Již potřetí se podíváme na sekundární náklad, který bude vynesen během očekávané mise Artemis I – při této misi vůbec poprvé odstartuje raketa SLS a vyšle novou loď Orion na nepilotovaný oblet Měsíce. Společně s primární misí je však připraveno deset velmi zajímavých CubeSatů, které budou plnit rozličné a mnohdy naprosto unikátní úkoly. Jedním z těch, které mají šanci výrazně rozšířit naše poznání v určité věci, která bude důležitá pro další výzkum Měsíce, je LunaH-Map. Tento CubeSat má totiž za úkol zmapovat zásoby vodíku na Měsíci tak podrobně, jako to neudělala ještě žádná mise před ním. A přitom se jedná o univerzitní projekt! Navíc tento CubeSat musel řešit mnoho provozních technologických výzev a představuje jeden z vrcholů současného vědeckého výzkumu pomocí takto malých družic. Pojďme se na něj podívat blíže.

Společně s dalšími devíti CubeSaty, bude LunaH-Map ukrytý pod lodí Orion ve spojovacím segmentu druhého stupně a této lodě. Až se loď oddělí, přijdou na řadu zmíněné CubeSaty. V předchozích dvou případech jsme si popisovali CubeSaty, které vždy zamířily na dráhu kolem Slunce. LunaH-Map však zamíří na oběžnou dráhu Měsíce. Bude to dráha velmi specifická, protože bude jednak polární (CubeSat bude prolétat nad oblastmi jižního měsíčního pólu) a jednak velmi nízká. Pracovní oběžná dráha bude mít nejnižší bod jen 5 – 12 kilometrů nad povrchem. Takto nízká dráha je umožněna tím, že měsíční atmosféra je naprosto zanedbatelná a navíc je CubeSat vybaven i vlastním pohonem, který představoval zásadní technologickou výzvu.

Díky této velmi nízké dráze bude LunaH-Map poskytovat naprosto bezprecedentní a přesné měření vodíku, který se nachází zejména v kráterech na pólech Měsíce. Cílem je vytvořit nejpřesnější mapu distribuce vodíku na jižním pólu Měsíce. Už předchozí mise prokázaly, že se v místech kontinuálně zastíněných polárních kráterech nachází zvýšený podíl vodíku. Vodík je důležitý pro plánované dlouhodobé mise, protože se z něj dá vyrábět palivo a voda, což jsou velmi důležité komodity pro případnou trvalou základnu.

LunaH-Map bude zkoumat zejména vodík, který se nachází velmi blízko povrchu Měsíce. Rozlišení bude 7,5 km/pixel, což je nejvyšší kdy dosažené rozlišení v rámci tohoto mapování. Pro zmapování bude použita dvojice neutronových detektorů, které vyvinula arizonská státní univerzita za podpory NASA.

Misi navrhl planetární geolog Craig Hardgrove, spolupracovník postdoktorandského výzkumu Země a kosmický prostor na Arizonské státní univerzitě. Hardgrove je také hlavní řešitel a bude se starat i o vědecký průběh mise. „Je pro mě privilegium vést tento fantastický tým a chci se ujistit, že to děláme správně a dodržíme svůj slib NASA a dodáme jim podrobnou mapu zásob vodíku v lunárních oblastech Měsíce,“ řekl Hardgrove. „Z předchozích misí víme, že na měsíčních pólech je zvýšené množství vodíku. Ale nevíme kolik ho je, nebo kde přesně se nachází,“ vysvětlil Hardgrove. „NASA proto financovala tři různé CubeSaty, aby se k těmto informacím dostala: Lunar IceCube, Lunar FLASHLIGHT a LunaH-Map. Všechny tyto mise hledají vodu různými způsoby a poskytují různé typy informací, které pak poskytnou data pro rozhodování o místech pobytu pilotovaných výprav na Měsíci a také o zdrojích pro výpravy dále do sluneční soustavy.“

Jedna věc jsou vědecké cíle, druhá výzva však byla vytvořit 6U CubeSat, který se dostane na tak nízkou oběžnou dráhu kolem Měsíce a po plánovaných 141 vědeckých oběhů bude pořizovat přesná vědecká data a posílat je na Zemi. LunaH-Map je stejně jako všechny ostatní CubeSaty, které vyrazí na misi Artemis I, 6U CubeSat. Skládá se tedy z šesti modulů o rozměrech 10 × 10 × 10 cm.

Na rozdíl od běžných CubeSatů pro použití na oběžné dráze kolem Země, které často používají relativně levné vyzkoušené komponenty, přinesla stavba LunaH-Map mnoho technologických výzev. Od této mise se očekává splnění důležitých vědeckých cílů, velmi přesná orientace a také schopnost dopravit se na požadovanou oběžnou dráhu. Velký důraz byl také kladen na spolehlivost. Cesta k pracovní oběžné dráze bude totiž trvat déle než rok. CubeSat bude nejdříve zachycen velmi slabou gravitací Měsíce ve velké vzdálenosti od tohoto tělesa. Následující rok bude postupně snižovat svoji dráhu, až se usadí na velmi protáhlé eliptické dráze, kde nejvyšší bod bude ve výšce 3 150 km nad měsíčním povrchem a nejnižší ve zmíněných 5 až 12 kilometrech. CubeSat je proto vybaven například vlastním iontovým pohonem, který jako palivo využívá jód.

LunaH-Map navíc potřebuje přesnou orientaci pro komunikaci se Zemí, ale i pro přesné měření jeho neutronovými detektory. CubeSat je proto vybaven tříosými silovými setrvačníky, které zajistí přesnou orientaci. Jeden oběh kolem Měsíce bude trvat 4 hodiny, data budou na Zemi posílána díky anténám IRIS 3 X-band, které byly již dříve vyzkoušeny na průkopnických CubeSatech MarCO-A a MarCO-B, které startovaly společně s misí InSight k Marsu a během přistání landeru přenášely data k Zemi. Energii budou zajišťovat solární panely, které budou poskytovat 30W energie.

Primární vědecká mise bude zahrnovat 141 obletů s výše uvedenými parametry. Případné prodloužení mise bude závist na zásobách paliva. Až palivo dojde, skončí mise nárazem do polární oblasti Měsíce.

Zdroje informací:
https://lunahmap.asu.edu
https://space.skyrocket.de/
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://news.asu.edu/sites/default/files/styles/asu_news_gallery_image/public/lmap_installingnameplate.jpg?itok=7H_LWyyV
https://lunahmap.asu.edu/sites/default/files/styles/panopoly_image_full/public/general/fly-black.jpg?itok=bHTAZHYC&c=2e7bc838ecc1b0fbdead8c0b1baf20df
https://space.skyrocket.de/img_sat/lunah-map__1.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lunah-map-orbit_ground_track.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lunah-map.jpg