V letech 2033—2036 bude pravděpodobně na Měsíci vybudována trvale obydlená základna americké NASA. Má astronautům umožnit dlouhodobý pobyt, podrobný průzkum vesmírného tělesa a zaručit soběstačnost. Ovšem neměla by být jediná…
U jižního pólu Měsíce bude asi těsno. V oblasti, v jaké NASA v příštím desetiletí hodlá zbudovat svou měsíční základnu, plánuje postavit lunární „město“ i Čína ve spolupráci s Ruskem a s dalšími zeměmi. Zdá se, že opět půjde o závod „kdo s koho“ a tentokráte nepůjde jen o prestiž.
„Lunární kolonie nabízí lidstvu možnost zjistit, jakého stupně nezávislosti na Zemi může dosáhnout. Člověk by si mohl ověřit, zda dokáže existovat dlouhý čas v nepřátelském prostředí, kde si musí opatřovat potraviny a ostatní životní potřeby z místních zdrojů…“ To jsou věty, kterými začíná studie Houstonské a Riceovy univerzity a Johnsonova kosmického centra v Houstonu (Designe of a Lunar Colony, 1972), kterou cituje známý popularizátor kosmonautiky Karel Pacner v knize Města v kosmu (Mladá fronta, 1986). A hned si klade otázku: Co bude člověk dělat v tom pustém lunárním světě, když se nedokázal natrvalo usadit např. v Antarktidě, a chystá se ke kolonizaci Měsíce. Má to vůbec smysl?
Odpověď odpovídající době vzniku nabízí i citovaná houstonská studie. Kromě vědeckých výzkumů, astronomických pozorování vesmíru a výroby speciálních materiálů či techniky autoři soudí, že se poučíme v tom, co vše člověk potřebuje k životu, aby mohl rozšířit existenci lidstva ve vesmíru. A co je zajímavé a stále pravdivé: bude to příležitost pro vývoj nových sociálních, ekonomických i politických forem, což podstatně obohatí tvůrčí schopnosti člověka. A později by se mohli na Měsíc stěhovat lidé z přelidněné Země a zakládat tam nová sídliště…
V té době, kolem roku 1972, kdy končil projekt Apollo a zvažovalo se, co dál v pilotované kosmonautice, byť NASA přešlapovala na místě, se představy o kolonizaci Měsíce nadále rozvíjely a vědecká sféra a popularizátoři kosmonautiky, ba i autoři sci-fi věřili, že se na Měsíc brzy vrátíme.
Takový James Beggs, tehdejší administrátor NASA, v roce 1984 prohlašoval, že se člověk vrátí na Měsíc do 25 let.
Isaac Asimov, známý autor vědecké fantastiky, mj. autor tří robotických zákonů (srov. Já, robot, 1950), prorokoval, že první „osada“ vznikne na Měsíci kolem roku 2010 a první dítě se tam narodí r. 2030.
Artur C. Clark, další hvězda sci-fi, předpokládal, že po roce 2000 se budeme promenádovat i kolem Jupiteru a na Měsíc budou létat linkové raketoplány (viz např. 2001: Vesmírná odysea). Ostatně už v roce 1954 Clark navrhoval lunární základnu z nafukovacích modulů pokrytých měsíčním prachem jako izolací!
A v roce 1959 navrhl fyzik John S. Rinehart z tehdejšího hlediska nejbezpečnější strukturu, která by mohla „plavat v nehybném oceánu prachu“. V době nastínění tohoto konceptu totiž existovaly teorie, že by na Měsíci mohly být prachové oceány hluboké až několik mil.
Sny, představy a realita
O obyvatelné základně na Měsíci či o dlouhodobé permanentní observatoři se nejen snilo, ale od počátku kosmického věku (1957) — ne-li dříve — také prakticky uvažovalo. A to nejen v USA, ale též v tehdejším Sovětském svazu.
Některým generálům se líbila představa vojenské raketové základny či krytého, podpovrchového lunárního velitelského stanoviště pro případ atomové války. Chvíli jim trvalo, než pochopili, že raketa z Měsíce či k Měsíci letí 3—4 dny, a je tedy velmi snadno odhalitelná a zneškodnitelná. Nicméně kolem roku 1959 se v USA vyrojila řada studií pojednávajících o významu vojenského využití Měsíce, jako byla např. Strategická meziplanetární studie SR-182 nebo SR-183 zvaná přímo Lunar Observatory Study. Jednalo se o jednu ze studií, které z vlastních zdrojů financovaly letecké firmy. Studie SR-183 se zúčastnily týmy North American Aviation s RCA, Boeing s Westinghouse a Aerojet Nucleonics, Republic Aviation se Systems Corp. of America a United Aircraft Corp. Proto vzniklo několik vizí o tom, co by U. S. Air Force mohla dělat na Měsíci, jak specifikovat technická hlediska a rozvinout základy projektu lunární základny.
Například báze navrhovaná společností Boeing měla být podpovrchová. Měla mít dvě patra s ubikacemi pro posádku a mimo jiné měla být vybavena infračervenými dalekohledy o průměrech 125 a 500 cm. Vynořila se myšlenka vyhloubení základů pro základnu pomocí „vesmírného bombardování“. V jiných případech se dokonce zvažovalo použití atomových náloží. Celkový počet posádky na Měsíci měl dosáhnout kolem roku 1970 až 116 členů. Náklady se odhadovaly na podobnou sumu, za kterou byl realizován projekt Apollo, který dopravil na Měsíc jen 12 astronautů.
To Douglas navrhl nafukovací konstrukci základny, která měla být k Měsíci dopravena ve složeném, nehuštěném stavu. Tedy, nic nového pod sluncem s nafukovacími moduly družicových stanic…
V roce 1962 John DeNike a Stanley Zahn publikovali svou vizi na podzemní základnu umístěnou u Moře klidu. Tato základna měla pojmout 21 lidí pracujících v modulech umístěných 4 m pod povrchem, což jim mělo poskytovat radiační ochranu srovnatelnou s atmosférou Země. DeNike a Zahn upřednostňovali jaderné reaktory pro výrobu energie, protože byly efektivnější než solární panely a také by překonaly problémy s dlouhými lunárními nocemi. Pro systém podpory života byl navržen plynový výměník na bázi řas vyrábějících kyslík.
Studie jsou studie, i když některé se dostaly až do stadia projektové přípravy, byť následně „neopustily papír“.
Pomineme-li projekt Lunex z roku 1958 (kdy USA teprve vypustily první družici!), což byl plán amerického letectva na pilotované přistání na Měsíci ještě před vznikem programu Apollo v r. 1961 a vybudování podzemní základny na Měsíci pro 21 lidí do roku 1968, armáda vážně uvažovala o realizaci lunární báze-pevnosti pod názvem Horizon. Nehledě na plány NASA s Apollem měla být hotova do roku 1967.
Byl to totiž Wernher von Braun a jeho skupina, v Redstone Arsenal v Huntsville, v Alabamě, kdo v červnu 1959 vydal první část studie o „Lunárním vojenském stanovišti“ pro americkou armádu nazvané potom Horizon. „Lunární základna je nezbytná k rozvoji a ochraně USA na Měsíci. Má sloužit jako základna pro průzkum Měsíce a vesmíru a pro vojenské operace tamtéž, bude-li to potřeba,“ znělo zdůvodnění.
V této studii z r. 1959 se uvažovalo o sérii startů raket řady Saturn k montáži základny na oběžné dráze Země, s úmyslem následně dopravit sestavu na Měsíc. Na svou dobu šlo o megalomanský projekt, který by si podle odhadů vyžádal 61 startů Saturnů I a 88 Saturnů II (tj. předchůdců finálního Saturnu 5) jejichž vývoj začal asi o rok dříve, aby do roku 1966 mohlo být na Měsíc přepraveno 245 t nákladu. První výsadek astronautů-vojáků byl plánován na rok 1965, předpokládané operační nasazení s 12 vojáky bylo uvažováno na prosinec 1966. Všimněte si toho optimismu v roce 1959, v době, kdy člověk do vesmíru ještě ani nenakoukl! Celá tahle legrace měla přijít na nějakých 6 mld. (tehdejších) USD. Přitom mnohem střízlivější projekt Apollo nakonec přišel americké poplatníky na tehdejších 25 mld. USD, což je dnešních cca 120 mld. USD.
Ani projekt Horizon ovšem nepřekročil fázi studie. Byl odmítnut prezidentem Dwightem Eisenhowerem, protože v červenci 1958 byla primární odpovědnost za americký kosmický program převedena na civilní agenturu NASA. Sjednocení kosmického výzkumu bylo ale prozřetelné.
Jak šel čas, NASA navrhla také několik měsíčních základen se záměrem dosažení trvalé přítomnosti lidí na Měsíci. Příkladem může být projekt Johnsonova vesmírného střediska (JSC) z roku 1984, za úřadování prezidenta Ronalda Reagana. Tým JSC vypracoval studii proveditelnosti návratu na Měsíc, která předpokládala využití tehdejší infrastruktury NASA: raketoplánu, zvažovaného těžkého bezpilotního transportního nosiče odvozeného od raketoplánu, kosmické stanice a orbitálního remorkéru. Tyto prostředky měly umožnit vybudování trvalé měsíční základny pro 18člennou posádku mezi lety 2005 a 2015. Prvotním cílem bylo vytvoření malého, střídavě obsluhovaného „tábora“ na měsíčním povrchu v letech 2005— 2006. Pokročilá báze pro 18 astronautů by se skládala z pěti obytných modulů, geochemické, chemicko-biologické laboratoře, geochemicko-petrologické laboratoře, urychlovače částic, radioteleskopu, lunárních závodů na výrobu kyslíku, keramiky a metalurgie, dvou dílen, jednoho zemního stroje/jeřábu a tří přívěsů mobilních jednotek. Konečným cílem by byla soběstačná měsíční základna dobudovaná do roku 2017, 2018. Reagan však pro návrat na Měsíc nezahořel, preferoval spíše velkou kosmickou stanici Freedom, ze které pak vznikla mezinárodní stanice ISS.
Další pokus následoval o pár let později. V srpnu 1987 výbor vedený první americkou astronautkou Dr. Sally Rideovou vydal zprávu s názvem Leadership and America‘s Future in Space. Tzv. Ride Report doporučovala zřízení trvalé měsíční základny do roku 2010 a vylodění posádky na Marsu na začátku 21. století.
Posléze, 20. července 1989, při 20. výročí přistání Apolla 11 na Měsíci, oznámil americký prezident George H. W. Bush plány, které vešly ve známost jako Space Exploration Initiative (SEI). Bush podpořil plány na výstavbu stanice Freedom a především znovuvyslání lidí na Měsíc. Proto byla zpracována tzv. 90denní studie SEI 1989 o lidském průzkumu Měsíce a Marsu. Ta odhadla dlouhodobé náklady SEI na přibližně 500 mld. USD rozložených na 20—30 let. Podle Stevea Dicka, hlavního historika NASA, Národní akademie věd s touto studií většinou souhlasila, ale reakce Kongresu na plán NASA byla nepřátelská, především kvůli odhadu nákladů.
V rámci SEI mj. vznikl projekt takzvaného lunárního předmostí založený na modulárním designu. S řadou probíhajících studií možných lunárních expedic pak bylo zkoumáno mnoho konceptů života a práce na přirozeném satelitu Země. Studie z JSC projektovala nafukovací habitat o průměru 16 m, který by mohl vyhovět potřebám 12 astronautů žijících a pracujících na povrchu Měsíce. Obsahoval by operační centrum základny, tlakový lunární rover, malou superčistou komoru (tzv. clearing room), plně vybavenou laboratoř pro vědy o životě, společnou jídelnu, soukromé kajuty posádky a zaparkovaný přepravní modul. Plánovány byly selenologické výzkumné práce, hydroponické zahrady, zařízení na odstraňování prachu pro práci na povrchu Měsíce a vzduchová komora. To se už blížilo reálným potřebám. Ale i toto prezidentské gesto ztroskotalo v Kongresu na penězích.
To v našich článcích často zmiňovaný program Constellation, vzniklý jako reakce na cíle stanovené ve studii Vision for Space Exploration pod vedením administrátora NASA Seana O‘Keefa a prezidenta George W. Bushe (Bush mladší), z ledna 2004 už vypadal zajímavě. Prezident chtěl, aby NASA vypracovala návrh na pokračování pilotovaného kosmického průzkumu po dokončení ISS a plánovaném ukončení programu raketoplánů v roce 2010. Mělo jít o cestu k „rozšířené lidské přítomnosti na Měsíci“ a k „výraznému snížení nákladů na další vesmírný průzkum“. Podle Bushe by získané zkušenosti mohly pomoci „vyvinout a testovat nové technologie a systémy“ a zahájit „udržitelný kurz dlouhodobého zkoumání“. V programu sice budovaní trvalé základny přímo zmíněno není, ale věty jako „sklizeň a zpracování měsíční půdy na raketové palivo nebo dýchatelný vzduch“ logicky její existenci předpokládají.
NASA tehdy odhadla, že program včetně podílu komerčních plavidel přijde na cca 230 mld. USD.
Jak jsme se již několikrát zmiňovali, program Constellation nepřežil nástup administrativy prezidenta Baracka Obamy, který jej zastavil v roce 2010 a zbyla z něj jen kabina Orion, používaná dnes v rámci programu Artemis. Ten vyhlásila administrativa prezidenta Trumpa v r. 2017, ale v mezičase po nástupu Joea Bidena do Bílého domu tak říkajíc pospával.
USA se žel probudily až ve chvíli, kdy hrozilo, že bude Měsíc „mluvit čínsky“.
Na druhé straně vesmíru
Zastánci lunárních osad věřili, že trvalá přítomnost na Měsíci by umožnila rozsáhlý průzkum přirozeného satelitu Země, využití jeho povrchu jako platformy pro astronomický výzkum a v budoucnu k těžbě jeho nerostného bohatství či jako „testovací pole“ pro další planetární průzkum. Ostatně v Rusku navrhl už vizionář Konstantin Ciolkovský využití Měsíce jako zdroje surovin pro výpravy do vesmíru.
V 60. letech také tzv. hlavní konstruktér Sergej Koroljov, architekt sovětského kosmického programu, zcela vážně zvažoval možnost vybudování dlouhodobé základny na Měsíci. Už v roce 1960, po prvních sovětských úspěších při vyslání bezpilotních sond na Měsíc, Koroljov publikoval článek v deníku Pravda, kde nastínil své plány pro průzkum vesmíru včetně lunárních expedic: „Příležitost k přímému průzkumu Měsíce vyvolává zvláštní zájem, nejprve přistáním automatizovaných vědeckých sond, později vysláním výzkumníků a výstavbou obyvatelné vědecké stanice.“
Téma se objevilo během zasedání Rady hlavních konstruktérů, neformální vlády sovětského kosmického průmyslu, když zvažovala budoucí úkoly pro lunární raketu N1. Dekretem ze 17. listopadu 1967 pak sovětská vláda schválila projekt Galaktika, který řešil široké spektrum otázek spojených s průzkumem Měsíce, Venuše a Marsu, včetně stálé lunární základny. Její výstavba měla být zahájena roku 1972.
Úkolu se zhostila konstrukční kancelář KBOM vedená Vladimirem Barminem, která byla průkopníkem tzv. hloubkových studií lunárních stanovišť. Ještě před vydáním dekretu v roce 1967 KBOM zřídila oddělení 29 vedené A. P. Chemodurovem, jež mělo odpovědnost za hodnocení potenciálních vědeckých, ekonomických a vojenských cílů, kterých bylo možné s lunární základnou dosáhnout.
Na tomto úkolu proto pracovala celá řada vědeckých institucí Akademie věd SSSR včetně Institutu kosmického výzkumu (IKI), Institutu lékařsko-biologických problémů či Institutu jaderné fyziky a Moskevské státní univerzity. Tyto vědecké skupiny hodnotily různé konfigurace lunárního osídlení, které by mohly poskytnout pracovní a obytný prostor pro posádku a také k nasazení vybavení, zdrojů energie, astronomické observatoře a systémy produkující kyslík.
V roce 1969 KBOM ve spolupráci se svými partnery vydala speciální zprávu nazvanou Principy výstavby dlouhodobě fungujících lunárních osad. Ta navrhovala projekt základny postavené ve třech fázích s konečným navýšením počtu posádky ze 4 na 12 osob a s jejich pobytem na povrchu Měsíce alespoň v délce jednoho roku. V témže roce ministerstvo obrany projekt podpořilo výraznějším financováním s cílem předběhnout Američany založením sovětské měsíční základny.
Základna složená z devíti tlakových modulů postupně dovezených ze Země měla zahrnovat hlavní obyvatelnou sekci, centrum pro dodávky energie, astronomickou observatoř, laboratoře, pomocná zařízení a dopravní prostředky. Tyto moduly měly mít během startu a přepravy na Měsíci délku 4,5 m. Na povrchu Měsíce by se ale nafouknuty vzduchem teleskopicky prodloužily na 8,6 m a poskytly podlahovou plochu 22,2 m2. Počítalo se, že moduly budou „pohřbeny“ pod vrstvy regolitu, aby byly chráněny před meteority a radiací. Servisní sekce vč. jaderného energetického zdroje by se však nacházela na povrchu v chráněném bloku a na povrchu by se nacházely i astronomická kopule, sklad a garáž. Součástí projektu byl také lunární rover s dojezdem 250 km, který mohl poskytovat životní podporu třem členům posádky po 14 dnů. Jedním z hlavních cílů základny měla být i těžba helia-3 pro jaderné fúzní reaktory na Zemi.
Projekt základny DLB (Dlouhodobá lunární základna), známé ve vědeckých kruzích jako Barminograd (podle šéfkonstruktéra), byl na svou dobu rozpracován do detailů. Například Barminův tým zvažoval několik typů zdrojů energie, a to jaderno-termoemisní, solární v kombinaci s palivovými články, solární v kombinaci s akumulátory či tzv. heliokoncentrátory. Hodnotil i různé zdroje světla pro základnu, včetně některých, které by využily přirozené sluneční světlo na povrchu Měsíce.
Studie konceptů životně podpůrných systémů, včetně biologických a chemických zdrojů, vedly k návrhu zahrnout už v počáteční konfiguraci základny i skleník, který by byl použit k obohacení atmosféry základny kyslíkem, a také jako „zimní zahrada“ pro odpočinek posádky. Samozřejmě se řešila i recyklace vody a kyslíku. Inženýři také předpokládali využití lunární regolitu jako stavebního materiálu.
Počátkem 70. let Barminova kancelář postavila plnohodnotnou maketu obydlí, která byla použita k testování různých technologických a ergonomických řešení pro budoucí lunární osídlení. Prototyp jednoho z těchto modulů byl využit v roce 1967 pro roční experimentální uzavřený pobyt dobrovolníků v Institutu lékařsko-biologických problémů. Na základě jeho výsledků se např. plánovalo, že některé moduly budou mít na Měsíci falešné okno, které by zobrazovalo scény zemské krajiny, jež by se měnily podle ročního období v Moskvě. I rotoped byl vybaven synchronizovaným filmovým projektorem, který kosmonautovi umožňoval „jízdu“ po Moskvě“. Tato opatření byla důležitá pro udržení duševního zdraví posádky.
Devítičlenná základna měla být pouze první etapou. V ústavu byly propracovány i modely větších sídel — měst na Měsíci. Náklad, který bylo třeba doručit na jeho povrch pro počáteční operace, činil 52 t. Požadavky na zásoby na podporu operací a pokračující expanze DLB v roce 1975 začínaly na 80 t nákladu ročně, po roce 1980 by se zvýšily na 150 t ročně. Základní moduly Barminogradu byly navrženy tak, aby se vešly do 5,5 t čistého nákladu při jednom startu vyvíjeného neúspěšného nosiče N1 Koroljova (90 t na LEO, 46 t na GTO). Později se mohla tonáž s novými motory N1 (1972) zvýšit na 6,5 t, případně na 15 t, pokud by byl použit plánovaný konkurenční nosič konstruktéra Vladimíra Čelomeje UR-700 (150 t na LEO).
Šlo tedy o velmi propracovaný projekt, a to do stadia, ke kterému se americké studie nikdy ani nepřiblížily. Avšak se zrušením sovětského programu přistání na Měsíci v roce 1974 po nástupu Koroljevova konstrukčního soka Valentina Gluška jako hlavního konstruktéra musel být modul rozebrán a další studie trvalého lunární osídlení na KBOM skončila.
Gluško, jakkoliv byl vynikající motorář, který na konci své kariéry vyvinul i sovětský raketoplán Buran s raketou Eněrgija, natolik neunesl slávu kdysi přítele Koroljova, že nechal po svém nástupu do funkce zlikvidovat i už „dospělou“ raketu N1 a Barminovo KB. Z ješitnosti prosazoval i vlastní lunární program, kde chtěl N1 nahradit svými těžkými nosiči. Je neuvěřitelné, že to tehdy sovětská politická a vojenská elita trpěla. I to byl jeden z důvodů, proč Sověti nikdy na Měsíc nedosáhli. Nicméně Gluško doufal, že vznik a podpora trvalého lunárního osídlení by byly jedním z hlavních využití budoucích superraket. Tak už na konci r. 1974 předložila Gluškova NPO Eněrgija první technické návrhy na lunární komplex nazvaný Zvezda (Hvězda). Uvažovaná těžká nosná raketa Vulkan to měla zvládnout. Měla být schopná doručit 230 t na nízkou oběžnou dráhu Země, 60 t na oběžnou dráhu Měsíce či 22 t na měsíční povrch. Náklad se měl skládat z lunárního expedičního plavidla a transportního člunu, oba vyvíjené pod vedením K. D. Bušujeva, vedoucího konstruktéra kosmických lodí v NPO Eněrgija. Pokud by byl program schválen, první sovětští kosmonauti mohli přistát na Měsíci kolem r. 1980.
Lunární základně plánované pro 80. léta by předcházel podrobný popis mapování Měsíce prováděný bezpilotními sondami NPO Lavochkin. Samotná stavba základny měla být realizována ve třech fázích. První předpokládala tři starty rakety Vulkán na dopravu laboratorního a ubytovacího modulu; dvoumístného roveru, vědeckého vybavení a spotřebního materiálu na 1,5 roku, plus expediční plavidlo s posádkou tří lidí. Celkem by posádka základny Zvezda na konci fáze III dosáhla šesti lidí s roční rotací. Po dobudování servisního zařízení základny by byla energetická sekce schopna produkovat 300 kW elektřiny. Hmotnost hardwaru na povrchu Měsíce by dosáhla cca 130 t. Přibližně 21,5 t by připadlo na vědecké vybavení.
Gluškovy návrhy na lunární osídlení ale nepřišly ve správný čas. Americký program Apollo byl ukončen po sedmi měsíčních expedicích, aniž by na povrchu Měsíce vytvořil jakoukoli dlouhodobou americkou základnu. V důsledku toho odborná komise sovětské vlády odmítla Gluškovy návrhy na lunární osídlení ve prospěch vývoje družicových stanic a posléze sovětského ekvivalentu amerického raketoplánu.
Pokračování příště.