Nusantara Satu: SpaceX poprvé vyšle náklad k Měsíci

Předstartovních článků u nás mnoho nevychází, jelikož pro každou misi je na našem serveru připraven profil, kde se nejdůležitější informace o raketě či nákladu dozvíte dlouho před startem. Obvykle ale uděláme výjimku v případě významných misí, jakými byly třeba mise SES-10 (první let již použitého Falconu), první start Falconu Heavy nebo nedávná mise SSO-A (64 vynesených satelitů na již dvakrát použité raketě). Do této kategorie se počítá také aktuální mise Nusantara Satu, při které SpaceX vyšle izraelský lander směrem k Měsíci. V případě úspěchu půjde o první soukromý lander v historii, který přistane na povrchu našeho nebeského souseda. Mise je však zajímavá i v několika dalších ohledech.

Nusantara Satu

Začneme ale hezky popořadě. Hlavním nákladem této mise bude telekomunikační satelit Nusantara Satu (dříve PSN-6). Historie vzniku tohoto satelitu indonéské společnosti PSN (PT Pasifik Satelit Nusantara) je poněkud spletitá. Kontrakt na výrobu satelitu byl zadán nejdříve firmě Boeing Space and Intelligence Systems v roce 2013, ale protože se této firmě během jednoho roku nepodařilo najít spolucestujícího, který by snížil náklady na vynesení této družice, byl kontrakt zrušen. Družice totiž měla být postavena totiž na platformě BSS-702SP, která použitím výhradně elektrického pohonu umožňuje dosahovat u geostacionárních družic velmi nízkých hmotností (obvykle kolem 2 tun). SpaceX už také několik družic tohoto typu vynášela, například v rámci duální mise ABS-2A / Eutelsat 117 West B. Spolupasažérem mělo být tedy zjednodušeně řečeno dvojče této družice, které by si nechal vynést jiný telekomunikační operátor. A toho se nepodařilo nalézt.

Koncem roku 2014 byl podepsán kontrakt se společností SSL (Space Systems/Loral). Ta měla z minulosti opci na start Falconu 9, díky čemuž mohla společnosti PSN dát nabídku na výrobu a vynesení satelitu za dostatečně nízkou cenu i bez sehnání druhého pasažéra.

Ač to tedy nebylo podmínkou, i přesto se pro tuto družici podařilo najít spolupasažéra a to již v červnu roku 2015. Tuto informaci oznámil viceprezident společnosti SSL spolu s tím, že tento spolupasažér bude vynesen na svou finální dráhu spojený přímo s družicí Nusantara Satu, kde pak bude vypuštěn. Více jsme se však o tomto zákazníkovi v té době nedozvěděli. Některé zdroje sice naznačovaly, že se bude jednat o vládní satelit USA, ale žádného oficiálního potvrzení jsme se nedočkali.

Ale zpět k hlavnímu nákladu nejbližší mise SpaceX. Protože je satelit Nusantara Satu stavěn pro indonéskou společnost, je poměrně logické, že bude svými 38 transpondéry v pásmu C a 18 transpondéry v pásmu Ku zajišťovat služby hlavně pro oblast jihovýchodní Asie a to na 146° východní délky. Na svou orbitální dráhu se dostane pomocí elektrického pohonu, naproti tomu svou pozici na geostacionární dráze bude udržovat kombinací chemického a elektrického pohonu. Satelit má hmotnost 4100 kg.

Vynášení telekomunikačních družic mířících na geostacionární dráhu (GEO) je pro SpaceX už zaběhnutý zdroj příjmů. Rozhodně není ovšem obvyklé, že by měla takováto družice spolupasažéra. SpaceX sice už dvakrát ve své historii vynášela 2 družice pro GEO najednou, ale vždy se jednalo o 2 satelity, které spolu tvořily primární náklad. Mise Nusantara Satu tedy kromě třetího použití zatím neznámého raketového stupně a letu na Měsíc nabídne i další novinku, kterou je přidružení sekundárního komerčního nákladu, který na dráhu přechodovou ke geostacionární (GTO) poletí spolu s primární družicí. Sekundární náklad budou tvořit dva spolucestující – měsíční lander společnosti SpaceIL, jednoho z finalistů soutěže Google Lunar X Prize, a mikrosatelit S5 výzkumné laboratoře amerického letectva (to je ten dříve neznámý vládní satelit).

Měsíční lander SpaceIL

Nejprve se podíváme na měsíční lander a na soutěž Google Lunar X Prize. Tato soutěž datuje svůj počátek do září roku 2007, kdy organizace X Prize Foundation vyhlásila soutěž pro soukromé týmy, které měly vyvinout robota schopného přistát na Měsíci, tam se přesunout o 500 metrů a potom odvysílat zpět na rodnou planetu fotky a videa ve vysokém rozlišení. Vítězný tým by v soutěži získal 20 milionů dolarů a druhý tým 5 milionů dolarů. Cena je to velice zajímavá, ale od začátku bylo poměrně jasné, že každý účastník soutěže, který to myslí vážně, bude muset do vývoje svého stroje investovat daleko víc. Další možností, jak si přijít na hezké peněžní odměny, bylo splnit různé vedlejší cíle. Mezi těmito cíly bylo například cestovat do vzdálenosti desetkrát delší než je ta předepsaná, tedy celkem 5000 m, přežít měsíční noc či zachytit na snímcích pozůstatky programu Apollo nebo jakékoliv další člověkem vyrobené sondy (sovětské, americké, čínské), které se dodnes nachází na Měsíci.

Účastníci soutěže si kromě vyvinutí měsíčního robota museli také zarezervovat start na některé raketě. Do konce roku 2016 stihlo tuto rezervaci provést pět finalistů. Jednalo se o týmy SpaceIL, Moon Express, Synergy Moon, Indus a Hakuto. Protože se však žádnému týmu nepodařilo do 31. března 2018 odstartovat a zasloužit si výhru, byla celá soutěž ukončena odstoupením hlavního sponzora, firmy Google, a nadále pokračuje již jen jako soutěž bez možnosti finanční odměny. Z těchto pěti finalistů mají tři stále zajištěné starty a plánují letět k Měsíci i za této situace – jsou jimi Moon Express (na raketě Electron) a týmy Hakuto/ispace a SpaceIL na Falconu 9. Pro úplnost dodávám, že tři další týmy si sice nestihly v požadovaném termínu zajistit start, ale i tak plánují provést start k Měsíci a už mají zaplacenou letenku na nějaké raketě. Jsou to týmy AngelicvM + Astrobotic (společně na jedné raketě Atlas V) a PTScientists na Falconu 9. Ze tří týmů, které poletí na Falconu 9, uvidíme SpaceIL startovat letos a PTScientists a tým Hakuto mají v plánu zamířit k Měsíci příští rok.

Náš dnešní článek se týká izraelského týmu SpaceIL, který vyvinul a postavil lander s pracovním názvem Sparrow. To vše zvládl s rozpočtem přibližně 95 milionů dolarů, který jim zajistila řada filantropů a také přispěla Izraelská vesmírná agentura ISA. V říjnu 2015 se týmu SpaceIL jako prvnímu ze soutěžících podařilo podepsat kontrakt na vynesení satelitu v rámci sdílené mise společnosti Spaceflight Industries (SI). Na základě ceníku firmy SI se cena za vynesení landeru odhaduje na 22,5 milionů dolarů. 6. října 2015, ve stejný den jako oznámení SpaceIL o startu na Falconu 9, vyšel článek na stránkách společnosti SI, která se pochlubila slovy: „Opravdu nemůžete říct každý den, že jste právě zajistili startovní služby pro 12 satelitů pro nízkou oběžnou dráhu – a jen tak mimochodem, jeden z nich poletí na Měsíc –, ale právě to jsme teď dokázali.“ Tehdy také tým SpaceIL odhalil design svého budoucího landeru.

V prosinci 2018 bylo představeno finální jméno landeru týmu SpaceIL – Beresheet, podle hebrejského slova pro Genesis, které lze také přeložit jako „na počátku“. Zde se můžeme na okamžik ponořit do historie zkoumání Měsíce. Když se na Štědrý den roku 1968 při čtvrtém obletu vynořilo zpoza Měsíce Apollo 8, začal astronaut William Anders číst z bible první knihu Genesis, která začíná slovy: „Na počátku stvořil Bůh nebe a zemi…“ Možná je tedy název landeru i odkazem na tuto první pilotovanou misi k Měsíci.

Bude to historicky nejmenší lander, který má v plánu měkce přistát na povrchu Měsíce. Lander má rozměry 1,5 metru na výšku a průměr s rozloženými nohami 2,2 m. Jeho celková hmotnost je 585–600 kg a tři čtvrtiny z této hmotnosti bude tvořit palivo. Hmotnost landeru se po přistání na Měsíci sníží o spotřebované palivo na 180 kg. A protože prázdný váží 150 kg, dá se prostým odečtem zjistit, že z toho obrovského množství paliva, které po startu měl ve svých nádržích, mu po přistání na Měsíci zůstane 30 kg.

Pokud se celá mise týmu SpaceIL podaří, Beresheet bude prvním soukromým landerem a Izrael teprve čtvrtým státem, kterému se podaří měkce přistát na Měsíci. A bude to společnost více než vybraná. Po sovětském úspěchu Luny 9 z ledna 1966, americkém Surveyoru 1 z května 1966 a čínském Chang’e 3 z prosince 2013 má teď šanci také Izrael. Původně měli být čtvrtými v pořadí Indové, ale těm start jejich mise Chandrayann-2 po několika odkladech sklouzl až na duben 2019.

Krátké video z října 2018 vám představí v krátkosti část testů, kterými musel lander Beresheet projít. Další video, o které bych se s vámi rád podělil, je časosběrné a ukazuje montáž landeru.

Na stavbě a misi landeru Beresheet se mimochodem podílí i NASA. Ta nabídla SpaceIL své komunikační kapacity sítě Deep Space Network výměnou za instalaci laserového koutového odrážeče (LRRR)a poskytnutí dat z měření palubního magnetometru.

Zatím jsme si nezodpověděli dvě důležité otázky – jak se dostane Beresheet k Měsíci a kde dojde k jeho přistání. Co se týče trajektorie, lander bude postupnými úpravami své dráhy navyšovat své apogeum, až ho vytáhne k Měsíci. Než se dostane na měsíční orbitu, uletí během 8 týdnů vesmírem 5,6 milionů mil. Po dosažení oběžné dráhy Měsíce se na ní usadí a posledním zážehem autonomně přistane na povrchu Měsíce. Tato závěrečná fáze má trvat 20 minut. Následující video představuje celý průběh mise od startu až po přistání na Měsíci a podrobný rozpis všech manévrů včetně časového plánu je zde.

A kde na Měsíci plánuje tým SpaceIL přistát? Jak ukazuje následující obrázek, místo přistání je zvoleno na severním okraji Mare Serenitatis (Moře jasu). Daleko od všech sond, které kdy měkce přistály na Měsíci. Podle původního zadání soutěže mělo po dosednutí následovat přemístění landeru o 500 metrů, přičemž tento přesun se měl uskutečnit pomocí hlavního motoru. Tým SpaceIL se ale rozhodl ke změně a po měkkém dosednutí landeru na povrch už další motorické manévry neplánuje. Plánovaná životnost landeru je asi 2–3 dny. Přistání se plánuje za měsíčního úsvitu a kamery na jeho palubě nebudou schopny odolat teplotám vyšším než 85–90 °C. Teplota v době měsíčního poledne totiž může dosáhnout až 100 °C. Jak tedy bude Slunce stoupat nad obzorem, bude se lander pozvolna zahřívat. A pokud by se mu přeci jen povedlo přežít lunární den, měsíční noc se svými teplotami až -190 °C ho zahubí určitě. Celá mise vyjde na méně než 100 milionů dolarů. To snad stojí za to, ne?

Mikrosatelit S5

A můžeme přejít k poslednímu pasažérovi této mise, který poputuje s družicí Nusantara Satu téměř až na její finální pozici na geostacionární dráze, kdy dojde k jeho aktivaci a oddělení. Bude se jednat o malý experimentální satelit S5 výzkumné laboratoře amerického letectva (Air Force Research Lab) postavený firmou Blue Canyon Technologies. Satelit je určen ke sledování a katalogizaci objektů na geostacionární dráze. Tato malá družice bude umístěna v nosiči sekundárního nákladu PODS, který se nachází na hlavním satelitu Nusantara Satu. Tento sekundární náklad může mít maximální rozměry 1 x 1 x 0,6 m a hmotnost až 150 kg. Totožným způsobem byl v minulosti vynesen sekundární náklad například při misi Hispasat 30W-6.

Falcon 9 a aerodynamické kryty

Nyní se podíváme na to, jak přesně vynese raketa Falcon 9 satelity Nusantara Satu, S5 a lander Beresheet. Všechny dostupné zdroje včetně těch oficiálních (NASA, SpaceIL aj.) uvádí, že po dosažení parkovací dráhy přibližně ve výšce 200 km dojde k druhému zážehu horního stupně, který vytáhne apogeum až do výšky 60 000 km.

Jako první se od Falconu 9 odpojí lander Beresheet (do té doby poletí připevněn k horní části satelitu Nusantara Satu) a bude už nadále pokračovat samostatně ve své pouti na Měsíc. Falcon 9 tedy ponese lander Beresheet pouze během první desetiny jeho cesty na Měsíc, ale poskytne mu pro tuto cestu téměř 90 % celkové potřebné energie. Satelity Nusantara Satu a S5 se od Falconu odpojí 11 minut po landeru a následně budou spolu pokračovat v cestě na geostacionární dráhu.

Zatím není jisté, který první stupeň Falconu 9 na této misi poletí, ale spekuluje se o B1047.3 či B1048.3. Stupeň bude přistávat na mořské plošině OCISLY, která se vydala na cestu do přistávací oblasti už v pondělí 18. 2. Tím ale výčet zajímavých aspektů této mise nekončí. Měl by při ní také proběhnout první pokus o zachycení aerodynamického krytu na východním pobřeží. Loď Mr. Steven vybavená zachytávací sítí se totiž nedávno přesunula ze západního pobřeží na východ, a tak může asistovat při startech Falconů z Floridy.

Tato zajímavá mise je momentálně plánována na pátek 22. února 2019 v poněkud nelidský čas – středoevropské 2:45 ráno (o případných odkladech budeme informovat na profilu mise). Startovat se bude z rampy SLC-40, která se nachází na floridském Mysu Canaveral. Poslední start z této rampy proběhl před 2 měsíci, když Falcon 9 těsně před Vánoci vynesl satelit GPSIII-SV01.

Na závěr článku bych se rád podělil o krátké video od SpaceIL, které mě chytlo za srdce. V době prvního přistání lidí na Měsíci se říkalo, že si budete ještě za mnoho let pamatovat, co jste tenkrát dělali. Tak nějak se opravdu mohli cítit Sověti při prvním zásahu Měsíce, Američané při startu Apolla 11 či Číňané v roce 2013. A já si ten pocit prvního měkkého přistání soukromého landeru na Měsíci prožiji s Izraelci. A udělám to moc rád.