Budoucnost výzkumu sluneční soustavy kosmickými sondami I - Měsíc

Od dob projektu Apollo, kdy na Měsíci přistáli lidé, zájem o našeho nejbližšího vesmírného souseda klesl, poslední sovětská Luna letěla necelé čtyři roky po Apollu 17. Až v roce 1990 se k němu vydala japonská sonda Hiten/Hagomoro, ve druhé polovině devadesátých let dvě americké sondy, vojenská Clementine a Lunar Prospector a v roce 2003 evropská sonda SMART 1 (v současné době na měsíční orbitě). Nicméně vzhledem ke kosmické iniciativě amerického prezidenta, která počítá s návratem lidí na Měsíc a jeho využitím ke stavbě stálé stanice a jako odrazového můstku k Marsu, je třeba nového, detailního průzkumu. Ani další kosmické „mocnosti“ ESA (Evropská kosmická agentura) a stále ambicióznější Japonsko, Indie a Čína nechtějí zůstat pozadu. Podívejme se tedy na plány návratu na Měsíc.

Obr. 1: „Sonda Lunar Reconnaisance Orbiter [1].

Obr. 2: Sonda SELENE [2].

Obr. 3: Sonda Lunar – A [3].

Obr. 4: Sonda Chandrayaan-1 [4].

Jak jsem se zmínil výše, USA hodlají opět vyslat lidi na Měsíc. Předtím je však třeba vytipovat vhodná místa pro přistání. K tomuto a dalším účelům, o kterých bude řeč dále, vyšlou Spojené státy sondu Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO).

Její start je plánován na konec roku 2008 z Kennedyho kosmického centra s pomocí nosné rakety Delta II, popřípadě Delta IV nebo Titan. Po navedení na polární oběžnou dráhu kolem Měsíce ve výšce 30 – 50 km nad povrchem bude plnit své úkoly po dobu jednoho roku, s možností prodloužení mise o dalších 5 let na nižší dráze. Také není vylou-čeno, že i po této době bude využívána jako komunikační satelit. Hlavními úkoly sondy bude (v závorce je uveden přístroj, který bude tento úkol plnit):

 - výzkum radiace na oběžné dráze (teleskop pro oblast rentgenového záření)

 - studium globální topografie (laserový výškoměr)

 - mapování povrchu s cílem hledat vodík (neutronový detektor)

 - mapování teplotních profilů v polárních oblastech (radiometr)

 - snímkování povrchu v místech, která jsou neustále ve stínu

 - identifikace možných zásob podpovrchového ledu v polárních oblastech (zařízení pro mapování povrchu v ultrafialové oblasti: spektra – Lyman - alfa mapper)

 - měření výškových profilů v potencionálních přistávacích oblastech budoucích pilotovaných misí (kamera s vysokým rozlišením – jeden metr a méně)

Hmotnost vědeckých přístrojů má být kolem 100 kg. Toto všechno je ovšem jen předběžný plán a je možné, že dojde ke změnám.

Velké ambice ve výzkumu vesmíru má Japonsko, průzkum Měsíce nevyjímaje. Japonská kosmická agentura (JAXA) k němu hodlá vyslat dokonce dvě kosmické sondy: SELENE (SELenological and ENgineering Explorer) a Lunar – A. SELENE má startovat někdy během příštího roku pomocí japonské nosné rakety H-IIA z kosmodromu Tanegashima Space Center, Lunar – A ne dříve něž v roce 2006, přičemž o nosném prostředku ještě nebylo rozhodnuto.

Sonda SELENE je zajímavá tím, že ve skutečnosti sestává ze tří samostatných jednotek, a to hlavního satelitu tvaru kvádru o rozměrech 2,1 x 2,1 x 4,2 m, který je rozdělen na přístrojovou část o délce 2,8 m a pohonný systém o délce 1,2 m. Dalšími částmi je panel solárních článků a směrová anténa o velkém zisku. Hmotnost bez paliva činí 1720 kg, hmotnost paliva 795 kg. Na tomto hlavním satelitu jsou připojeny další dvě jednotky, tzv. subsatelity (na obrázku č.2 to jsou dvě hexagonální „krabice“ v přední části).

Jeden z nich, zvaný VLBI (Very Long Baseline Interferometry) Radio (VRAD) Satellite je určený k interferometrickým měřením. Druhý, přenosový subsatelit, je určen k retranslaci signálů z hlavního satelitu i ze satelitu VRAD na Zemi, pokud se tyto dva nachází na obrácené straně. Velikost těchto subsatelitů je 1 x 1 x 0,65 m, jejich hmotnost je 50 kg. Hlavními vědeckými úkoly SELENE je získávání informací o globálním rozložení prvků na povrchu, složení minerálů, studium topografie, geologie, gravitace a plazmatu. Kromě těchto výzkumů jde též o ověřování a vývoj technologií pro budoucí mise.

Start sondy Lunar – A byl již několikrát odložen kvůli technickým a finančním problémů. Jak jsem se už zmínil, start se nedá předpokládat před rokem 2006. Rovněž tato sonda je zajímavá tím, že se neskládá z jedné části. Kromě hlavního satelitu jsou zde ještě dva penetrátory (hmotnost 13 kg), tedy sondy, které se oddělí od hlavního tělesa, dopadnou na povrch Měsíce a zaboří se do jeho povrchu.

Hlavní satelit má tvar válce o průměru 120 cm a výšce 110 cm, tři solární panely jsou kolmé k rotační ose sondy, monochromatická mapovací kamera je umístěna na boku sondy pod jedním z panelů. Vědecký program sestává ze snímkování a sledování teploty povrchu, sledování tepelných toků a studia měsíčního jádra a vnitřní struktury. Výsledky těchto měření nám mohou hodně říci o vývoji Měsíce.

Penetrátory jsou střelám podobné válce o délce 90 cm a průměru 14 cm, uchyceny jsou také na boku sondy, ale mezi solárními panely. Každý z penetrátorů je vybaven seismometrem, zařízením pro měření tepelného toku, přístrojem pro určování náklonu, akcelerometrem, rádiovým vysí-lačem a anténou. Penetrátory se střetnou s povrchem rychlostí 200 – 300 m/s a zaboří se do hloubky 1 – 3 m. Bez zajímavosti jistě není, že jsou konstruovány tak, aby přežily přetížení 10 000 g!! Jeden z penetrátorů dopadne blízko míst přistání kosmických lodí Apollo 12 a Apollo 14, druhý do rovníkových oblastí na odvrácené straně Měsíce. Data, která posbírají, se budou ukládat do paměti palubních počítačů a vysílat na hlavní satelit každých 15 dní.

Dalším zajímavým projektem, tentokrát v režii Indian Space Research Organization (ISRO), tedy indické kosmické agentury je Chandrayaan-1 Lunar Orbiter (Chandrayaan znamená cesta k Měsíci). Sonda má být vypuštěna nejdříve v září roku 2007 z kosmodromu Satish Dhawan Space Center, Sriharikota pomocí indické nosné rakety PSLV C5 (Polar Satellite Launch Vehicle). Její hmotnost by měla být 523 kg, z toho 55 kg vědeckých přístrojů. Vědeckým cílem sondy je získávání informací o povrchu Měsíce z jeho oběžné dráhy, především stereoskopických snímků. Je třeba si uvědomit, že jde o první indický pokus o let k Měsíci (sonda je odvozena z meteorologické družice Kalpansat) a jde především o technologický let, při kterém budou testovány přístroje a obecné přístupy k navigaci. Jako užitečný náklad byly vybrány čtyři přístroje, které uvádím níže, a které mají hmotnost 45 kg, zbylých 10 kg je vyhrazeno pro zahraniční zařízení a bude o nich rozhodnuto v únoru tohoto roku.

Přístroje, jejichž přítomnost na sondě je jistá jsou TMC (the Terrain Mapping stereo Camera) – stereoskopická kamera, HySI (The Hyper Spectral Imager) – mapování minerálů, LLRI (The Lunar Laser Ranging Instrument) – měření topografie, XFS (X-ray flourescence spectrometer) – na rozdíl od výše uvedených je tento přístroj britský a skládá se ze tří částí: LEX (Low Energy X-ray spectrometer), HEX (High Energy X-ray/gamma ray spectromenter) a SXM (Solar X-ray Monitor). LEX je určen k mapování výskytu křemíku, hliníku, hořčíku, vápníku, železa a titanu na povrchu, HEX na mapování výskytu uranu, thoria, olova ²¹⁰Pb a radonu ²²²Rd. SXM bude měřit sluneční vítr pro kalibraci výsledků LEX a HEX.

Posledním podnikem, který nás v nejbližších letech čeká v nepilotovaném výzkumu Měsíce je sonda Chang'e 1 čínské agentury (CAST). Informace o této sondě jsou jen kusé. Jde o součást celé série čínských sond k Měsíci. Má startovat v roce 2007 pomocí nosné rakety CZ – 3A na roční technologickou misi. Jde tedy stejně jako v případě indického projektu především o testování technologií a postupů. Celková hmotnost sondy má činit 1000 kg, z toho 100 kg užitečného zatížení. To má být tvořeno výškoměrem, gama/rentgenovým spektrometrem pro studium radioaktivních látek, mikrovlnným radiometrem pro měření tloušťky měsíčního regolitu a komplexem zařízení pro sběr dat o slunečním větru a blízkém okolí Měsíce.

Na konec si pro zajímavost uveďme předpokládané ceny jednotlivých misí (ceny jsou uvedeny v amerických dolarech): Lunar Reconnaissance Orbiter – 90 milionů, SELENE – neuvedeno, Lunar - A – 135 milionů, Chandrayan-1 – 100 milionů, Chang'e 1 – neuvedeno.