V tomto roce by se měla k Měsíci vydat čínská sonda, která by na něm měla přistát, odebrat vzorky a návratová část by je měla dopravit na Zemi. Pokud se to povede, bude to další důležitý krok v čínském měsíčním programu. Proto je dobré si jej připomenout. Čína zahájila svůj vesmírný program první etapou, která měla ověřit její schopnosti dopravit výzkumné aparáty k Měsíci, umístit je na oběžnou dráhu a získat detailní fotografie měsíčního povrchu a informace o jeho charakteristikách. Sondy Čchang-e 1 a Čchang-e 2 (Chang’e) pořídily velké množství 3D fotografií a dramaticky zpřesnily znalosti topografie Měsíce. Tato etapa proběhla v letech 2007 až 2011 a byla součásti návratu lidstva k Měsíci, které se zúčastnilo několik států. Podrobněji je to popsáno v článku z minulého roku.

Druhá etapa čínského měsíčního programu

Také druhá etapa byla extrémně úspěšná. Jejím úkolem bylo zajistit přistání na měsíčním povrchu a vysazení měsíčního vozítka s názvem „Nefritový králík“. Právě topografické studie mísí v první etapě poskytly potřebná data pro výběr míst přistání. Dne 14. prosince 2013 přistál na přivrácené straně Měsíce v Moři dešťů přistávací modul Čchang-e 3. Ten měl hmotnost 1200 kg a vozítko pak 135 kg, jeho výška byla 1,5 m. Jeho sekundárním cílem bylo i ověření technologií pro budoucí přistávací modul, který by byl schopen nasbírat vzorky a odeslat je k Zemi. Životnost přistávacího modulu i vozítka překonala všechna očekávání. Pomáhá k tomu využití radionuklidových tepelných zdrojů, které zajistí tepelnou pohodu zařízení. Elektrickou energii dodávají pouze fotovoltaické panely. Zařízení se tak na dva týdny měsíční noci musí ukládat ke spánku.

Sonda Čchang-e 4, která byla záložní k té předchozí, pak přistála 3. ledna 2019 na odvrácené straně Měsíce, což se do té doby nikomu nepodařilo. Přenos dat zajišťuje telekomunikační sonda Queqiao, která sedí v Lagrangeově bodu L2 (podrobněji zde).

Tuto sondu nabídla Čína k volnému využití i pro případné další mise na odvrácenou stranu Měsíce. Přistávací modul pracuje v oblasti u jižního pólu, konkrétně v kráteru Von Kármán v pánvi South Pole – Atkien. Původně mělo vozítko vydržet dva měsíce, ovšem nyní už je na povrchu Měsíce více než 17 měsíců.

Modul provádí astronomická měření v oblasti rádiových vln s nízkými frekvencemi a studuje prostředí v blízkosti měsíčního povrchu. K tomu slouží i detekce neutronů a neutrálních atomů. Na přípravě vědeckých přístrojů i programu mise se podílely i Německo, Švédsko, Nizozemí a Saudská Arábie.

Vozítko Nefritový králík 2 studuje na své pouti morfologii a složení měsíčního povrchu. Nyní už realizují 18 měsíční den svého pobytu na Měsíci. Nefritový králík už urazil téměř 500 m a dostal se zhruba 300 m od přistávacího modulu. Po cestě studoval měsíční kameny, měsíční půdu a několik malých impaktních kráterů. Vozítko má radar, který umožňuje studovat měsíční materiál v podpovrchových vrstvách až do hloubky 40 m. Spektrometrická měření s využitím infračerveného zobrazovacího spektrometru umožnila třeba potvrdit, že měsíční plášť má vysoký obsah olivínu.

K výročí prvního roku práce sondy na povrchu odvrácené strany Měsíce a po publikaci prvních článků otevřela Čína vědecká data pro širokou mezinárodní komunitu. Připomeňme, že i data z předchozích měsíčních misí byla nabídnuta světové vědecké komunitě.

Jako velmi pěkný příklad získaných výsledků je práce publikovaná v únoru tohoto roku společně čínskými a italskými vědci, která využívá právě radar vozítka Nefritový králík 2. Ukazuje se, že v daném místě je velmi velká tloušťka regolitu, která dosahuje hodnoty okolo 12 m. Pod ní je mezi 12 až 24 m vrstva hrubšího materiálu s jednotlivými kameny. Ještě níž je pak až do dosahu radaru, což je zhruba 40 m, vrstva, kde se střídají vrstvičky hrubšího a jemnějšího materiálu.

Jde o jednu z řady prací, které ukazují, jak projekt Čchang-e 4 přispívá k našemu poznání polárních oblastí odvrácené strany Měsíce a zároveň dláždí cestu k třetí etapě čínského měsíčního dobrodružství.

Třetí etapa čínského měsíčního programu

Třetí etapa je zaměřena na dopravu vzorků z Měsíce na Zemi a komplexní geologické studie zajímavých míst na jeho povrchu. Závislý je na dostatečně silné raketě, která je schopna vynést a poslat na dráhu k Měsíci dostatečně těžkou sondu. Touto raketou je Dlouhý pochod 5. Na nízkou oběžnou dráhu dokáže tento nosič vynést 25 tun. Je tak srovnatelný s raketami Delta IV Heavy, Falcon 9 nebo Proton-M. První její testovací start se uskutečnil v listopadu 2016. Neobešel se bez problémů. Nosič s družicí se dostal na jinou oběžnou dráhu. Tu se pak následně podařilo upravit, takže byl let zhodnocen jako úspěšný. Při druhém letu v červenci 2017 však selhal motor a start byl neúspěšný. Příprava rakety, u které bylo nutné odstranit příčiny selhání a zajistit spolehlivost, se tak zdržela. Až koncem prosince 2019 se tak uskutečnil třetí start této rakety. Byl úspěšný a vynesl do vesmíru telekomunikační družici Š‘-ťien 20. Tím se otevřela cesta i k uskutečnění prvního startu této etapy. Potvrdil to i první úspěšný start nové verze této rakety Dlouhý pochod 5B, který proběhl 5. května 2020 a vynesl na oběžnou dráhu první bezpilotní exemplář nové kosmické lodi určené pro pilotované lety. Takže i přes dvě selhání jiných verzí raket Dlouhý pochod, byl to typ Dlouhý pochod 7a v březnu a Dlouhý pochod 3B v dubnu 2020, se snad dva plánované starty rakety Dlouhý pochod 5 určené k vynesení sond do vzdálenějšího vesmíru uskuteční. Připomenu, že kromě sondy k Měsíci by měla tato raketa vynést v červenci i čínskou sondu k Marsu Tchien-wen-1 (Tianwen-1).

Vše je pro start v druhé polovině tohoto roku připraveno i proto, že úspěšný test návratového pouzdra proběhl už v roce 2014 při letu Čchang-e 5T. Při něm se potvrdilo, že pouzdro vydrží náročné podmínky průletu atmosférou i v situaci, kdy do ní vstoupí s velmi vysokou rychlostí při návratu od Měsíce.

Připravovaná sonda Čchang-e 5 by měla přistát v severní části Oceánu bouří v oblasti, kde je osamocený komplex lunárních dómů Mons Rümker. Jde o největší komplex takových útvarů, který zaujímá plochu o průměru 70 km a obsahuje celkově okolo 30 dómů. Jde o vulkanické útvary, které jsou z hlediska měsíční historie relativně mladé, mladší než dvě miliardy let. Jedná se tak o geologicky velmi zajímavé místo, a to je i důvod jeho výběru. Navíc bylo dosud jen velmi málo prozkoumané. Přípravný tým sondy vypracoval velmi podrobnou studii geologie těchto míst. Využíval fotografický, spektroskopický i topografický materiál získaný ze sond na oběžné dráze okolo Měsíce.

Podařilo se vybrat řadu atraktivních útvarů, které by mohly poskytnout velmi zajímavé vzorky. Nejzajímavější se zdají být mladé lávové bazalty z tohoto měsíčního moře, které budou hlavní prioritou. Velice pečlivý rozbor možných míst přistání, jejich geologických vlastností a potenciálního vědeckého přínosu byl publikován již v roce 2018 v článku Y. Q. Quina a dalších, „Geology and Scientific Significance of the Rümker Region in Northern Oceanus Procellarum: China’s Chang’E-5 Landing Region“.

Po podrobné analýze byla vybrána tři potenciální místa přistání, která jsou na fotografii označena jako A, B a C. Místo A je v mladém moří. Je velmi vhodné pro zkoumání délky trvání pozdní fáze měsíčního vulkanismu. Určení přesného stáří hornin, které při něm vznikaly. Studovaly by se procesy vedoucí ke zvýšení koncentrací thoria a jeho role v tomto vulkanismu i průběh a role následných impaktů.

Místo B je přímo v samotném Mons Rümker. Zde by bylo možné získat poznatky o původu měsíčních dómů, vlastnosti zdrojů magmatu a délce vulkanismu v této oblasti. A také by bylo možné poznat časový průběh následných impaktů.

Místo C je křemičitý dóm. Zde by se zkoumaly horniny tohoto typu měsíčních útvarů, zdroje magmatu a jejich vývoj i role koncentrace thoria v těchto procesech.

Zatím se jako nejnadějnější místo jeví varianta A. Zde by bylo možné získat velmi mladé lávové horniny. Výhodou je nejen vědecká atraktivita, ale také hladký a nekomplikovaný terén s minimálním rizikem při přistávání. S největší pravděpodobností by tak měla sonda přistát zde. Po nasbírání dostatečného množství vzorků by pak vyslala návratové pouzdro zpět k Zemi.

Závěr

V druhé polovině roku by se konečně měla uskutečnit čínská mise Čchang-e 5, která odebere vzorky z povrchu Měsíce a dopraví je na Zemi. Optimismus vůči úspěšné realizaci vzbuzuje i velmi spolehlivé fungování přistávacího modulu a vozítka sondy Čchang-e 4, které už jsou na Měsíci více než 17 měsíčních dnů. Zároveň proběhlo několik úspěšných startů nosné rakety Dlouhý pochod 5, která sondu Čchang-e 5 vynese do vesmírného prostoru.

Pokud se mise zahajující třetí etapu čínského měsíčního programu povede, půjde o klíčový krok k cestě k etapě čtvrté a vybudování automatické měsíční základny, a nakonec i k tomu hlavnímu cíli, kterým je bezesporu přistání a práce čínských kosmonautů na povrchu Měsíce.

Doplnění – přesnější informace o průběhu letu Čchang-e 5 a odběru vzorků

 Na základě diskuze a otázek čtenářů bych připojil ještě upřesnění o způsobu odběru vzorků i samotného letu. Celý systém bude obsahovat čtyři části. Servisní modul, návratové pouzdro a ze dvou komponent složenou přistávací část, která bude obsahovat přistávací modul a zařízení pro odběr vzorku a jejich dopravu na oběžnou dráhu okolo Měsíce. Nebude nakonec obsahovat vozítko

Samotné odběrové zařízení bude obsahovat robotické rameno, které má na konci lopatku pro sběr vzorků a systém pro jejich zpracování využívající vibrační a další separační metody, které umožňují získat několik oddělených vzorků tak, aby se vzájemně nepromíchaly (nekontaminovaly). Přistávací část také obsahuje vrtací a penetrační mechanismus. Ten umožní získat více vzorků ve formě celistvého jádra až do zmíněné hloubky 2 m. Jádra budou v trubici, která umožní jejich bezpečnou dopravu bez poškození během letu i přistání.

Dá se očekávat, že bude snaha veškeré odběrové a vrtací práce uskutečnit během měsíčního slunečného dne, aby se vyloučilo možné poškození přistávacího modulu během extrémního chladu v průběhu měsíční noci. Podrobnější popis je zde.

Přednáška o současném návratu člověka na Měsíc a k cestě k měsíční základně.

Psáno pro servery Kosmonautix a Osel.