Kozmická loď Orion sa vrátila na Zem. Čo znamená úspech misie pre návrat ľudí na Mesiac?

„Naša kozmická loď je doma,“ uviedla NASA, keď Orion v nedeľu o 18.40 nášho času úspešne dopadol do vôd Pacifiku pri mexickom štáte Baja California.

Misia Artemis I trvala takmer 26 dní a modul počas nej prekonal viac ako dva milióny kilometrov.

28. novembra 2022 Orion dosiahol maximálnu vzdialenosť od Zeme 432-tisíc kilometrov.

Tým o zhruba 32-tisíc kilometrov prekonal doterajší rekord vesmírnej lode určenej pre posádku, ktorý v roku 1970 stanovila misia Apollo 13. „Je to len štatistika, ale má symbolický význam,“ povedal Jim Geffre z programu Orion. „Sami seba pokúšame, aby sme šli ďalej, zostali sme dlhšie a išli sme za hranice toho, čo sme doteraz preskúmali.“

Splashdown.

After traveling 1.4 million miles through space, orbiting the Moon, and collecting data that will prepare us to send astronauts on future #Artemis missions, the @NASA_Orion spacecraft is home. pic.twitter.com/ORxCtGa9v7

— NASA (@NASA) December 11, 2022

Najbližšie sa Orion priblížil k mesačnému povrchu na vzdialenosť necelých 130 kilometrov nad jeho odvrátenou stranou.

Tak blízko k našej družici bola loď postavená pre ľudí naposledy počas misie Apollo 17. Jej veliteľom bol Eugene Cernan, dosiaľ posledný človek na Mesiaci. Jeho predkovia pochádzali z územia Slovenska. Na Mesiaci pristál 11. decembra 1972, presne pred 50 rokmi.

Aký mala misia Artemis I priebeh a čo znamená úspech misie pre návrat človeka na Mesiac?

Raketa fungovala vynikajúco

Štart Artemis I sa niekoľkokrát odkladal, najprv pre chybový senzor na motore, potom pre únik paliva cez rýchlospojku a napokon pre nevhodné počasie na Floride.

Namiesto 29. augusta sa štartovalo až 16. novembra, čiže o dva a pol mesiaca neskôr.

Odvtedy mala misia hladký priebeh. „Raketový nosič SLS fungoval vynikajúco,“ povedal astronóm Jiří Šilha z Katedry astronómie, fyziky Zeme a meteorológie Fakulty matematiky, fyziky a informatiky UK v Bratislave.

Silnejšia raketa sa dosiaľ nevyrobila. Jej ťah je taký silný, že pri štarte by mohla poháňať 60 nadzvukových lietadiel Concorde. Meria 100 metrov.

Počas misie sa do vesmíru vypustilo 10 cubesatov, čiže malých satelitov určených na vesmírny výskum. Jeden z nich – nazvaný Lunar IceCube – je určený na pátranie po vode a ďalších cenných zdrojoch na povrchu Mesiaca a v jeho atmosfére.

Obežná dráha

Misia Artemis I nebola pilotovaná a namiesto ľudskej posádky boli v lodi tri figuríny. Ich senzory merali množstvo radiácie či funkčnosť letových skafandrov a protiradiačných viest.

Na otázku, na aké systémy sa NASA zvlášť zamerala, aby ich počas misie otestovala, astronóm Peter Vereš odpovedal, že išlo „najmä o prežitie systémov a hardvéru pri dlhom čase strávenom v kozmickom priestore, ako aj manévre, ktoré dostali Orion na dlhú eliptickú dráhu okolo Mesiaca“.

Vedec pôsobí v Astrofyzikálnom centre na Harvardovej univerzite a v Smithsonovom inštitúte.

Kozmická loď obiehala Mesiac po retrográdnej obežnej dráhe. „Ide o dráhu, keď smer pohybu je proti smeru obehu Mesiaca okolo Zeme,“ vysvetlil astronóm Šilha.

Prvých 13 dní misie Artemis I. Zdroj – NASA/YouTube

Vedec povedal, že je to prvý raz, čo sa testoval tento typ dráhy. Jej výhodou je, že je stabilná, keďže sa nachádza blízko Lagrangeovho bodu. V ňom sa vyrovnávajú gravitačné a odstredivé sily Zeme a Mesiaca. „Okrem toho je energeticky ľahšie dostať sa na túto dráhu,“ dodal Šilha. Takýmto spôsobom sa šetrí palivo. No výpočty ukázali, že sa ho minulo menej, ako sa predpokladalo. „Bude sa zisťovať, prečo výpočty neboli správne,“ poznamenal astronóm.

Ďalší nedostatok predstavoval výpadok „star trackera“, čiže zariadenia na navádzania pomocou hviezd. „No vyzerá to tak, že išlo o nedostatok, ktorý operatívne vyriešili,“ dodal Šilha.

32-krát rýchlejšie ako rýchlosť zvuku

Kapsula preletela nad dvomi miestami pristátia programu Apollo – misie Apollo 12 z roku 1969 a Apollo 14 o dva roky neskôr.

5. decembra loď zapálila svoje motory, aby opustila retrográdnu obežnú dráhu Mesiaca a vydala sa smerom k Zemi. „Orion mieri domov,“ povedal Bill Nelson, šéf NASA.

Tesne pred vstupom do atmosféry sa obytný modul oddelil od servisného, ktorý zhorel v atmosfére. Servisný modul obsahoval pohonné látky, solárne systémy aj zásoby. Vytvorila ho Európska vesmírna agentúra (ESA).

Návrat na Zem je náročný manéver. Zvlášť to platilo v tomto prípade, keďže loď (obytná časť) vstúpila do atmosféry rýchlosťou 11,1 kilometra za sekundu, čo je asi 40-tisíc km/h. To je asi 32-krát rýchlejšie ako rýchlosť zvuku. „Išlo o najrýchlejšie vstúpenie modulu do atmosféry od čias programu Apollo,“ povedal astronóm Peter Vereš.

Vstup Orionu do atmosféry sa testoval pred niekoľkými rokmi, ale bolo to z nízkej obežnej dráhy a pri nižšej rýchlosti okolo 8 kilometrov za sekundu, priblížil astronóm Šilha.

Pri šírke 5 metrov je tepelný štít na Orione najväčším tepelným štítom svojho druhu. Na Zemi neexistuje zariadenie, ktoré by dokázalo otestovať vstup takého veľkého štítu pri nadzvukovej rýchlosti do atmosféry. Schopnosti zariadenia pri pristávaní sa otestovali až v praxi.

Orion sa do atmosféry rútil tak rýchlo, lebo jeho dráha bola „vysoko výstredná“ – najvyšší bod bol veľmi ďaleko, zatiaľ čo ten najnižší veľmi blízko, vysvetlil Šilha. „Kozmická loď dosiahla najvyššiu možnú rýchlosť 11,1 km/s – ak by rýchlosť bola 11,2 km/s, Orion by dosiahol únikovú rýchlosť z gravitačného poľa Zeme,“ dodal vedec z UK v Bratislave.

Padákový systém tvorí 11 padákov

Astronóm Peter Vereš zdôraznil, že pri návrate lode záležalo aj na jej nasmerovaní. „Let pod zlým uhlom by spôsobil príliš rýchly návrat a zničenie modulu alebo gravitačný kopanec od Zeme, ktorý by loď poslal naveky preč na obežnú dráhu okolo Slnka.“

Vďaka správnemu nasmerovaniu a tepelnému štítu obytný modul zvládol teplotu okolo 2 800 stupňov Celzia (polovica teploty povrchu Slnka), ktorá vznikla pri trení o atmosféru.

Zemská atmosféra spomalila loď na rýchlosť okolo 500 kilometrov za hodinu. Vo výške asi 8 kilometrov nad povrchom sa rozvinuli prvé padáky. Hlavné padáky sa rozvinuli vo výške okolo 3 kilometrov pri rýchlosti okolo 200 kilometrov za hodinu. Ich cieľom bolo spomaliť posádkový modul na rýchlosť 30 kilometrov za hodinu a menej. Celkovo tvorí padákový systém až 11 padákov.

V oblasti pri štáte Baja California čaká loď amerického námorníctva USS Portland, ktorá kapsulu vyzdvihne. Zo San Diega poputuje na Floridu, kde na nej vykonajú viaceré kontroly.

Pristane sa na Mesiaci v roku 2025?

Nepilotovaná misia Artemis I je prvým krokom k návratu človeka na Mesiac.

Na rok 2024 si NASA naplánovala pokračovanie programu v podobe misie Artemis II. Pôjde o pilotovanú misiu, no posádka na Mesiaci ešte nepristane.

To by sa malo udiať v roku 2025 (misia Artemis III). Súčasťou posádky bude prvý raz žena aj astronaut, ktorý nebude beloch.

Je reálne, aby sa termín stihol a Američania sa vrátili na Mesiac už o tri roky? „Na to si netrúfam odpovedať, ale skôr sa prikláňam k negatívnej odpovedi,“ povedal astronóm Peter Vereš.

„Neisto – alebo minimálne veľmi oneskorene – vyzerá projekt vesmírnej stanice Gateway,“ povedal Vereš o meškaní významnej súčasti celého projektu. Táto stanica má byť určená pre robotické a pilotované výsadky na povrch Mesiaca, no slúžiť by mala aj ako „brána“ do hlbokého vesmíru, napríklad pre cesty na Mars. Prvý blok stanice má do vesmíru štartovať až v roku 2024.

Za ďalšiu komplikáciu Vereš označil to, že pristávací modul (Starship) pre misiu Artemis III od spoločnosti SpaceX neexistuje ani vo funkčnom stave.

„Ak by NASA chcela dodržať harmonogram, musela by sa aktívne zapojiť do vesmírnych pretekov ako v čase Apollo, čo by agentúru aj daňových poplatníkov USA stálo veľmi veľa,“ povedal Peter Vereš.

Astronóm zdôraznil, že NASA zároveň financuje desiatky ďalších projektov a nové sa neustále pripravujú. „Ak by sa začali uprednostňovať lety ľudí na Mesiac, mnohé existujúce či plánované misie by išli na druhú koľaj, čo by bola škoda.“

Astronóm Jiří Šilha povedal, že misia Artemis I prebehla bez problémov. „Raketa, loď aj servisný modul splnili všetky očakávania.“ Vedec si preto myslí, že misia Artemis II (pilotovaný obeh Mesiaca) sa stihne v roku 2024, maximálne sa posunie o niekoľko mesiacov, keďže misia Artemis I sa posúvala.

To, či sa stihne rok 2025 pre pristátie ľudí na Mesiaci, bude závisieť od vývoja pristávacieho mechanizmu, vysvetlil Šilha. „Ale raketa SLS aj loď Orion sú v dobrom stave a môžu ísť podľa plánu.“