V březnu 2014 vybrala NASA tři společnosti, které se pokusí za pomoci znalostí poskytnutých touto agenturou vytvořit platformu, jež dokáže automaticky přistávat na povrchu Měsíce a dopravovat tam náklad. Vznikly by tak privátní služby, zajišťující dopravu čehokoliv, co bude splňovat limity dané možnostmi vyvinutých strojů, zejména hmotnosti. Ty by si pak mohla objednat nejen NASA, ale i další vědecké instituce nebo firmy. Tento program by mohl pomoci opětovně nastartovat zájem naší civilizace o využívání možností, které nám nabízí náš nebeský souputník.

V článku Budeme vozit suroviny z Měsíce ? jsme se zabývali výhledem do budoucna v souvislosti se znovuoživením zájmu o Měsíc. Byl v něm představen i program CATALYST (Cargo Transportation and Landing by Soft Touchdown, doslova Nákladní doprava a přistání s měkkým dosednutím). V dnešním článku si představíme tři společnosti, které NASA poslala do užšího výběru a se kterými tedy bude po další tři roky spolupracovat.

Moon Express a MX-1

Společnost vznikla v roce 2010 v Kalifornii ve známém Silicon Valley. Za cíl si dala těžbu vzácných kovů na Měsíci. Březnový úspěch v programu CATALYST jí otevřel dveře nejen ke znalostem NASA, ale také k testovacím stanovištím, které by jinak musela pracně budovat. Usídlila se na testovací ploše pro lander Morpheus, který na sebe upoutal pozornost ohnivým divadlem 10.srpna 2012. Na konci roku 2014 se Morpheus po úspěšných venkovních testech přesunul do Johnsonova kosmického střediska a Moon Express tak může využít jeřáb a plochu s atrapou měsíčního povrchu.

Testovaným strojem byl přibližně metrový demonstrátor MTV-1X, který byl na test připravován od října.  7. prosince byly podrobeny tlakové zkoušce jeho nádrže a to až na 110%

maximálního očekávaného provozního tlaku. Pak byl proveden 11.prosince statický zážeh motoru. Nakonec se MTV-1X dočkal i letového testu, ovšem řádně uvázaný na jeřábu a kotvících lanech (viz foto). Na začátku letošního roku budou lander čekat testy s navigačními systémy nebo star trackerem, které budou i na skutečném stroji MX-1, vyrazivším v roce 2016 k Měsíci. Nádrže budou naplněny peroxidem vodíku, který slouží jako primární palivo, jež doplňuje kerosen, který zvýší výkon při energeticky nejnáročnějších fázích mise jako odpoutání od zemské orbity a přistání na povrchu Měsíce. Na MTV-1X se zjišťovalo hlavně víření paliva v naplněných toroidních nádržích ve tvaru americké koblihy. Na základě zkušeností z MTV-1X se vytvoří ještě další dva demonstrátory MTV-2 a MTV-3. Jak řekl prezident společnosti Andy Aldrin (Jméno není čistě náhodné. Jedná se o syna Buzze Aldrina) :“Po sérii testů s landerem upoutaným na laně by měla mít společnost Moon Express dostatečnou důvěru ve schopnosti stroje pro přikročení k volným letům.

Finální stroj MX-1 poletí jako sekundární náklad Falconu 9 společnosti SpaceX. S primárním nákladem se sveze až na geostacionární dráhu, odkud odstartuje pomocí výše zmíněného peroxidového pohonu. Stejný pohon mu pomůže zbrzdit u Měsíce a přistát na povrchu. O napájení landeru se postarají solární panely. Vypadá to, že mise to nebude jen demonstrační, ale mohla by mít i jistý vědecký cíl. Součástí landeru by měl být malý optický teleskop a dvoumetrová radioanténa (!?!) společnosti International Lunar Observatory Association (ILOA). Oba tyto přístroje by měly z Měsíce pozorovat centrum naší Galaxie. Cílová destinace – kráter Malapert blízko jižního pólu pomůže odstínit rušivé vlivy Země.

Let k Měsíci musí Moon Express stihnout do konce roku 2016, neboť se stejně jako další společnost Astrobotic, kterou si vzápětí představíme, účastní soutěže Google Lunar X Prize. Ta dává šanci soutěžním týmům pouze do 31.12.2016.

Astrobotic a Griffin

Zakladatel společnosti William “Red” Whittaker není v oboru pokročilých robotických aplikací žádným nováčkem. V rámci své bohaté praxe vyvinul robotické systémy na poli průzkumu kosmu, autonomní těžní vozidla nebo roboty na práci v nebezpečném prostředí např. radioaktivním zamoření. Spolupracoval přitom nejen s NASA, ale i s firmami Caterpillar nebo GM, se kterým  úspěšně bojoval v soutěži DARPA Urban Challenge.

V roce 2008 založil ve spolupráci s Carnegie Mellon University v Pittsburghu společnost Astrobotic. Ta mu má přinést vítězství v soutěži Google Lunar X Prize. Dělá si zálusk i na prémii za vyfotografování artefaktů z mise Apollo 11, takže cíl je „základna Tranquility“. Našlápnuto má celkem slušně. Narozdíl od Moon Express má už jeho demonstrátor za sebou volný let s přesným přistáním, který provedl v dubnu 2014 (viz video). Základem úspěchu jsou kamery s vysokým rozlišením a Lidar (laserový radar), které skenují povrch pod sebou a vybírají bezpečné místo k přistání.

Finální stroj Griffin poletí také na raketě Falcon 9, ovšem tentokrát jako primární náklad. Jeho rozměry jsou 4,5 x 1,6 metru. Jeho počítačové vybavení by mělo odolat drsným podmínkám kosmu včetně radiace a velkých rozdílů teplot. Pokročilé kompozitní materiály umožní výrazným způsobem snížit hmotnost aniž by zhoršily pružnost a pevnost, kterou nabízí tradiční materiály v současnosti používané pro meziplanetární sondy. Kompozity navíc poskytují tepelnou ochranu citlivým komponentům.

Na vrcholu landeru se nachází speciální prstenec sloužící k uchycení nákladu. Tím může být rover, další lander, nebo jiný náklad. Fantazii potenciálních zákazníků se kladou pouze finanční a hmotnostní omezení.

Od Země k Měsíci je Griffin schopen poslat užitečné zatížení 663 kg ($99 000/kg). Na orbitu Měsíce umístí 515 kg ($198 000/kg) a na povrch Měsíce dopraví 270 kg ($1,2 milionu/kg). Pokud využijete odvoz nákladu roverem, pak si připravte 2 miliony dolarů za kg. Ceny kompletní mise s dopravou nákladu k povrchu začínají na 110 – 150 milionech dolarů. Na webu astrobotic.com si sami můžete složit požadovanou misi. Griffin nabízí i vlastní vědecké aparatury, které mohou zákazníci ať už z řad státních agentur, vědeckých institucí, škol nebo privátních firem využít. Jedním z dalších cílů Astrobotic je průzkum Měsíce z hlediska možností těžby.

Masten Space Systems a XEUS

Poslední společností, kterou NASA vybrala do programu CATALYST, je Masten Space Systems. Ta na landeru pro Měsíc pracuje společně s bardem na poli vývoje kosmických prostředků, United Launch Alliance (ULA). Narozdíl od dvou výše představených společností nesoutěží o X Prize a také nabízí jednu unikátní možnost a sice nejen dopravu na měsíční povrch, ale též nazpět k Zemi.

Lander Xeus je de facto adaptovaným horním stupněm Centaur rakety Atlas-V. Jeho motor umožňuje opuštění oběžné dráhy Země, usazení na orbitu Měsíce a provedení významné části přistávacího manévru. O konečné dosednutí na povrch se starají čtyři pomocné motory. Lander tak dosedá ve vodorovné poloze, což je velmi praktické kvůli manipulaci s nákladem. Je prý možné přistát i svisle, ale vykládání užitečného zatížení je obtížné. Při startu z Měsíce opět zvednutí nad povrch zajišťují pomocné motory a pak se teprve zažehnou hlavní motory Centauru.

Při jednosměrné cestě dopraví XEUS na Měsíc 14 tun nákladu. Tam a zpět umí 5 tun, což je ale pořád hodně slušné (varianta 14 tun na povrch a 5 tun na Zemi zřejmě není možná bez dotankování na Měsíci). Tento stroj by teoreticky mohl zajišťovat zásobování budoucí lunární základny a odvoz výsledků experimentů a dalšího nákladu zpět na Zemi.

I pro Masten Space Systems je jedním z cílů podpora těžby na Měsíci.

Těžba, těžba, těžba…

Studie, kterou aktuálně uveřejnil profesor planetárních věd a astrobiologie na londýnské Birkbeck College, Ian Crawford, dává všem výše uvedeným společnostem za pravdu ohledně zaměření na těžbu. Hned v úvodu zavrhuje helium-3, které se často objevuje jako hlavní důvod pro těžbu na Měsíci. Investujeme-li stejný objem peněz do těžby helia-3 na Měsíci a do obnovitelných zdrojů na Zemi, tak získáme více energie obnovitelnými zdroji. Dalším faktorem proti těžbě helia-3 je absence technologie, která by ho dokázala efektivně využít. Tuto problematiku tedy odsunuje do vzdálené budoucnosti, kdy se možná argumenty změní ve prospěch helia-3.

Co se však podle Iana Crawforda vyplatí již dnes, je těžba vzácných kovů. Jak jsme již na našem portálu psali, firmy jako Planetary Resources nebo Deep Space Industries se budou snažit hledat asteroidy s významným obsahem vzácných kovů. Připomíná to trochu hledání jehly v kupce sena. Měsíc byl naproti tomu po miliardy let bombardován miliony asteroidů různého složení včetně obsahu vzácných kovů. Prospektorská mise může místa s vysokými koncentracemi cenných kovů vyhledat. Pokud se navíc podaří najít další látky využitelné v daném místě pro výrobu raketového paliva, celá těžba se dále zlevní.

Zdroje informací:
http://www.nasa.gov/lunarcatalyst/#.VKvdndKG9e4
http://www.nasa.gov/content/moon-express-testing-compact-lunar-lander-at-kennedy-space-center/index.html#.VKvZLtKG9e4
http://www.spaceflightinsider.com/missions/commercial/moon-express-readying-mtv-1x-compact-lunar-lander-tether-tests-ksc/
http://forum.kosmonautix.cz/
http://alhat.jpl.nasa.gov/
http://www.moonexpress.com/
https://www.astrobotic.com/
http://www.industrytap.com/deep-space-exploration-plan-exploring-cosmic-ocean/21173/xeus-rendering-masten-space-systems
http://www.citizensinspace.org/2012/05/lunar-lander-options/
http://www.space.com/28189-moon-mining-economic-feasibility.html

Zdroje obrázků:
http://lunar.xprize.org/sites/default/files/styles/panopoly_image_original/public/glxp/staff_blog_legacy_files/catalyst-webpromo.jpg?itok=hmXNLu0f
http://www.nasa.gov/sites/default/files/images/MISSION-1-MX-1-Micro-Lander-on-moon.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/styles/673xvariable_height/public/moon_express_orbitingmoon_0.jpg?itok=ujHmG-Ga
http://www.spaceflightinsider.com/wp-content/uploads/2014/12/Moon_express_lander_tether.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/images/astrobotics-lander.jpeg
https://www.astrobotic.com/assets/skylight.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/images/XEUS-rendering-Masten-Space-Systems-Inc.png