Pokud má být chystaná vlna průzkumu Měsíce co nejpřínosnější, bude potřeba dopravit na povrch Měsíce co možná nejvíce vědeckých přístrojů či technologických demonstrátorů. S jejich pomocí získají vědci a inženýři cenné informace, které pomohou lépe porozumět Měsíci, ale také lépe připravit pilotované výpravy. Lidem, kteří se na povrch vydají, se zase budou hodit zásoby a spousta věcí, které jsou k fungování na Měsíci nezbytné. Vědecké přístroje, technologické demonstrátory i zásoby s sebou jistě mohou astronauti vzít i do pilotovaných lunárních landerů, ale o těch se mluví dost. My se proto dnes podíváme na pět bezpilotních lunárních landerů, které jsou v různém stádiu vývoje, si posvítíme v letošním posledním díle seriálu TOP5.

Nova-C – lander firmy Intuitive Machines
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

5) Nova-C
Náš souhrn, který je dnes řazen podle očekávaného prvního startu daného landeru, otevírá lander od firmy Intuituive Machines. Premiérová mise IM-1 má odstartovat 22. prosince letošního roku. Na rok 2023 se plánuje druhá mise (IM-2) a začátkem roku 2024 má startovat mise IM-3. Ve všech případech bude k vynesení použita raketa Falcon 9 od SpaceX. V květnu 2019 byl lander Nova-C mezi třemi landery, které NASA vybrala v rámci programu CLPS (Commercial Lunar Payload Services) pro dopravu prvních nákladů na Měsíc. Firma za přípravu a vypuštění landeru dostala od agentury 77 milionů dolarů. V rámci zmíněné mise IM-1 má lander nést pětici přístrojů od NASA a také další náklady od jiných zákazníků – ti mají dodat třeba malé rovery. Přistát se mělo mezi Mořem nepokojů (Mare Crisium) a Mořem jasu (Mare Serenitatis), přičemž se očekává doba fungování po jeden lunární den, tedy 14 pozemských dnů. Stejně dlouhá lunární noc bude pro přístroje konečná.

V říjnu 2020 byla firma agenturou NASA vybrána pro další zakázku. Mise IM-2 má přistát poblíž jižního pólu Měsíce a jejím hlavním nákladem bude vrtačka PRIME-1, která odebere podpovrchové vzorky. O jejich analýzu se pak postará hmotnostní spektrometr MSolo. V srpnu 2021 pak NASA vybrala firmu Intuitive Machines i pro třetí misi. IM-3 by měla dopravit náklady do lunární lokality Reiner Gamma.

Nova-C – lander firmy Intuitive Machines
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Lander Nova-C je výtvorem firmy Intuitive Machines, ovšem při jeho vývoji se uplatnily poznatky, které agentura NASA nasbírala při projektu Morpheus. Hlavní raketový motor VR900 spalující kapalný kyslík a kapalný metan vyvine tah 4 kN. Lander samotný má být schopen provádět autonomní přistání a vyhýbání se překážkám. Firma Intuitive Machines avizovala i velmi zajímavou schopnost, kterou má tento lander disponovat. Jedná se o možnost se po přistání krátce vznést a přeletět na jiné místo. Lander by měl být schopen zajistit nepřetržité spojení užitečného nákladu o hmotnosti až 100 kilogramů s pozemním střediskem. Nova-C má při startu na Falconu vážit 1900 kilogramů, bude vysoký 3 metry a rozkročené nohy budou mít rozpětí 2 metry. Fotovoltaické panely dodají 200 W elektrické energie.

Peregrine – lander firmy Astrobotic
Zdroj: https://upload.wikimedia.org

4) Peregrine
Firma Astrobotic Technology připravuje dva lunární landery. Jako první se má v akci ukázat menší lander Peregrine a v roce 2024 poletí těžší Griffin. Premiérová mise Peregrine je zatím předběžně plánovaná na prosinec 2022, ovšem v našem článku jsem jej zařadil až za lander Nova-C, který má letět také v prosinci letošního roku. Důvodem je, že zatímco Nova-C poletí na Falconu 9, jehož startovní kadence je úctyhodná, Peregrine usedne na raketu Vulcan od United Launch Alliance, což je nosič, který zatím neletěl a jeho vývoj se postupně opožďuje. Největším viníkem těchto zpoždění jsou raketové motory BE-4 od firmy Blue Origin, ale v poslední době se zdá, že už by snad mohly být relativně brzy připraveny. Lander Peregrine má být na palubě při premiérové misi rakety Vulcan. I kdyby nenastala žádná další zpoždění kvůli motorům, dá se očekávat, že u prvního startu nebude nikdo chtít nic uspěchat, takže je pravděpodobné, že start sklouzne do roku 2023.

Rozměry landeru Peregrine ve srovnání s lidskou postavou.
Zdroj: https://www.astrobotic.com

Při první misi, nepříliš originálně nazvané Mission One, má lander nést celkem 28 různých nákladů, které budou férově rozděleny – 14 od NASA a 14 od komerčních subjektů. Přistání první mise je plánováno do okolí lokality, která se jmenuje poměrně děsivě Jezero smrti (Lacus Mortis), což je relativně rovinatá oblast. Po přistání by měl lander fungovat 8 dní, což sice není mnoho, ale i tak to stačí k provedení potřebných výzkumů a zkoušek technologií. Firma Astrobotic uvedla, že první landery nebudou vybaveny topnými prvky, takže nepřežijí lunární noc, ovšem zároveň nevyloučila, že by se tyto topné prvky nemohly přidat pro některé budoucí mise.

Svazek pěti hlavních motorů ISE-100 – na vizualizaci vystupují mimo tělo landeru.
Zdroj: https://www.astrobotic.com

Samotný lander Peregrine má při startu Mission One vážit 1283 kilogramů a na povrch Měsíce dopraví maximálně 90 kg užitečného nákladu. U druhé mise (Mission Two) to má být 175 kg a od třetí mise (Mission Three) má být plně využita kapacita landeru – 265 kg užitečného vybavení. V nádržích by mělo být 450 kg pohonných látek. Palivem bude monometylhydrazin a okysličovadlem MON-25 (směs oxidů dusíku s 25% zastoupením oxidu dusnatého). Lander bude mít na výšku 1,9 metru a jeho průměr činí 2,5 metru. Pro všechny palubní systémy má být  zajištěna dodávka 30 W elektrické energie. Tu vyrobí GaInP/GaAs/Ge fotovoltaický panel a pošle ji do lithium-iontového akumulátoru. Systémy pro autonomní přistání na Měsíci budou disponovat také lidarem. Původní přistávací elipsa měla rozměry 24 × 6 km, ale od Mission Two se má výrazně zmenšit na 100 × 100 metrů. Se Zemí bude lander komunikovat v pásmu X a po přistání má Peregrine ve svém okolí vytvořit Wi-Fi síť na frekvenci 2,4 GHz, kterou budou moci využívat uvolněné rovery.

Xombie při letu
Zdroj: http://www.nasa.gov/

3) XL-1
Společnost Masten Space Systems je široce rozkročená a ve svém portfoliu má celou řadu zajímavých technologií a projektů. Od svého založení v roce 2004 pracovala třeba na demonstrátorech přistávání. Kupříkladu jejich stroj Xombie měl v březnu 2017 na svém kontě úctyhodných 224 letových testů. Firma Masten díky tomu nasbírala dost zkušeností, aby si mohla troufnout na přistání na Měsíci. Tato společnost má evidentně ráda písmeno X – stačí se podívat na názvy jejích projektů. Kromě zmíněného Xombie má ve svém portfoliu třeba testovací stroje Xoie, Xaero, Xodiac, Xogdor, Xeus, či XS-1. My se v rámci dnešního článku vzhledem k tématu zaměříme na její lunární lander XL-1, který firma vyvinula v rámci programu Lunar CATALYST.

První misi si NASA u Masten Space Systems objednala v dubnu 2020. Tato mise dostala později označení MM1 (Masten Mission One) a má odstartovat v listopadu 2023. Firma uvedla, že k vynesení využije služeb firmy SpaceX, ale neupřesnila konkrétní nosič. Mise měla původně proběhnout dříve, ale podle prohlášení firmy Masten z června 2021 jsou za zpoždění zodpovědné komplikace spojené s pandemií Covid-19. V rámci MM1 bude na Měsíc dopraveno osm nákladů od NASA s celkem devíti vědeckými přístroji a technologickými demonstrátory. Přistání landeru XL-1 má proběhnout v okolí jižního pólu Měsíce. Na palubě budou třeba přístroje pro určení složení lunárního regolitu, či zhodnocení úrovní kosmického záření na Měsíci, ale i technologické demonstrátory třeba pro přesné přistávání. Firma dostala od NASA za kompletní zajištění mise (dodání přístrojů, jejich integraci, start, přistání a minimálně 12 dní provozu) 75,9 milionů dolarů.

XL-1
Zdroj: https://spacenews.com/

Lander o startovní hmotnosti cca 2400 kg má být schopen dopravit na povrch Měsíce 100 kilogramů užitečného vybavení. Jeho pohon obstarají čtyři raketové motory testované na prototypu XL-1T. Tyto motory budou využívat dvousložkové pohonné látky s označením MXP-351, ovšem jejich přesné složení zatím firma tají. Konstatovala pouze, že na rozdíl od tradičních směsí na bázi hydrazinu je jejich směs netoxická. Firma ještě provádí dlouhodobé zkoušky, aby určila, jak dlouho je možné tyto látky bezpečně skladovat. Zatím se zdá, že půjde o údaj v řádu let. Použití netoxické pohonné směsi by mělo usnadnit předstartovní přípravy a tím je i částečně zlevnit.

Lander SERIES-2 od firmy Draper Laboratory.
Zdroj: https://www.nasa.gov

2) SERIES-2
Poměrně nezvyklý název pro svůj lunární lander vybrala firma Draper Laboratory. NASA ji ze všech aktuálně platných zakázek v rámci programu CLPS vybrala jako poslední – v červenci 2022. Mnozí naši čtenáři tak mají jistě v živé paměti článek, který jsme o první (zatím nepojmenované misi) tohoto landeru vydali na našem webu. Zájemcům o bližší informace doporučíme jeho přečtení, v tomto souhrnném článku se omezíme spíše na obecnější informace. Bližší technické detaily o tomto landeru zatím nejsou veřejně dostupné, ale už teď víme, že zakázka od NASA za 73 milionů dolarů obnáší výzvu, jaké zatím žádná americká mise nečelila – má se totiž přistávat na odvrácené straně Měsíce. Tam se o přistání pokusila zatím pouze čínská sonda Chang’e-4 a uspěla. Zda se to podaří i landeru SERIES-2, se dozvíme nejdříve v roce 2025, kdy je naplánován jeho start na zatím neupřesněné raketě. Přistávací oblast se má nacházet u Schrödingerovy pánve u jižního pólu Měsíce.

FSS (Farside Seismic Suite)
Zdroj: https://www.nationalacademies.org

V rámci této mise by měl lander dopravit na povrch Měsíce užitečný náklad o celkové hmotnosti 95 kilogramů. Konkrétně by mělo jít o tři vědecké přístroje. Zajímavým kouskem je třeba LuSEE, což je záložní exemplář přístroje FIELDS z Parker Solar Probe, který bude měřit elektromagnetické vlny a pole. Vědce zajímá, jak tato pole ovlivňují elektrostatický potenciál okolního prostředí. Kromě toho bude na palubě také přístroj FSS, který poskytne první seismická data z odvrácené strany Měsíce. Na jeho vývoji se podílí i francouzská agentura CNES, která připravila špičkový seismometr SEIS pro marsovskou sondu InSight. Posledním přístrojem, který bude na palubě SERIES-2, má být LITMS, což jsou vlastně dva přístroje v jednom. Jedná se o pneumatickou vrtačku s tepelnou sondou a senzor elektrického pole. Vědcům by mohl prozradit, jak probíhá přenos tepla z nitra Měsíce na povrch, což je srovnatelné s nakonec neúspěšným přístrojem HP3 ze zmíněné sondy InSight. Tentokrát se ale tepelná sonda nebude zatloukat, ale zavrtávat, což by mělo šance na úspěch zvýšit.

Evropský lander EL3 by mohl dopravit na Měsíc zařízení pro výrobu kyslíku.
Zdroj: https://www.esa.int/

1) EL3
Já vím, v bojových sportech jsou zavedeny váhové kategorie, ale náš seriál TOP5 žádná podobná omezení nemá. Přesto je pravda, že první místo dnešního pořadí značně vybočuje ze standardu, který stanovily předešlé čtyři projekty. Byla by však opravdu velká škoda vynechat v tomto výčtu jeden mimořádně zajímavý projekt agentur ESA, JXA a CSA. Opouštíme tedy americký program CLPS a od malých bezpilotních landerů se přesouváme k „trochu“ větší technice. Lander EL3 (European Large Logistic Lander) totiž má při startu vážit přibližně 8,5 tuny a na povrch Měsíce by mohl doručit až zhruba 1,5 tuny nákladu. Lander se vyvíjí v rámci širšího programu HERACLES (Human-Enhanced Robotic Architecture and Capability for Lunar Exploration and Science), do kterého spadá i rover a vzletový prvek z Měsíce.

Schrödingerova pánev vyfocená sondou LRO.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

O vynesení tohoto nákladního landeru se má postarat nová evropská raketa Ariane 6 ve své těžké verzi 64, přičemž první start je plánován na konec tohoto desetiletí. Prvním místem přistání by mohla být již výše v článku zmíněná Schrödingerova pánev. O přistání na odvrácené straně Měsíce by se tedy pokusil další hráč. Lander EL3 by mohl na povrch Měsíce dopravit zmíněné kanadské vozítko mapující nerostné zdroje v okolí, které by se mohlo na několik kilometrů vzdálit od landeru a sbírat vzorky. Ty by se pak naložily do vzletového modul, který by na povrch dopravil také lander EL3. Vzletový modul by pak na stanici Gateway mohl dopravit 15 kilogramů vzorků. Vzletový modul by byl u stanice zachycen staniční paží a vzorky by se na Zemi přepravily v lodi Orion s astronauty.

Umělecká představa startu vzletového modulu z landeru EL3.
Zdroj: https://www.esa.int/

Druhá a třetí mise landeru EL3 mají mít k dispozici dodatečných 500 kg pro alternativní využití – třeba pro zkoušky nového hardwaru, demonstrace technologií či sbírání zkušeností s provozem zařízení. Doprava vzorků z Měsíce by měla přijít až u čtvrté a páté mise. Japonská agentura JAXA má obstarat sestupový prvek, ESA pak postaví sekci s rozhraním pro připojení roveru a vytvoří také vzletový modul, který bude vozit vzorky na stanici Gateway. Kanadská CSA by měla vyvinout 33 kg těžký rover, který bude s landerem spolupracovat. Má být vybaven radioizotopovým zdrojem energie, který by umožnil jeho provoz za mrazivých lunárních nocí.

Umělecká představa landeru EL3 s nákladem včetně nehermetizovaného roveru pro pilotovaný program
Zdroj: https://www.esa.int

Nasazení do akce je sice daleko, ale na projektu se už pracuje. ESA zadala firmám Thales Alenia Space a Airbus analyzovat první dvě mise landeru EL3, které mají vysokou prioritu – doručit náklad pro podporu programu Artemis a provést vědecké mise v jižní polární oblasti Měsíce. Firma Nammo zase dostala kontrakt na zhodnocení požadavků výkonu raketového motoru a nalezení optimálního designu. Znovupoužitelný motor vzletového modulu by mohl využívat elektrická turbočerpadla, která by brala pohonné látky z nízkotlakých nádrží schopných doplnění pohonných látek.

Dámy a pánové, tímto článkem končí letošní porce seriálu TOP5, který vychází vždy v červencových a srpnových pátcích. Jelikož za týden už bude září, je čas uložit náš letní a svým způsobem odlehčený seriál na deset měsíců ke spánku. Ale nebojte se. V létě roku 2023 jej plánujeme znovu obnovit – bude to už jeho osmá sezóna – začal totiž vycházet v létě roku 2015. Na tomto místě bych tedy chtěl poděkovat Vám všem, kteří jste jej (nejen letos) četli a děkuji také kolegům Karlu Zvoníkovi a Vítězslavu Škorpíkovi, kteří se mnou letos tento seriál tvořili. Ještě jednou díky vám všem a 7. července 2023 u dalšího dílu tohoto seriálu opět na viděnou!

Zdroje informací:
https://en.wikipedia.org
https://en.wikipedia.org
https://www.astrobotic.com
https://en.wikipedia.org
https://www.intuitivemachines.com/lunarlander
https://en.wikipedia.org
http://www.masten.aero
https://www.nasa.gov
https://en.wikipedia.org
https://www.esa.int

Zdroje obrázků:
https://scitechdaily.com/images/Lunar-Lander-FAST-Landing-Pad-Deposition-Technology.jpg
https://upload.wikimedia.org/…Services_for_Artemis_Program_%2847974873213%29.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/intuitive_machines.jpg
https://upload.wikimedia.org/…Services_for_Artemis_Program_%2847974859117%29.jpg
https://www.astrobotic.com/peregrine
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/tech20150318c.jpg
https://spacenews.com/wp-content/uploads/2020/04/mastenxl1.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/luner_lander.png
https://www.nationalacademies.org/…/D13F8F17057384669F1F7792FFEFCB0A794EB05737F4
https://www.esa.int/v…/21488771-1-eng-GB/European_Large_Logistics_lander_landing.png
https://upload.wikimedia.org/…/d/de/Schr%C3%B6dinger_%28LRO%29_500_km.png
https://www.esa.int/…/19428355-2-eng-GB/European_Large_Logistics_Lander_return.png