla vypuštěna 24. října 2007 a od 5. listopadu 2007 do 1. března 2009 zkoumala povrch a okolí Měsíce. Toho dne byl realizován její řízený dopad na měsíční povrch. Sonda Čchang-e 2 startovala 1. října 2010. Důkladné poznání geografie a geologie Měsíce byla klíčová pro úspěch dalších fází. Z dat nasbíraných pomocí těchto sond byla vytvořena geologická mapa v měřítku 1:2,5 milionu. Tato velmi detailní mapa Měsíce získaná pomocí první fáze programu Čchang-e se nachází zde. Jde o jednu ze zatím nejpodrobnějších map.

Druhá fáze byla zaměřena na měkké přistání na měsíčním povrchu a průzkum jeho vlastností a složení. Sonda Čchang-e 3 přistála 14. prosince 2013 v Moři dešťů (Mare Imbrium). Reálné místo přistání bylo zhruba 40 km od plánovaného, které bylo vybráno pomocí předchozích orbitálních misí. Kromě přistávacího modulu se v této misi na povrch Měsíce dostalo o vozítko Jutu (Yutu). Vozítko vydrželo pracovat až do roku 2015, i když se postupně snižovaly jeho schopnosti výzkumu. Modul, využívající malé tepelné radionuklidové zdroje, v omezeném režimu pracoval i ve dvacátých letech.

Sonda Čchang-e 4 se vypravila na odvrácenou stranu Měsíce. Pro zajištění spojení bylo potřeba zajistit retranslační družici na měsíční orbitě. V tomto případě to byla družice Čchüe-čchiao (Queqiao) 1. Přistávací modul Čchang-e 4 se dostal na měsíční povrch 3. ledna 2019 v kráteru Von Kármán v bazénu Aitken v blízkosti jižního pólu Měsíce (zde a zde). Spolu s přistávacím modulem se na povrch Měsíce dostalo vozítko Jutu 2. Šlo o první přistání lidského zařízení na odvrácené straně Měsíce. I v tomto případě přístroje přistávacího modulu i malého lunochodu Jutu 2 dlouhodobě dodávají data z měsíčního povrchu.

Třetí fáze programu byla zaměřena na automatickou dopravu vzorků měsíčních hornin do pozemských laboratoří (zde). První misí této fáze byl v říjnu 2014 technický let Čchang-e 5-T1, který úspěšně otestoval návratovou sestavu, a hlavně průchod návratového pouzdra atmosférou. Let Čchang-e 5 odstartoval 23. listopadu 2020. V tomto případě šlo o sestavu ze čtyř částí. Jedna je orbitální, která funguje na oběžné dráze okolo Měsíce. Druhá je přistávací modul, který na měsíční povrch dosedl 1. prosince 2020. Třetí pak přepravila vzorek z povrchu Měsíce na měsíční orbitu, kde vzorky předala do poslední části, která dopravila měsíční horniny na Zemi. Čína tak byla teprve druhým státem, který po bývalém Sovětském svazu realizoval asutomatickou dopravu měsíčních hornin vědcům na Zemi. Přistání se realizovalo v severních oblastech Oceánu bouří (Oceanus Procellarum) v blízkosti vulkanického komplexu pohoří Rűmker. Do laboratoří se dostalo 1731 g vzorků.

V současné době tak Čína přechází ke čtvrté fázi svého měsíčního programu. První její mise vlastně navazuje na předchozí a využívá záložní exemplář sestavy pro misi Čchang-e 5. Sonda Čchang-e 6 však má přivézt vzorky z odvrácené strany Měsíce. Startovala 24. května 2024.

Hlavním úkolem této fáze je příprava k vybudování automatické výzkumné lunární základny v blízkosti jižního měsíčního pólu. Druhá mise této fáze by měla být Čchang-e 7, která by měla startovat v roce 2026 a bude zkoumat podmínky a zdroje v předpokládaných místech budoucí základny. Měla by se skládat z orbitální části, přistávacího modulu a malého létajícího aparátu. Mise Čchang-e 8 již bude testovat metody využitelné pro konstrukci základny. Měla by startovat v roce 2028. Měla by se skládat z přistávacího modulu, vozítka a létajícího aparátu. Měla by také obsahovat 3D tiskárnu, která by měla ukázat, jak z měsíčního materiálu realizovat části konstrukce základny. Během ní se budou realizovat i ekologické experimenty potřebné pro vytvoření potřebných ekologických uzavřených cyklů v budoucí základně.

Pánev South Pole-Aitken je největší, nejstarší a nejhlubší kráter na Měsíci (zdroj NASA).

Během realizace popsaného programu by se měla připravit cesta pro přistání a práci čínských kosmonautů na povrch Měsíce. První dva by měli přistát na Měsíci do roku 2030. Ve třicátých letech pak plánuje Čína vybudovat na Měsíci mezinárodní základnu.

Průběh mise Čchang-e 6

Ještě před vypuštěním Čchang-e 6 byl 24. března 2024 na oběžnou dráhu okolo Měsíce uveden retranslační satelit Čchüe-čchiao 2. Start Čchang-e 6 pak proběhl 3 května 2024 a na oběžnou dráhu okolo Měsíce byla sestava uvedena 8. května 2024. Nyní pomáhá orbitální část podrobněji studovat budoucí místo přistání modulu určeného k odběru vzorků. Je snaha využívat vhodné podmínky osvětlení a upřesnit co nejlepší výběr místa přistání. To by mělo být v bazénu Apollo, který je součástí bazénu South Pole-Atkien. Jde o nejstarší, největší a nejhlubší impaktní kráter na povrchu Měsíce s průměrem okolo 2500 km a hloubku 13 km. Nachází se mezi jižním pólem Měsíce a kráterem Atkien, z čehož vznikl i jeho název.

Jsou dva hlavní důvody pro výběr této lokality. Jednou z nich je, že nejvýhodnější místo pro postavení základny na Měsíci jsou právě polární oblasti. Na pólech jsou totiž místa, která jsou neustále skryta před slunečním svitem. Jde hlavně o nitra hlubších kráterů. V těchto místech by se mohly vyskytovat vrstvy s vyšším obsahem vody ve formě ledu i dalších potřebných surovin. Naopak na vyvýšených místech by mohly být polohy, kde slunce téměř nezapadá a fotovoltaické panely by zde mohly dodávat elektřinu bez přerušení. Druhým důvodem je vysoké stáří kráteru a zatím otevřená otázka jeho vzniku.

Umělecký snímek sestavy Čchang-e 6 na orbitě okolo Měsíce (zdroj NASA).

Pánev South Pole-Atkien je jedním z nejzajímavějších útvarů na Měsíci. Pochází z nejstaršího tzv. Přednektarického období, kdy Měsíc vznikal a formovaly se jeho první geologické útvary. Probíhalo mezi v době před 4,5 až 3,9 miliardami let. Původ této nejstarší známé pánve je stále záhadou. Doposud byl za nejpravděpodobnější průběh jeho vzniku předpokládán dopad velkého a rychle se pohybujícího asteroidu. Takový náraz by musel prorazit měsíční kůru a vyvrhnout materiál i z hlubokých vrstev, tedy i pláště. Ty by pak dopadly na povrch vytvořeného bazénu i jeho okolí. Tato představa však dostala trhliny výzkumem přistávacího modulu Čchang-e 4. Jak bylo zmíněno, přistávací modul přistál v kráteru Von Karmán v tomto bazénu a zaznamenal při svém geologickém zkoumání pouze horniny z kůry a ne pláště. To by mohlo nasvědčovat tomu, že impakt nebyl tak drastický, jak se předpokládalo. Ukazují se však rozpory mezi informací o složení materiálů v daném místě získanou na povrchu misí Čchang-e 4 a z oběžné dráhy. To by mohlo svědčit o významné heterogennosti ve složení materiálů v různých místech pánve. Vznik obrovského kráteru je tak stále otázkou. A velmi důležité je získat a zkoumat další vzorky v jiných jeho místech. K tomu přispěje právě i Čchang-e 6.

Mapa bazénu South Pole-Aitken (nalevo) a kráter Apollo (zdroj Dr Yuqi Qian)

Nedávno také našla NASA koncentraci hmoty s vyšší hustotou o rozměru 300 km v hloubce této pánve. Mohlo by jít o pozůstatek objektu, který se s Měsícem před 4 miliardami let srazil. Neponořil se do nitra Měsíce a zůstal zabořeny v plášti. Jiným vysvětlením může být specifický průběh tuhnutí měsíčních povrchových vrstev.

Proto mise Čchang-e 6 přistávala v prostoru kráteru Apollo. Cílem přistávacího modulu je získat až 2 kg vzorků hornin z hloubky až 2 m. Celá míse má trvat více než 50 dní. Prvních pět dní trval let k Měsíci. Na orbitě okolo našeho přirozeného souputníka pak zhruba dvě desítky dní sestava zkoumala budoucí místo přistání. V současné době se tak připravovala k samotnému přistání, které nakonec proběhlo 23 minut po začátku 2. června (v SELČ). Při něm využil motor s proměnným tahem až 7500 N, který dokázal zpomalit jeho rychlost při sestupu z oběžné dráhy. Ve výšce 2,5 km se realizovalo upřesnění polohy a 100 m nad povrchem se zastavil a pomocí kamery a měření vzdálenosti sestavou LiDAR našel bezpečné místo pro přistání. Po přistání by měl být během dvou dní realizován vrt a odběr vzorků. Průběžně se také na povrch Měsíce dostane malé vozítko.

Implementace, uchovávání a difuze vodíku ze slunečního větru v měsíčním povrchu (IGGCAS/Handout via Xinhua).

Na přistávacím modulu jsou i evropské přístroje, ESA je totiž do projektu zapojena. Jde o švédský přístroj pro studium negativních iontů NILS (Negative Ions on Lunar Surface), francouzský detektor radonu DORN (Detection of Outgassing Radon) a italské zařízení umožňující přesné určení vzdálenosti mezi přistávacím modulem a orbitální částí INRRI (INstrument for landing-Roving laser Retroreflector Investigations).

Některé zajímavé výsledky z předchozích čínských misí

Jak bylo zmíněno, navazuje současná mise na tu předchozí, která získala vzorky z přivrácené strany Měsíce, a pomocí Čchang-e 5 se získávají velmi zajímavé výsledky. Podařilo se při ní v prosinci 2020 na Zemi dopravit celkově 1731 g vzorků hornin z Oceánu bouří.

Místo přistání modulu Čchang-e 5 vyfotografované sondou LRO (nalevo) a těsně před přistáním kamerou přistávacího modulu Čchang-e 5 (napravo) (zdroj Wu, Y. Z., et al.: A&A, 682, A112 (2024))

První várka vzorků ke zkoumání byla čínským vědcům rozdělena 12. července 2021. V pěti dávkách bylo rozděleno 65,1 g. Výsledkem je celá řada (desítky) publikací v předních vědeckých časopisech, včetně známého Nature. Studovalo se chemické i mineralogické složení hornin. Ve vzorcích se našel i úplně nový minerál, který dostal název Changesite-(Y). Jde o šestý nový minerál objevený v měsíčních vzorcích. Byl nalezen v čedičových horninách a jde o druh bezbarvého průhledného krystalu.

Oceán bouří patří k velmi mladým geologickým útvarům na Měsíci. To potvrzuje i analýza vzorků hornin získaných pomocí mise Čchang-e 5. Ty ukazují, že poslední vulkanická činnost probíhala na Měsíci před dvěma miliardami let. Při určování stáří hornin bylo využito radionuklidové datování pomocí izotopů olova a uranu.

Ve vybraných sedmnácti zrnech měsíčního regolitu se pomocí hmotnostního spektrometru zkoumal obsah vodíku a jeho izotopové složení, tedy poměr obsahu protonů a deuteronů. Byl nalezen obsah až 0,7 hmotnostního procenta vodíku, což je na bezvodné minerály hodně. Poměr deuteria a lehkého vodíku ukazují, že zdrojem veškerého vodíku je v tomto případě sluneční vítr. Daná studie tak umožňuje studovat implementaci vodíku ze slunečního větru do povrchových vrstev hornin, jeho difuze a udržení tohoto prvku v horninách i v podobě vody. Ukazuje se, že by i ve středních měsíčních šířkách mohlo být více vodíku a vody v hornině, než se dosud čekalo.

Závěr

Dopravou vzorků z Měsíce na Zemi, a zvláště pokud budou z odvrácené strany Měsíce, se Čína zařadila na špičku kosmického výzkumu. Bude mít vzorky z extrémně mladých i extrémně starých oblastí Měsíce a může dramaticky přispět k poznání historie jeho vzniku a následného vývoje. Vzhledem k tomu, že Čína nabízí vzorky i zahraničním špičkovým vědeckým laboratořím a publikuje výsledky v mezinárodních časopisech, přispívá k rozvoji znalostí o Měsíci celé naší civilizace.

Dnes došlo k překonání jednoho z klíčových milníků extrémně náročné mise, přistání přistávacího modulu na povrchu Měsíce. Dramaticky se tak zvýšila pravděpodobnost úspěchu celé mise. Dalšími kritickými místy jsou doprava měsíčních vzorků na oběžnou dráhu, jejich předání do návratového pouzdra, a nakonec přistání pouzdra na Zemi. Držme palce, aby se vzorky dostaly v pořádku vědcům do rukou.

Přednášká o současném návratu člověka na Měsíc