Koncem února představil šéf NASA Jared Isaacman zásadní změny v programu Artemis, které by měly poslat Spojené státy na lépe směrovanou cestu k návratu na Měsíc.
V programu Artemis nastaly změny v pořadí letů, přinesly zvýšení kadence startů složité lunární rakety SLS a kladou větší důraz na aktivity na povrchu Měsíce (viz minulé vydání TT). Třetí zmíněné mimo jiné představuje vybudování stálé lunární základny a zřejmě odsun cislunární stanice Gateway do zapomnění. A jen několik dní po ohlášení aktualizace plánů NASA jejím šéfem naznačil americký Senát, že tyto změny podporuje. Připomeňme si: „NASA musí standardizovat svůj přístup, bezpečně zvýšit startovní kadenci a vykonávat prezidentovu národní kosmickou politiku. Vzhledem k tomu, že důvěryhodná konkurence ze strany našeho největšího geopolitického protivníka (Číny) každým dnem roste, musíme jednat rychleji, eliminovat zpoždění a dosáhnout našich cílů,“ zdůraznil 27. února Isaacman ve svém prohlášení. Jeho nástup do funkce takzvaného administrátora NASA vnesl v posledních týdnech do agentury pořádný „průvan“ a došlo i na personální změny. Ale pokud mají Američané v programu Artemis skutečně přistát na Měsíci za dva roky, patrně to ani jinak nejde. Jedná nejen jako astronaut a fanda pilotované kosmonautiky, ale jako zkušený byznysmen znalý poměrů dodavatelských kruhů kosmické techniky. I proto jeho rozhodnutí obnáší standardizaci konfigurací dopravních prostředků, přidání dodatečné (orbitální) mise v roce 2027 a provedení nejméně jednoho lunárního přistání v každém následujícím roce. Ovšem sladění rozsáhlého dodavatelského řetězce SLS a pracovních sil s novým plánem bude přinášet i jisté výzvy. Vždyť jen například kompletace nosiče SLS pro aktuální let Artemis II trvala Boeingu více než dva roky. Přitom už za dva roky se má na Měsíc startovat 2× ročně. Ovšem přelomové období čeká také Muskovu SpaceX s HLS Starship, která se ještě nedostala ani na oběžnou dráhu kolem Země, i Blue Moon Bezosova spolku Blue Origin, kde chtějí narychlo přebudovat automatický bezpilotní dopravník MK1 na pilotovaný Blue Moon MK2. Na to, aby obě společnosti prokázaly požadované schopnosti svých „želízek v ohni“, mají tak rok, rok a půl.
Zásadní rozhodnutí
„Ještě nás čeká příliš mnoho učení a příliš mnoho vývojových a výrobních rizik. Místo toho chceme pokračovat v testování během letů. Vracíme se k moudrosti lidí, kteří navrhli Apollo,“ prohlásil Amit Kshatriya, přidružený administrátor NASA, a dodal: „Celá sekvence letů Artemis musí představovat postupné budování cesty, přičemž každý krok nás přiblíží k naší schopnosti provádět přistávací mise na Měsíci. Každý krok musí být dostatečně velký, aby přinesl pokrok, ale ne tak velký, aby nás vystavil zbytečnému riziku vzhledem k dosavadním poznatkům.“ Jak jsme už psali, vedení NASA udělalo několik zásadních kroků. Především, reviduje techniku potřebnou k lunární expedici. O rozhodnutí Isaacmana pozastavit, či dokonce zrušit vývoj silnějších variant nosné rakety jsme se též zmiňovali v minulém čísle TT, ale je potřeba zdůraznit, že přes tichý nářek dodavatelů v čele s firmami Boeing, Northrop Grumman či Dynetics jde o naprosto racionální krok. Především byl v rámci standardizace zrušen přechod ze základní verze SLS Block 1 s horním stupněm ICPS (viz problémy s tlakováním helia u Artemis II) na tzv. Block 1B s vyvíjeným silnějším stupněm EUS (exploration upper stage) společností Boeing, se kterým se počítalo už pro let Artemis IV. Boeing SLS Block 1B vyvíjí od roku 2014 a náklady vzrostly z počátečních 962 mil. USD (v roce 2017) na téměř 3,8 mld. USD. A první plánovaný let byl už před dvěma roky přesunut z Artemis III na Artemis IV. Nejenže se nadále opožďoval, ale i kvůli tomu, co Úřad inspektora agentury (OIG) označil za „problémy s kontrolou kvality“ v montážním závodě společnosti v Michoud v Louisianě se NASA rozhodla od těchto plánů upustit — oficiálně kvůli překročení nákladů a harmonogramu. Konec EUS přišel prostřednictvím zdánlivě obyčejného oznámení zveřejněného na vládním webu pro zadávání zakázek: „NASA/MSFC má v úmyslu podepsat exkluzivní smlouvu na pořízení vyšších stupňů nové generace (tj. Centaur V) pro nasazení v systému SLS (space launch system) Artemis IV a Artemis V od United Launch Alliance (ULA).“ „Pokud byla Exploration Upper Stage něčím, pak důkazem síly lobbingu, přeživšího umění odsávat tzv. nadměrné/ dodatečné výdaje v milionech USD, a míry hodnoty politické podpory klíčových jižanských senátorů v Alabamě, Mississippi, Texasu a na Floridě,“ konstatoval nemilosrdně Eric Berger z webu ArsTechnica. Modernizace horního stupně v podobě EUS byla totiž před více než 10 lety smluvena s Boeingem a měla umožnit raketě SLS vynášet nejen loď Orion k Měsíci, ale i velké náklady vedle něj (např. moduly stanice Gateway). Jde o to, že kongresmani, kteří cílili na pracovní místa (za to tě znovu zvolíme…), chtěli, aby NASA vyvinula zcela nový horní stupeň. V roce 2016 proto vyčlenili 85 mil. USD na předběžné práce v první fázi a od té doby vcelku přiťukli už více než 3,8 mld. USD. Pro vývoj druhého stupně rakety s motory RL-10, které létají ve vesmíru už šest desetiletí. A dodnes nebyl EUS dokončen. Navíc, přechod ze SLS Block 1 (ICPS) na Block 1B (EUS) vyžadoval novou, větší mobilní startovní věž, tzv. Mobile Launcher 2 (ML-2) kvůli výškovým rozdílům a rozhraním. Zvažovaná rekonstrukce dosavadní ML-1 by totiž vážně ovlivnila harmonogramy startů Artemis. Faktem je, že než to Isaacmanovo vedení NASA zrušením EUS zaseklo, ML-2, postavená firmou Bechtel, byla přibližně z 90 % dokončena — a to za sumu přesahující miliardu USD. Se zrušenými EUS a Block 1B je ML-2 náhle pro Artemis přebytečná. A to si NASA stěžovala, že jí Kongres neustále přiškrcuje rozpočet. Přitom, jak upozorňuje Berger, „fakt, že vývoj raket společnostmi SpaceX, Blue Origin a United Launch Alliance schopných přepravy velkého nákladu na Měsíc učinil tento systém zastaralým, byl dlouho známý, ale nikoho to nevzrušovalo“. „Bylo to všechno neuvěřitelně a hloupě drahé,“ konstatuje Berger. „Chci jen zdůraznit tento bod: Exploration Upper Stage nijak nepřiblížil NASA k přistání mise Artemis III na Měsíci. A utráceli miliardy dolarů daňových poplatníků, které místo toho, aby pomohly Spojeným státům předběhnout na Měsíci Čínu, pomáhaly bobtnat aerokosmickým firmám.“ Klika, že NASA převzal Jared Isaacman a zvítězil rozum. „Jen pár týdnů po nástupu do funkce se nový administrátor NASA podíval na složité plány na průzkum Měsíce a položil si několik jednoduchých otázek,“ píše dále Berger. „Proč stavíme kosmickou stanici u Měsíce (viz Gateway), když my, naši spojenci i konkurenti máme mnohem větší zájem být přítomni na jeho povrchu? A proč utrácíme miliardy dolarů za horní stupeň, který existuje jen proto, aby podporoval tuto stanici? Tu stanici, která bude tisíce kilometrů od Měsíce? Není to nutné. Pryč s ní. Místo toho kosmická agentura věnuje své zdroje návratu na povrch Měsíce s nejlepší dostupnou technologií.“ Když NASA oficiálně oznámila, že místo EUS vybrala Centaur V od ULA (společný podnik Boeingu a Lockheed Martin) jako třetí urychlovací stupeň pro SLS, jako by se nad Artemis vyjasnilo. Původní plán předpokládal první tři mise programu s využitím ULA Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS), to jest upravené verze Delta IV Cryogenic Second Stage, a poté přejít na EUS, počínaje misí Artemis IV. Je však třeba dodat, že ICPS pro mise Artemis II a III jsou pozůstatky po léta sloužící spolehlivé těžké raketě Delta IV a jejich výrobní linka už byla rozebrána. Na druhé straně NSA každopádně pro výsadkové mise na Měsíci nový stupeň, směrující kosmickou loď k Měsíci a zpět k Zemi, potřebovala. Podle informací SpaceNews byla zvažována i jiná varianta, totiž 2. stupeň rakety New Glenn Stage 2 od Blue Origin, ale dospěla k závěru, že Centaur je vyspělejší a pro adaptaci pro SLS bude vyžadovat méně úprav. Motory Centaur se v průběhu času (od r. 1958) vyvíjely a současné tři verze (RL10A-4-2, RL10C-1 a RL10C-1-1) byly v provozu k roku 2024. Všechny verze využívají kapalný vodík a kapalný kyslík. Centaur V byl vyvinut jako horní stupeň rakety Vulcan Centaur společnosti ULA. Jedná se o dvoustupňovou nosnou raketu s nosností až 20 t na LEO, která se skládá z 1. stupně Vulcan a 2. stupně Centaur V, nahrazující rakety Atlas V a Delta IV od ULA. Nosná raketa od svého debutu v lednu 2024 vzlétla 4× a horní stupeň si při všech startech vedl bezchybně. Centaur V s dvojitým motorem RL10 LH2/LOX pro Vulcan Centaur tak nabízí osvědčenou spolehlivost, průběžnou výrobu, certifikaci pro pilotované lety a kompatibilitu s pohonnými látkami. Jeho větší kapacita by mohla dosáhnout srovnatelného, nebo i lepšího translunárního výkonu bez zásadních přepracování SLS, což odpovídá zaměření na „návrat k základům“ zahrnujícím opakovatelný hardware. „Žádné z ostatních alternativních řešení nesplňuje požadavky na výkon. Všechna by vyžadovala významné úpravy hardwaru, který je stále ve vývoji, nebo by vyžadovala vývoj nového hardwaru, který v současnosti neexistuje,“ konstatovala NASA. Uvedla také, „že časové omezení programu Artemis ji přimělo zvolit ULA jako svou jedinou volbu“. „NASA měla vybrat horní stupeň Centaur V už před 10 lety. Druhý nejlepší čas byl dnes. Ke své cti Isaacman rozhodl, že prostředky, které nás dostanou na Měsíc, jsou lepší než nosiče vyvíjené pro obohacení dodavatelů,“ konstatuje mj. Eric Berger.
Jak se dostat na Měsíc
Kroky ke standardizaci nosiče SLS jsou racionální a zřejmě nevratné. Mezi ty další nejviditelnější „revize“ pak pochopitelně patří přeprogramování letu Artemis III z přistání na Měsíci na orbitální let kolem Země, uvažovaný už v příštím roce. Při něm by se podobně jako v případě programu Apollo (mise Apollo 9, březen 1969) nejprve odzkoušelo spojení lunárních dopravníků (HLS) od společností Space X či Blue Origin na LEO. Rozumné rozhodnutí! Protože — přiznejme si to — bylo troufalé se spoléhat na to, že posádky astronautů to bez nácviku a předchozí prověrky systémů u Měsíce zvládnou hned napoprvé (pravda, s volbou urychlovacího stupně Centaur V se vynořily i úvahy o spojení HLS s Orionem už na LEO, u Země). To vše je hezké, ale opomíjí to klíčový prvek programu Artemis: přistávací modul schopný přivést astronauty z oběžné dráhy kolem Měsíce na jeho povrch a zpět k Orionu. NASA má dnes uzavřené smlouvy na vývoj přistávacích modulů Starship a Blue Moon MK2 se společnostmi SpaceX a Blue Origin. Podle Isaacmana hodlá NASA vypustit Artemis III už příští rok a následovat bude jedno, nebo možná i dvě přistání na Měsíci v roce 2028. I když druhé přistání před koncem roku 2028 se zdá být přehnané i pro vesmírné optimisty. Aby byla šance alespoň na jedno přistání, musí obě zmíněné společnosti pořádně „šlápnout do pedálů“. Aby se totiž dopravní modul s posádkou dostal na Měsíc, musí být schopen se připojit k lodi Orion. Může to znít rutinně, protože kosmické lodě se ve vesmíru setkávají a dokují už šest desetiletí, ovšem v případě Apolla startoval lunární modul (LM) spolu s návratovou kabinou pro tříčlennou posádku v jedné sestavě rakety Saturn V. Teprve na oběžné dráze Měsíce se po přestupu dvojice astronautů do LM rozpojily, LM provedl přistání a posléze s astronauty opět odstartoval na lunární orbitu, kde čekala kabina Apollo se třetím astronautem. Soudobý nosič SLS nemá takovou kapacitu, aby nové soulodí dopravil k Měsíci a zpět. Od počátku projektu Artemis se počítalo s tím, že na velitelskou loď s posádkou bude výsadkový člun čekat u Měsíce, případně u plánované cislunární stanice Gateway. Loď Orion však stále čelí stovkám technologických a bezpečnostních požadavků i proto, že se zatím neví, který z uvažovaných modulů bude pro první lety připraven. Prakticky každé rozhodnutí ohledně dokování musí být schváleno společnostmi poskytujícími přistávací moduly, tedy SpaceX a Blue Origin, dodavatelem pilotní kabiny Orionu, firmou Lockheed Martin, i evropským dodavatelem servisních (motorických) sekcí Airbus Defence (podíl ESA). A nakonec vše musí posvětit i vedení NASA. Podle Erica Bergera má navíc Orion mnoho citlivých prvků, na kterých je třeba ještě zapracovat, například jde o sloupy jeho trysek. A inženýři už strávili hodně času řešením problémů, jako je zajištění konzistentního tlaku v přechodové sekci mezi plavidly. Stručně řečeno, docela rychle se vše komplikuje a celý program vzhledem k ambicím Číny tlačí čas. Jak to dodavatelé zvládnou, toť otázka. Vše se velmi vleče. Například než byl na velitelskou kabinu pro Artemis II připojen tepelný štít, uplynuly dva roky a osm měsíců. Existuje však potenciál postupně intervaly mezi přípravami lodí zkrátit? Jen v případě, že nebudou opakovány chyby, které zapříčinily skluz v přípravě Orionu pro Artemis II. Jde např. o bázové akumulátory v posádkovém modulu, které nebyly dostatečně mechanicky odolné proti vibracím a musely být překonstruovány. Také elektronické prvky systému podpory života byly po zjištění konstrukční chyby měněny a přeinstalovány. Třetím faktorem zpoždění byl proces určení hlavní příčiny eroze tepelného štítu kabiny při návratu z mise Artemis I. Přitom složení materiálu, ze kterého je vyroben, vychází ze složení tepelného štítu kabin Apollo… A to se Orion (dříve také MPCV — multi- purpose crew vehicle — víceúčelová pilotovaná loď) společnosti Lockheed Martin vyvíjí od roku 2006, původně pro program Constellation. Starship, nebo Blue Moon? Před o trochu víc než pěti lety NASA oslovila americký komerční vesmírný průmysl s žádostí o pomoc při stavbě lunárního modulu. Jak to dopadlo, už víme a několikrát jsme o tom psali. Nad společnostmi Blue Origin či Dynetics tendr vyhrála Muskova SpaceX se svým projektem Starship, mnohonásobně použitelným kolosem určeným původně k letům na Mars. Ano, před čtvrt stoletím založil Musk SpaceX s jediným cílem: osídlit Mars. Rudou planetou byl a snad ještě je přímo posedlý. Dokonce i v nejnovější a obrovské továrně na rakety Starship v zařízení Starbase v jižním Texasu — známé také jako Brána na Mars — jsou všude připomínky rudé planety. I koberec uvnitř Muskovy konferenční místnosti je rezavě červený, jako povrch Marsu. Ale letos v únoru přišel šok: zhruba rok poté, co Musk označil Měsíc za „zbytečné rozptýlení“ při cestě na Mars, v příspěvku na sociálních sítích z 8. února uvedl, že SpaceX odkládá své dlouhodobé ambice o trvalé lidské přítomnosti na Marsu a místo toho věnuje zdroje vytvoření „samostatně rostoucího města na Měsíci, protože toho lze potenciálně dosáhnout za méně než 10 let, zatímco na Marsu by to trvalo více než 20 let“. Jde o praktické rozhodnutí, ale co se tedy za posledních 12 měsíců změnilo? První změnou je, že se objevila společnost, která má potenciál vážně konkurovat SpaceX v kosmických letech v příštím desetiletí. Blue Origin v loňském roce zprovoznila těžkou raketu New Glenn s nosností 45 t na LEO a připravuje kolos New Glenn v konfiguraci 9 × 4 (9 motorů BE-4 pro první stupeň a 4 pro stupeň druhý), schopnou nést více než 70 t užitečného nákladu na LEO. Na trajektorii TLI (trans-lunar injection) mířící k Měsíci pak vynese až 20 t, což pro modifikovaný modul Blue Moon MK1,5 postačuje. A Jared Isaacman závod o dodání lunárního modulu pro Artemis III mezi společnostmi SpaceX a Blue Origin, který otevřel jeho předchůdce, potvrdil. Prohlásil, že agentura vybere dodavatele, který dokončí lunární modul jako první. Vytvoření konkurenčního prostředí umožnilo agentuře vyvinout na obě společnosti efektivnější tlak, aby připravily zjednodušené akcelerační plány přistání na Měsíci s posádkou během roku 2028. Podle ArsTechnica řekl Bezos svému týmu, aby šli do průzkumu Měsíce naplno. Což zahrnuje vývoj systému pro přepravu posádky v podobě Blue Moon Mark 1.5, který nevyžaduje tankování na oběžné dráze. To vyvolává možnost, že by Blue Origin mohl přistát s lidmi na Měsíci dříve než Starship. A to je hrozba, kterou podle zdroje ze Starbase, už SpaceX (tedy Musk) začíná brát vážně. Možná největším problémem použití Starship jako přistávacího modulu je nutnost absolvovat několik startů tankerů za účelem doplnění paliva na nízké oběžné dráze Země před jejím přeletem k Měsíci a čekáním na posádku na palubě Orionu. Musk věří, že tucet nebo více tankovacích misí na jeden lunární let nebude představovat zásadní překážku. Problém je v tom, že Starship se ještě nedostala na oběžnou dráhu Země. Snad počátkem dubna se poprvé odlepí ze Starbase Starship V3. Vylepšení V3 přináší významné změny na boosteru Super Heavy a horním stupni Starshipu. Oba jsou o něco vyšší než jejich předchůdci a díky vylepšenému raketovému motoru Raptor 3 vyvíjí silnější a efektivnější tah. Let 12 naznačí, zda se letos Muskovi podaří předvést tankování takového množství paliva ve vakuu kosmického prostoru, což bude i pro let k Měsíci rozhodující. Nicméně v perspektivě je výhodou Starshipu obrovská nosnost, schopnost přepravit více než 100 t nákladu na Měsíc. Pro každého, kdo chce vybudovat komerční podnikání na Měsíci, představuje Muskův obrat o 180° obrovskou příležitost. Tím, že se zaměřuje na Měsíc, činí rozhodnutí, které prospívá NASA i Spojeným státům. Protože navzdory všem slibům Blue Origin s útlým lunárním modulem nabízí Starship slibnou cestu, jak v blízké době lidi na Měsíc nejen krátkodobě vrátit. Zdroje ArsTechnica ovšem naznačují, že Blue Origin postupuje agresivně vpřed ve svém lunárním programu. To je jeden z důvodů, proč nedávno zamrazila svou turistickou raketu New Shepard a omezila jiné aktivity, aby zvýšila důraz na hlavní cíle, včetně urychlení tempa vývoje nosné rakety New Glenn II, a tedy urychlení lunárních plánů. Blue Origin následně navrhla agentuře NASA urychlený harmonogram, který eliminuje potřebu přečerpávání pohonných hmot v kosmickém prostoru a který údajně vede k pilotovanému přistání na Měsíci v roce 2028. V této architektuře by měla být upravená verze Blue Moon MK1 s kabinou pro posádku — tedy verze MK1,5. Modul srovnatelný velikostně s lunárním modulem Apolla by zřejmě byl dopraven cislunárním transportérem na nízkou oběžnou dráhu Měsíce (LLO). Po dokončení povrchové mise by MK1,5 opět vystoupal na LLO, kde by se k němu připojil další remorkér.
Pilotovaná mise v provedení Blue Origin podle Bergera vyžaduje čtyři starty rakety New Glenn. První tři by umístily „transferový stupeň“ na nízkou oběžnou dráhu Země, čtvrtý pak dopraví přistávací modul MK2-IL na oběžnou dráhu, kde se tělesa spojí. První přenosový stupeň vytlačí transferový „vlak“ na eliptickou oběžnou dráhu Země, druhý jej dotlačí k setkání s Orionem na téměř pravoúhlou halodráhu u Měsíce. Po nástupu posádky třetí, poslední přenosový stupeň navede přistávací modul MK-2 na nízkou lunární oběžnou dráhu před oddělením. Lunární modul klesne na Měsíc a posléze opět odstartuje k setkání s Orionem. Jde ale o neověřené informace.
Přistání na Měsíci prověří začátkem května robotická mise Blue Origin zvaná Pathfinder. Blue Moon Mark 1 s názvem Endurance neboli MK1-SN001 je první ze dvou testovacích misí, které ověřují technologie potřebné pro lunární modul HLS. Část vybavení pro podporu života bude na této misi cestovat jako příprava na první pilotovaný let. MK1-SN001 ověří klíčové systémy včetně motoru BE-7, kryogenních kapalinových a pohonných systémů, avioniky, kontinuální komunikace se Zemí a přistání s přesností do hloubky 100 m. I když tento nový plán nezahrnuje žádné orbitální doplňování paliva, stále vyžaduje složité dokování a manévry v hlubokém vesmíru, s čímž Blue Origin nemá zkušenosti. Zda Bezosova společnost zvládne všechny tyto náročné úkoly před rokem 2028, je ve hvězdách.
Ale jedno je jasné. Vesmírný závod 21. století o návrat na Měsíc nyní zahrnuje tři účastníky: čínský státní program, SpaceX a Blue Origin.