V době, kdy má čínská sonda Chang’e 5 opět dopravit měsíční horniny do pozemských laboratoří, se zvyšuje zájem o její ruské předchůdkyně. Podívejme se, co dnes víme o místech jejich přistání, která byla identifikována pomocí snímků získaných družicí LRO. Rusko uskutečnilo několik úspěšných a několik neúspěšných pokusů o přistání automatů, které by dopravily vzorky měsíčních hornin do pozemských laboratoří. Prvním neúspěšným byla Luna 15, která po selhání tvrdě dopadla na měsíční povrch v Moři krizí (Mare Crisium) 21. července 1969 v době, kdy probíhala mise Apolla 11. Prvním plně úspěšným pokusem byla Luna 16. Ta přistála dne 20. září 1970 v Moři Hojnosti (Mare Fecundítatis), návratové pouzdro se vzorky měsíčních hornin pak přistálo na Zemi 24. září 1970.
Následující pokus Luny 18 byl neúspěšný. Tvrdě dopadla v horském terénu u hranic již zmíněného Moře hojnosti. Úspěšná byla následující sonda Luna 20, které se podařilo úspěšně přistát 21. února 1972 pár kilometrů od místa tvrdého dopadu Luny 18 v typicky pevninském terénu.
Další misí tohoto typu byla Luna 23, která také nebyla úspěšná. Dopadla sice 6. listopadu 1974 ne úplně tvrdě v Moři krizí, ale při dosednutí byla poškozena a nedokázala nabrat vzorek a poslat návratové pouzdro k Zemi. Přistávací modul pak sice ještě tři dny komunikoval se Zemí, ale svůj hlavní cíl tato sonda nesplnila. Její úkol naplnila až sonda Luna 24, která kousek od ní přistála dne 18. srpna 1976. Ta byla poslední měsíční sondou, kterou bývalý Sovětský svaz vypustil. Celkově tak měkce dosedly na povrchu Měsíce čtyři sondy Luna určené k odběru a odeslání vzorku, Luny 16, 20, 23 a 24. A tyto aparáty bylo možné z orbity okolo Měsíce hledat.
Sonda Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO)
V červnu 2009 byla vypuštěna sonda Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), která byla umístěna na excentrickou polární dráhu vhodnou pro mapování. Pokrývá tak až 98,2 % měsíčního povrchu 3D mapováním s rozlišením až 100 m. Ovšem ve speciálních případech lze v situaci, kdy se na nějaké místo zaměří, dosáhnout kamerou LROC (Lunar Reconnaissance Orbiter Camera) rozlišení u snímků až půl metru.
A přesně tyto se využily pro analýzu míst přistání výprav astronautů v rámci programu Apollo. Posléze se pak pořizovaly i pro hledání amerických a ruských automatických aparátů, které přistály na měsíčním povrchu, tedy i zmíněných sond Luna. V rámci tohoto projektu se pořídila celá řada nádherných snímků stop lidské činnosti na Měsíci a důkazů o jednotlivých misích.
Právě tyto snímky pak pomohly přesné identifikaci polohy sond Luna 16, 20, 23 a 24. Předpokládaná místa se snímkovala několikrát za různých světelných podmínek, aby se získala co nejpřesnější topografická představa. Nejistota místa jejich přistání byla daleko větší, než tomu bylo u přistání expedicí projektu Apollo, byla v řádu kilometrů. Bylo to dáno i tím, že některé z nich přistávaly i během měsíční noci. To pak zhoršovalo možnost zasadit odebrané vzorky do přesného geologického kontextu.
Vzorky regolitu získané při ruských automatických misích jsou sice malé, ale velmi cenné. Jsou totiž z velmi odlišných oblastí, než kde přistály mise Apollo. Luna 16 a Luna 24 dopravily vzorky ze dvou různých moří a Luna 20 z horského terénu mezi nimi. Doplňují tak informace získané právě ze vzorků z misí Apollo. Srovnáním a analýzou různých komponent regolitu z různých míst pokrytých Lunami 16, 20 a 24 s využitím jaderně analytických metod, se zabývali kolegové Jaroslav Frána a Antonín Maštalka v sedmdesátých a osmdesátých letech, a vydali o tom s dalšími kolegy řadu prací.
Podrobný rozbor a identifikace míst přistání právě na základě snímků sondy LRO je v práci M. S. Robinsona a kolegů z roku 2012. Analýza umožnila dramatické zpřesnění polohy sond. Kromě fotografií se autoři snažili využívat i geologickou analýzu místa ve srovnání s charakterem vzorku dopraveného moduly sond na Zemi. To bylo důležité hlavně u Luny 23 a 24, které jsou blízko sebe a bylo třeba je vzájemně odlišit.
Vzorky z Luny 24, které se dostaly na Zemi, navíc moc neodpovídaly předpokládanému složení povrchu Moře krizí. Právě analýza snímků ve zmíněné práci ukázala, že Luna 24 přistála přímo na hřbetu, který tvořil okraj malého impaktního kráteru. To vysvětlilo anomálii ve složení odebraných vzorků. Jednalo se o materiál z větší hloubky vyvržený při tomto impaktu. Podařilo se tak vyřešit třicet let trvající záhadu. Navíc se podařilo identifikovat místo přistání Luny 23 a dovysvětlit její selhání. Tato analýza a získání potřebného geologického kontextu také významně zvýšilo výpovědní hodnotu publikovaných analýz vzorků hornin z těchto sond.
Místa přistání a jejich identifikace
Připomeňme si, že šířka přistávacího modulu Luny byla okolo 4,8 m. Celková výška okolo 2,2 m a výška bez návratové sekce pak 2,0 m. Vzhledem k tomu, že rozlišení snímků pořízených kamerou sondy LRO bylo okolo půl metru, je zobrazení přistávacího modulu sond složeno jen z několika světlých a temných skvrn. To ztěžuje identifikaci. Problém to je hlavně v případě Luny 23 a 24, kde je možná mylná identifikace konkrétní sondy.
Právě Luna 16 přistávala během měsíční noci a nebyly tak fotky z místa přistání s informacemi o morfologii okolního terénu. Upřesnění její polohy umožnilo přesné určení okolní topografie a přivázání získaných vzorků regolitu ke spektroskopickým a geologickým měřeními z oběžné dráhy.
U Luny 20 byl problém s určením přesného místa přistání v komplikovanější hornaté pevninské oblasti, ale ležící v blízkosti moře. I to zvyšuje důležitost jejího přesného umístění do terénu. Sonda leží na sklonu velikosti okolo 10°. Vzorky z Luny 20 byly podobné těm z Apolla 16, které také přistálo v pevninském regionu.
U Luny 23 selhal výškoměr ve výšce 400-600 m, výsledkem bylo předčasné vypnutí motorů a to, že rychlost sondy při přistání byla více než dvojnásobná oproti plánovaným 11 m/s. Luna 16 například přistávala s rychlostí okolo 2 m/s. Výsledkem bylo převrácení modulu a nemožnost odebrání vzorku a startu návratového pouzdra. Na fotografii se zdá, že vidíme světlo způsobené odrazem světla na návratovém pouzdru nakloněného aparátu.
Luna 24 úspěšně přistála v mořské oblasti. Jak se ukázalo po přesné identifikaci místa jejího dosednutí, bylo to na okraji mladého malého impaktního kráteru o průměru okolo 65 m vzniklého pravděpodobně jako sekundární kráter vytvořený při zrodu kráteru Giordano Bruno. Odebrané vzorky tak ve skutečnosti pocházejí z větší hloubky než materiál nezasaženého mořského povrchu v daném místě. To způsobilo nejasnosti v průběhu zkoumání vzorků získaných touto sondou.
Zpochybnění identifikace Luny 23 a Luny 24
Rok po zmíněné práci Robinsona s kolegy vyšla analýza, která jejich identifikaci míst přistání Luny 23 a Luny 24 zpochybňovala. Jurij Škuratov s kolegy se snažil fotometrickou analýzou okolí předpokládaných modulů dokázat, že Robinson zaměnil místa přistání Luny 23 a Luny 24. V tom případě by jasná skvrna u Robinsonem předpokládané Luny 23 nebyla návratovou částí, ale odleskem něčeho jiného na nebo u Luny 24. Právě naopak by řada světlých bodů u Robinsonovy Luny 24 byla známkou prudkého dopadu Luny 23. Jak bylo zmíněno, identifikace byla založena hlavně na fotometrické analýze okolního prostoru a na tom, že u tří míst přistání byly známky vlivu činnosti přistávacích motorů na místo dopadu. Jediné, kde tyto známky nebyly, byla právě Robinsonova Luna 24. Pak by to však mohla být spíše Luna 23, u které se přistávací motory vypnuly dříve a v místě dopadu by tak známky jejich činnosti nemusely být.
Je však třeba zmínit, že v případě správnosti hypotézy Jurije Škuratova, se vrací otázka, proč vzorky z Luny 24 neodpovídají danému místu. V tomto případě by totiž nebyla na okraji nového impaktového kráteru. I to byl důvod, proč V. P. Dolgopolov spolu s M. S. Robinsonem a dalšími třemi kolegy provedli podrobnou analýzu hry světel s využitím modelů přistávacích modulů sond Luna. Jejich detailní rozbor ukazuje, že původní interpretace M. S. Robinsona je s největší pravděpodobností správná. Opravdu je tak Luna 23 vidět převrácená na bok.
Závěr
Je vidět, že nový výzkum Měsíce sondami s moderními kvalitními kamerami umožňuje studovat stopy výzkumu Měsíce v minulém století a daří se řešit i jeho historické záhady. Nová data umožňují zhodnotit i dřívější analýzu vzorků získaných lidmi i automaty. Daří se je totiž lépe zasadit do kontextu a souvislostí.
Zároveň se můžeme těšit na to, že již brzy budeme mít v ruce vzorky z dalších míst. Bude tak možné vzorky z různých míst porovnávat. Čínská sonda Chang’e 5, kterou zde pečlivě sledujeme, byla úspěšně navedena na dráhu okolo Měsíce. Korekčními zážehy se dostala na správnou dráhu a 29. listopadu došlo k oddělení přistávacího modulu od částí, které zůstávají na orbitální dráze okolo Měsíce. V úterý 1. prosince 2020 v 16:13 by měl její přistávací modul přistát na povrchu našeho souputníka.
Pak by se měl realizovat odběr vzorků a 3. prosince by v 16:10 SEČ měla vzletová část startovat z měsíčního povrchu. Dne 5. prosince by mělo dojít ke spojení se dvěma moduly, které zůstaly na orbitě okolo Měsíce. Pouzdro s měsíčními vzorky se předá ze vzletového do návratového modulu a ten se později oddělí od servisního a vydá se na cestu k Zemi.
Stále podrobnější zkoumání Měsíce a budoucí nové výpravy automatů a lidí na jeho orbitu i povrch nakonec v budoucnu rozhodnou s konečnou platností, která ze sond odpočívajících v Moři krizí je Luna 24 a která Lunou 23. A možná se někdy v ještě vzdálenější budoucnosti tyto Luny objeví v aukcích historických artefaktů. Půjde o velmi cenné položky, protože je jich opravdu jen málo. A nejcennější bude asi právě Luna 23, protože bude mít tu návratovou část, což u těch ostatních neplatí.
Literatura:
M. S. Robinson et al: Soviet lunar sample return missions: Landing site identification and geologic context, Planetary and Space Science 69(2012)76
Yuriy Shkuratov et al: Lunar surface traces of engine jets of Soviet sample return probes: The enigma of the Luna-23 and Luna-24 landing sites, Planetary and Space Science 75(2013)28
V.P. Dolgopolov et al: Where did the Luna 23 and 24 spacecraft land?: Comparing the spacecraft seen in LROC NAC images with synthetic images, Planetary and Space Science 81(2013)82
A. Cimbálniková, M. Palivcová, J. Frána a A. Maštalka: Chemical Composition of Crystaline Rock Fragments From Luna 16 and Luna 20 Fines, NTRS February 1977 (NASA, Washington Soviet-Am. Conf. On Cosmochem. Of the Moon and Planets, pt 1, p. 263)
Psáno pro Kosmonautix a Osla
Tak tomuhle říkám aktualita. Jen bych doplnil, že Rusové další neúspěšné pokusy a bylo jich minimálně pět, úplně zatajili, nebo označili jako neříkající projekt Kosmos.
Neúspěšných sovětských misí se záměrem odebrat vzorky měsíčního regolitu bylo 8, jako Kosmos byly označeny 2. Sondy, které se nedostaly na oběžnou dráhu pro selhání rakety nebyly pojmenovány, ty co se k němu dostaly byl označeny jako Luny.
V článku jsou z pochopitelných důvodů zmiňovány jen ty Luny, které se nakonec dostaly na Měsíc. Článek opravdu není míněn jako aktualita. Ale s novými vzorky, které se získají z jiných oblastí roste i cena dat z předchozích vzorků. A také, jak je psáno v článku, přesná identifikace místa přistání sond Luna, která se pomocí LRO podařila, zvyšuje hodnotu a potenciál jejich dat.
Když jsem jako student nastoupil na diplomku na Oddělení jaderné spektroskopie ÚJF, tak se tu analýzy některých vzorků z misí Apolla a Lun pomocí jaderně analytických metod dokončovaly. Starší kolegové na této problematice pracovali a publikovali zajímavé výsledky už od roku 1970. Měl jsem to štěstí s nimi mluvit a pracovat a o třeba o těch zajímavostech okolo měsíčních hornin a některých souvislostech s pozemskými impakty jsme diskutovali. Dnes už je bohužel velká část z nich po smrti, ale na rozdíl od Vás si myslím, že je moc dobře si některé věci připomenout, i když nejde o aktualitu.
Omlouvám se, že jsem Vás tím pohoršil, ale číst jste to nemusel, a třeba to pro jiné čtenáře i bez té žhavé aktuálnosti bude zajímavé.
V poslední době, právě díky obnovení zájmu o návrat k Měsíci, jsem vytahal staré publikace a materiály zmíněných kolegů. Chtěl bych časem napsat povídání o srovnání těch vzorků a metodiky, která se při jejich studiu využívala. A trochu vzpomínku na ty naše předchůdce. Nebude to aktualita, ale snad to někoho potěší.
Mne ten článek potěšil a děkuji za něj, protože znalost historie se hodí vždycky. A v tomto případě je docela dobré vidět to obrovské nasazení z obou stran, projevující se tou nesmírnou kadencí startů, ať už pilotovaných nebo nepilotovaných. Jen jedna výhrada, objevující se hned v prvním odstavci a pak ještě několikrát – nebylo to „Rusko“, kdo tyto Luny vypustil, nýbrž Sovětský svaz. Ostatně, letělo se z Bajkonuru (Kazachstán), na stavbě sond a jejich řízení se podíleli experti z celého SSSR atd.
Nevím, jak by se např. Slováci tvářili, kdyby někdo o roce 1980 napsal o české, nikoliv československé hvězdárně na Skalnatém plese v Tatrách…
S tím Sovětským svazem máte pravdu.
Zajímavá záležitost s tou identifikací. Ať už jde o osvětlení nebo zasazení vzorků do kontextu díky LRO. O těch pochybnostech některých odborníků jsem asi ani nevědel a tak jsem fotku jasně nakloněné nebo dokonce úplně skácené Luny 23 bral jako hotovou věc. Což asi nakonec bylo i správně 🙂 LRO se podařilo vyfotit vlastně vše, co na Měsíci přistálo a i většinu toho, co dopadlo. Jedinou výjimku u přistání tvoří Luny 9 a 13. Ty se zatím nenašly. Důvodem budou asi menší rozměry a jako obvykle nepřesné určení souradnic.
Aktualitou jsem myslel načasování článku – nemohl přijít ve vhodnější chvíli.
Název Rusko bych preferoval pro státní útvar s trvalou vypovídací hodnotou bez ohledu společenské zřízení v té či oné době.
Omlouvám se za nepochopení a děkuji za vysvětlení. Přeji hezký den a ať se nám splní přání úspěšného návratu na Měsíc. Nyní zatím úspěšného přistání pouzder z Čcheng-e 5 a Hajabusy 2 na Zemi.
Nemusíte se vůbec omlouvat, napsal jsem to zkrátka chybně. Chtěl jsem se zeptat, zda náhodou nevíte jaké měly přistávací elipsy sond Luna rozměry, resp. jak daleko od středu přistávaly ? Díky předem.