Spojené státy se po více než padesáti letech vrátily na lunární povrch. Modul Odysseus vyrobený společností Intuitive Machines je navíc prvním soukromým kosmickým plavidlem v dějinách, kterému se podařilo úspěšně na Měsíci přistát. A pokud vše půjde podle plánů, tak za šest let by svou technologii do vesmíru mohl vyslat i brněnský startup Lightigo Space. Jeho přístroj by s využitím laserové spektroskopie prozkoumal chemické složení měsíčního povrchu a usnadnil tak těžbu nebo budování trvale obydlených lunárních stanic.
Výpravy na měsíc nejsou žádnou novinkou. Jenže slavný program Apollo americké NASA skončil už před více než padesáti lety. Svá kosmická plavidla na Měsíc úspěšně dostaly kromě USA jen další čtyři státy. Kromě Sovětského svazu to byla v novodobé historii Čína, Indie a letos v lednu Japonsko. Přistát na měsíčním povrchu je nejen složité, ale také pořádně drahé. Úspěchem končí přibližně pouze polovina misí. Ta indická uspěla až několik let po nevydařeném prvním pokusu, ruský lunární lander byl zničen při havárii loni v srpnu. Podobně v dubnu 2019 dopadla i izraelská robotická sonda Berešit, která se zřítila na Měsíc.
Nový přístup
Aktuální americký úspěch je o to zajímavější, že ho nedosáhla pouze tamní vesmírná agentura, ale společně s NASA se na něm podílela i společnost Intuitive Machines, jejíž modul Odysseus úspěšně na povrchu Měsíce přistál a začal vysílat data. Misi IM-1 se tak povedlo zatím nepoznané. Už loni se pokoušela přistát na přirozené zemské družici japonská firma ispace s modulem Hakuto-R. Podařilo se mu dostat na oběžnou dráhu Měsíce, dosednout na měsíční povrch Měsíce ale nedokázal. Podobně neúspěšně v lednu skončil i pokus americké společnosti Astrobotic Technology, která k měsíci poslala lunární modul Peregrine. Kvůli kritickému úniku paliva jen několik hodin po startu ale firma od svého záměru upustila, modul se vrátil k Zemi a shořel v její atmosféře.
Aktuální mise IM-1 byla navržena tak, aby se kosmické plavidlo dostalo co nejblíže k jižnímu pólu Měsíce, než se to dosud povedlo komukoliv jinému. USA totiž s Ruskem a Čínou soupeří o to, kdo vytvoří svou stálou základnu v této lunární oblasti. Důvodem je skutečnost, že právě jižní pól Měsíce obsahuje vodu zamrzlou v jeho trvale zastíněných kráterech. Zatím je to pouhá představa, ale ten, komu se podaří kráter díky své základně získat, by tamní vodu mohl použít k výrobě raketového paliva a při cestě na Mars nemusel veškeré palivo brát už ze Země.
Kvůli (nejen finanční) obrovské náročnosti a mezinárodnímu soupeření - v oblasti jižního pólu Měsíce se před modulem Odysseus zatím povedlo úspěšně přistát pouze Indii - se vesmírné agentury rozhodly využít potenciál, který nabízí spolupráce se soukromým sektorem. Mise IM-1 je tak součástí nové strategie NASA, která díky programu Commercial Lunar Payload Services může zadávat zakázky na návrhy kosmických lodí soukromým společnostem. Aktuální zkušenost s Intuitive Machines není první, lednový pokus o přistání na Měsíci, na kterém NASA spolupracovala z firmou Astrobotic Technology, se ale nezdařil. Kosmická loď Peregrine na místo určení nedoputovala.
Že je aktuální úspěch předzvěstí věcí příštích naznačuje fakt, že NASA má na další dva roky naplánováno hned několik podobných misí, při kterých spolupracuje se soukromým sektorem, včetně dvou, na kterých participuje i společnost Intuitive Machines. V jedné z nich má kosmická loď firmy ještě letos znovu odletět k jižnímu pólu Měsíce. Cílem má být doručení vrtáku určeného k prokopání se do hřebene v blízkosti kráteru Shackleton a hledání ledu. Jiná z letošních misí ve spolupráci s Intuitive Machines by se měla vypravit k západnímu okraji blízké strany Měsíce. Zaměřit se má na konkrétní geografický útvar nazvaný „měsíční vír“, který má lokalizované magnetické pole.
Česká stopa
Vesmírné mise nezůstávají stranou zájmu ani v Evropě a u nás v České republice. Čeští vědci předložili hned sedm vesmírných projektů, které dostala k posouzení Evropská kosmická agentura. Jedním z nich je mise SLAVIA, jejímž cílem je prostřednictvím dvou mikrosatelitů a pokročilých technologií přímo na oběžné dráze hledat suroviny a analyzovat složení vesmírných nerostů. Jednou z firem, které na projektu podílejí, je i brněnský startup Lightigo Space.
Společnost založená v roce 2022 jako součást mateřské firmy Lightigo specializující se na laboratorní systémy a transfer technologií, se orientuje na vesmírné technologie. Obě společnosti využívají laserem indukovanou spektroskopii (LIBS), aktuálně jednu z nejvíce slibných technik elementární analýzy. K jejím výhodám patří rychlost (výsledky analýzy je možné získat ve zlomcích sekund), účinnost zdrojů (není potřeba žádných chemikálií třetích stran), pokrytí prvků (lze detekovat většinu chemických prvků, včetně lehkých), prostorové rozlišení (malý bod analýzy umožňuje chemické mapování s prostorovým rozlišením 10-100μm), In-situ detekce (flexibilita LIBS umožňuje budovat malé přenosné systémy nebo systémy s možností vzdálené detekce na desítky metrů) nebo detekční schopnost (simultánní detekce všech přítomných prvků s detekčními limity v řádu 1-100 ppm).
Díky loňské výhře v soutěži Start-Up Support Programme se Lightigo Space stal součástí akcelerátoru evropského centra excelence ESRIC (European Space Resources Innovation Centre) a na rozvoj svých výzkumných technických aktivit získal grant ve výši 200 tisíc eur. Brněnský tým tak nadále může pracovat na dalším využití laserové spektroskopie, jež by v konečném výsledku mělo pomoci s prozkoumáním chemického složení měsíčního povrchu a usnadnit těžbu tamních prvků nebo vybudování trvale obydlených lunárních stanic. Výrazně napomoci by tomu měl přístroj FireFly, který je kromě základního výzkumu využíván také v geologii nebo stavebnictví.
PŘEČTĚTE SI: Ve vesmíru bude zkoumat buňky první český studentský satelit. Projekt ocenila i Evropská vesmírná agentura
Jako Curiosity
FireFly sice dobře poslouží jako základ, ale pro využití ve vesmírných misích bude nezbytné jeho konstrukci i samotnou metodiku analýzy upravit a přizpůsobit. „Využití metody na Měsíci s sebou nese nová rizika, protože podmínky jsou velmi nehostinné. Namísto atmosféry je zde hluboké vakuum, které negativně ovlivňuje dynamiku vývoje laserem buzeného plazmatu. Navíc je zde vysoká prašnost, proto je důležité zařízení co nejvíce utěsnit, aby ho nezanesl měsíční prach,“ konstatoval Pavel Pořízka, jeden ze zakladatelů startupu Lightigo Space. Další výzvou jsou podle něj 14 dní trvající měsíční noci, kdy teploty klesají pod -150 stupňů Celsia, zařízení se na noc vypínají a řadu z nich se už nepodaří znovu zprovoznit.
Metoda LIBS je založena na pulzním laseru. Jeho paprsek se zaostřuje do malé stopy na povrchu analyzovaného vzorku, z něhož se díky vysoké teplotě odpaří aerosol a vznikne světélkující mikroplazma. Vlnové délky tohoto záření jsou u každého prvku jiné. Vědci tak díky využití speciální spektrální kamery dokáží určit, jaký prvek je ve vzorku obsažen. A to i bez odebrání vzorku a na vzdálenost větší než jeden metr. Aby něco takového bylo možné i ve vesmíru, musí se systém LIBS zabudovat do mobilního zařízení, pojízdného roveru, který bude schopen pohybovat se po měsíčním povrchu.
„Plán máme jasný. Naši LIBS laboratoř osadíme na vozítko zvané rover, které s pomocí landeru přenáší a zajišťuje vzdálenou komunikaci. Rover a lander se naloží na raketu a ta přistane na Měsíci či jiném vesmírném tělese. Po přistání vozítko s naším vědeckým systémem sjede z rakety nebo landeru a začne analyzovat povrch Měsíce,“ popsal Pořízka. Podobným způsobem funguje i vesmírné vozítko Curiosity, které zkoumá povrch Marsu.
Zatímco vývoj spektroskopie laserem indukovaného rozkladu hardwarově dosáhl vesmírných výšin, tak vývoj softwaru s ním plně nekoresponduje. Je totiž brzděn nutným ad hoc vytvářením datových knihoven pro všechny systémy LIBS s odlišnými analytickými výkony. Právě to zatím zůstává hlavní překážkou a brání dalšímu pokroku v dolování dat navzdory boomu strojového učení. Datové knihovny jsou nejcennější a neopakovatelnou součástí systému LIBS a Lightigo Space má za cíl vytvořit důkaz konceptu pro přenos mezi odlišnými atmosférickými podmínkami (např. Země, Mars).
Už během letošního roku je plánováno spuštění české demonstrační nanosatelitní mise TROLL, na které se Lightigo Space také podílí. Smyslem této mise je demonstrovat schopnosti nových technologii, budovat zkušenosti a být největší českou družicí. Po úspěšné demonstraci na oběžné dráze poskytne TROLL příležitost pro další ukázky (například v oblasti software) třetích stran, akademických institucí, studentů nebo startupů. A Lightigo Space by i díky tomu mohl pokročit na své cestě vyslat v roce 2030 svou technologii do vesmíru.
PŘEČTĚTE SI: Čeští vědci chtějí do vesmíru. Mise SLAVIA tam má hledat suroviny
