Josephine Burnett, ředitelka nové organizace Výzkumných a technologických programů (Exploration Research and Technology Programs) na KSC, poukazuje na význam vytváření nových schopností. „Dobývání vesmíru bude vyžadovat revoluční technologie, z nichž některé jsou vyvíjeny v KSC,“ říká Josephine. Tyto technologie umožní NASA omezit závislost na logistické podpoře ze Země. Místo toho dovolí využití místních zdrojů pro trvalé udržení lidské přítomnosti v kosmu.

Rover RASSOR, Rob Mueller – senior technologist a astronaut Buzz Aldrin. Credits: NASA/Ben Smegelsky

Podle Jacka Foxe, šéfa divize vědeckých a technických projektů v Kennedyho kosmickém středisku, by toto využití lokálních zdrojů mohlo snížit hmotnost vybavení průzkumné kosmické lodi až o 40 procent. Jako jednoduchý příklad uvedl první osadníky Severní Ameriky, kteří přišli jen s hlavami seker, protože topůrka si chtěli vyrobit ze stromů až by dosáhli cíle své cesty svého. Fox věří, že naučit se žít z místních zdrojů výrazně sníží hmotnost, náklady i případné riziko při krátkodobém i dlouhodobém zkoumání vesmíru.


Fox vysvětlil, že zdroje, jako je vodní led, kovy a regolit budou k dispozici ve velkém množství, pokud plánujete pracovat na Měsíci, Marsu nebo v jiných destinacích.
Regolit je vrstva sypkého materiálu pokrývající pevnou skálu. Zahrnuje prach, půdu, rozbité kusy skal a další související materiály a je přítomen na Zemi, Měsíci, některých asteroidech a Marsu.


Jeden zdroj, který je klíčem k mnoha aplikacím je voda.„Několik nedávných planetárních misí nám odeslalo zpět data, která ukazují na vodu na Měsíci, představující významný zdroj, který by mohl být použit budoucími průzkumníky,“ řekl Fox.
Mise Clementine, vypuštěná ze základny Vandenberg v roce 1994, provedla experiment s bistatickým radarem , který ukázal, že by voda mohla existovat v kráteru Shackelton poblíž měsíčního jižního pólu.


Oficiálně se nazývá Deep Space Program Science Experiment (vědecký experimentální program pro hluboký vesmír). Cílem mise Clementine bylo testovat senzory a další komponenty kosmických lodí při delší expozici ve vesmírném prostředí a provádět vědecká pozorování Měsíce a asteroidů.
Mise Lunar Prospector vypuštěná z Cape Canaveralu v roce 1998, zjistila zvýšené množství vodíku v obou polárních oblastech Měsíce, ale nedokázala rozeznat její chemickou formu. Další údaje získané během mise také pomohly vědcům sestavit podrobnou mapu složení měsíčního povrchu.Přístroje NASA, Mini-RF a M3 (Moon Mineralogy Mapper) na kosmické sondě Chandrayaan-1, první indické umělé oběžnici Měsíce vypuštěné v roce 2008, poskytly více informací o vodních zdrojích Měsíce.

Druhá generace roveru RASSOR na Swamp Works v KSC. Kredit: NASA

V roce 2009 vystartoval z misu Canaveral Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) s připojenou sondou Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS), které nalezly další potenciálních vodní zdroje.
Kromě toho, že voda se dá využít i samotná, tak se skládá z vodíku a kyslíku. „Oddělením těchto prvků, získáme náplně do palivových článků k výrobě elektřiny,“ řekl Fox. „Tak si zajistíme elektrárnu ve vzdálených destinacích.“
Palivový článek přeměňuje energii z prvku, jakým je například kapalný vodík, na elektrickou energii pomocí chemické reakce s kapalným kyslíkem nebo jiným oxidačním činidlem.


Taková technologie je ve vývoji v KSC. Přístroj The Regolith and Environment Science and Oxygen and Lunar Volatiles Extraction (RESOLVE), přeloženo regolit a životní prostředí, extrakce kyslíku a těkavých látek, je ve vývoji pro plánovanou sondu Resource Prospector. Tato mise orientovaná na místní suroviny má vozítko, které by mělo lunární těkavé látky a vodu mapovat a navíc se pokusit vrtáním získávat jejich vzorky.


V planetárním výzkumu jsou těkavými látkami myšleny chemické prvky a sloučeniny s nízkými body varu, které jsou spojené s planetární či měsíční kůrou a atmosférou.
„RESOLVE je důležitým prvním krokem v umožnění dlouhodobého trvání lidského průzkumu s vlastní extrakcí vody z pod měsíčního povrchu,“ řekl Fox.
Vězte, že vodík a kyslík jsou nejúčinnější chemické raketové palivo. Proto extrahování těchto prvků z místních lunárních zdrojů by mohlo umožnit použití Měsíce jako „čerpací stanice“ pro kosmické lodi, které by tak mohly pronikat hlouběji do sluneční soustavy. Kyslík a voda samozřejmě představuje cennou komoditu pro podporu života.

Od roku 1965 vyslala NASA celou flotilu robotických kosmických sond, které obíhaly a přistávaly na Marsu. Díky nim dramaticky vzrůstá objem vědomostí o rudé planetě, jenž pomůže vydláždit cestu lidským průkopníkům.
Robotické vědecké rovery jsou nyní vyvíjeny pro další určení, jaké suroviny jsou k dispozici a v jakém množství. Prototyp roveru nazývající se RASSOR (Regolith Advanced Surface System Operations Robot – operační robot pro pokročilý výzkum povrchového regolitu) byl testován na Kennedy Swamp Works, což je prostor poskytovaný NASA mladým inženýrům pro různá nekonvenční řešení.

Zvětšit obrázek

Kennedy Space Center: Swamp Works, kde inženýři a vědci testují nové technologie a postupy budoucích strojů, které nám umožní výrazně zlevnit dobývání vesmíru. Kredit: NASA/Dan Casper

RASSOR je navržen tak, aby zdolal obtížný terén. Má kola s lopatkami, které zvedají regolit. To by mohlo být použito pro sběr vzorků nebo k vykopání přistávací plochy pro budoucí landery. Zatímco první generace RASSORu se ukázala jako úspěšná, nyní NASA pracuje na roveru RASSOR 2, který bude lehčí a bude spotřebovávat méně energie. Jako zdroj, vypadá regolit slibně i pro stavební materiály, částečně kvůli rozsáhlé přítomnosti sopečného čediče v povrchových vrstvách.


„Stavební materiály obsahující čedič a pojiva by mohly být dvakrát až třikrát silnější v kompresi než normální cement v betonu typicky používaném tady na Zemi,“ řekl Fox. „Byly by tak vynikající surovinou pro stavby na Měsíci nebo Marsu.“
Fox poznamenal, že síla čediče ve stavebnictví je demonstrována na starořímské architektuře, jejíž některé části vydržely do dnešních dnů.
„Nedávno jsme se spojili s výzkumníky z Marshall Space Flight Center a americké armády ke studiu využití regolitu ke stavění struktur na podporu výzkumu Marsu,“ řekl.
Stavební a těžební úkoly pro planetární povrch, které mohou být umožněny pomocí místního regolitu, zahrnují plochy pro starty a přistání, vybavení přístřešků, těžbu regolitu v zastíněných kráterech pro výrobu kyslíku a vodního ledu.


Zatímco NASA vyvíjí způsoby, jak využít dostupných zdrojů ve vzdálených kosmických destinacích, posádky na palubě Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) provádí vědecké experimenty na sobě a testují pokročilé systémy pro podporu životních podmínek.
Schopnost pěstování potravin a recyklování oxidu uhličitého na vzdušný kyslík spolu s poznáním změn při adaptaci jejich tělesné schránky na kosmické prostředí může být rozhodující pro kosmonauty k tomu, aby mohli  žít v kosmu nepřetržitě měsíce nebo dokonce roky. Habitat s pěstováním rostlin na velké ploše umožnil  inženýrům Kennedyho střediska studovat vliv dlouhodobého trvání působení mikrogravitace na rostliny ve vesmíru. Podobné projekty jako NASA Veggie dláždí cestu k pěstování jídla ve vesmíru.

Zvětšit obrázek

Umělecký koncept robotické tvorby základny a využívání místních zdrojů surovin. Kredit: Contour Crafting and University of Southern California

Veggie je experiment na palubě ISS, který studuje funkci zařízení pro zlepšení růstu rostlin na oběžné dráze.
Mezi misemi připravujícími půdu pro budoucí lidské posádky je i Mars 2020, který staví na úspěchu mise Curiosity. Naplánován ke startu je v roce 2020, cíle roveru zahrnují detekci a charakterizaci původního prostředí, které by mohlo hostit život. Bude ukládat vzorky pro případnou budoucí návratovou misi a testuje schopnost extrahovat kyslík z oxidu uhličitého v atmosféře rudé planety.
Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE) bude testovat technologii elektrolýzy pevného oxidu, která by mohl být adaptována pro splnění požadavků na lidské mise, zatímco Mars Environment Dynamics Analyzer (MEDA) zlepší naše znalosti o atmosférickém prachu.
Fox věří, že kromě NASA se do podobných výzkumů technologií pustí i další kosmické agentury a soukromé firmy, takže se nám brzy otevřou možnosti ve využívání kosmu, jaké tu ještě nebyly.

Autor originálu Bob Granath, NASA’s Kennedy Space Center, Florida. Redakčně kráceno.


Zdroje informací:
http://www.nasa.gov/feature/nasas-exploration-plans-include-living-off-the-land
http://en.wikipedia.org/wiki/In-situ_resource_utilization
Zdroje obrázků:
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/khoshnevis2012_phii_3.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/rassor-iid.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/2014-4378a.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/ksc-315d-0227_0026a.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lunar_construction-1.jpg
Psáno pro Kosmonautix a osel.cz