Studenti navrhují čerpací stanici u Měsíce

Od chvíle, kdy první člověk vstoupil na povrch Měsíce, uplynulo už 45 let. Nyní se o Měsíci opět začalo mluvit - jako o možné základně pro meziplanetární lety. Začalo plánování trvalé, nezávislé měsíční základny. Nebo tankovací stanice pro kosmické lodě.  Všichni se předhánějí v „druhém dobytí Měsíce“.

Americká kosmická agentura má plány na vesmírnou stanici obíhající kolem Měsíce, která by sloužila jako výchozí místo pro posádky pro misi na Mars po roce 2030. Plánování expedice k nejbližšímu nebeskému sousedu Země však už není jen věcí NASA. United Launch Alliance, společný podnik společností Lockheed Martin a Boeing, plánuje do třiceti let postavit lunární stanici pro zásobování kosmických lodí, schopnou podpořit ve vesmíru až jeden tisíc lidí. Milionáři Elon Musk, Jeff Bezos a Robert Bigelow vytvářejí projekty pro pravidelnou dopravu lidí nebo zboží na Měsíc. Několik dalších týmů soutěží o podíl na peněžité ceně společnosti Google ve výši 30 milionů dolarů a plánuje spuštění roverů na Měsíc.

Vesmírná výzva Caltech

Kalifornský technický institut Caltech nedávno vypsal studentskou soutěž „2017 Caltech Space Challenge“ na vytvoření návrhů na měsíční startovací a zásobovací stanici pro lety do hlubokého vesmíru.  27 studentů z celého světa vytvářelo design stanice a vymýšlelo, jak by mohla fungovat.

Suroviny pro raketové palivo

Dnes všechny vesmírné mise startují ze Země. Země má však silnou gravitaci, k jejímuž překonání a odpoutání se od Země musí raketa vyvinout rychlost 11 km/s, tj. 39 600 kilometrů za hodinu. Každá raketa opouštějící Zemi si musí nést s sebou tolik paliva, kolik potřebuje až do místa svého určení a případně i k návratu zpět. Palivo něco váží, takže jeho doprava znamená vynaložení spousty energie.

Pokud bychom mohli doplňovat palivo na orbitě, raketa by mohla vynést více lidí, vědeckých přístrojů nebo nákladu. Měsíc má ve srovnání se Zemí jen šestinovou gravitaci. Na Měsíci je led, který umíme rozložit na kyslík a vodík a připravit tak palivo používané ve většině moderních raket.

Vozítka na Měsíci

Družice NASA Lunar Reconnaissance Orbiter a Lunar Crater Observation and Sensing Satellite našly na povrchu Měsíce významné množství ledu, a to v trvale zastíněných kráterech. To komplikuje jeho využití, protože na takových místech je jednak zima, jednak chybí sluneční záření pro pohon měsíčních vozítek.  Mohli bychom ovšem na okraje kráterů instalovat zrcadla, která by odrážela sluneční světlo na fotovoltaické panely. NASA chystá na rok 2020 Lunar Resource Prospector, měsíční vozítko, které by mělo najít na povrchu Měsíce vhodné místo pro těžbu ledu. (Sovětský lunochod se procházel po Měsíci už v 70. letech.)

Návrhy na měsíční základnu

Až zjistíme, kde jsou nejlepší zásoby ledu, budeme potřebovat několik malých robotických základen. Budou těžit led, vyrábět palivo a dodávat ho kosmickým lodím. Studentům v soutěži se podařilo navrhnout různé typy zařízení, která by toto vše mohla dělat. Nezapomněli ani na malé robotické zásobovače, které by s palivem létaly k lodím zaparkovaným na lunární orbitě.

Například rover zvaný Prospector by hledal na povrchu místa obsahující led, rover zvaný Constructor by ho následoval a stavěl by cesty, aby umožnil snadný pohyb pro třetí typ vozítka, Miner, který by těžil led a převážel ho do zásobníků a elektrolytických továren vyrábějících vodík a kyslík.

Constructor by budoval rovněž přistávací dráhy a „letiště“, kde by mohla vzlétat a přistávat malá transportní loď Lunar Resupply Shuttle, a ta by palivo dodávala na kosmické lodi letící kolem. Shuttly by byly poháněné lunárním palivem a měly by pokročilý navigační systém pro cesty mezi lunárními základnami a kosmickými loděmi.

Čerpací stanice ve vesmíru

Pokud bude produkce paliva dostatečná a systém dodávek ověřený a spolehlivý, mohla by se vybudovat létající čerpací stanice. Led by se transportoval do zásobníku na orbitě, kde by se zpracoval na palivo, které by odebíraly lodi směřující k Marsu nebo dalším cílům. Stanice na oběžné dráze by měla systém solárních panelů vyrábějících elektřinu pro elektrolýzu a palivové nádrže na konečný produkt. NASA již pracuje na většině potřebných technologií. Předpokládá se, že pracovní stanice by mohla být hotova do roku 2030, právě včas pro první lidskou misi na Mars.

Aby byla stanice účinná, měla by být na stabilní orbitě relativně blízko Země i Měsíce. To splňuje tzv. Lagrangeův bod (L1), bod zhruba v 85 % vzdálenosti ze Země, kde je zemská gravitace rovna měsíční. To je perfektní „zastávka v boxech“ pro loď směřující k planetám.  (Poznámka k Lagrangeovým libračním bodům: v libračních bodech se vyrovnává gravitační působení obou těles – nepřevažuje zde vliv ani jednoho z nich. Pokud do nich umístíme malé třetí těleso (např. satelit), nezmění dlouhodobě bez zásahu vnějších sil svou polohu.)

Jak opustit zemskou gravitaci

Studenti vymysleli rovněž účinný způsob jak dostat kosmickou loď z oběžné dráhy Země do Lagrangeova bodu L1, aby se ušetřilo další palivo. Z nízké oběžné dráhy by loď a její náklad mohly být vlečeny do depa v L1 za použití elektrického tahače na solárního pohon. To by umožnilo ztrojnásobit užitečný náklad na Mars. V současné době se odhaduje, že mise lidské posádky k Marsu bude stát až 100 miliard dolarů a bude potřebovat stovky tun nákladu. Doprava většího nákladu ze Země na Mars menšími raketami by ušetřila miliardy dolarů a mnoho času.

Základna pro výzkum vesmíru

Zásobovací stanice mezi Zemí a Měsícem by pomohla snížit náklady i na další kosmické výpravy. NASA se chystá hledat mimozemský život na měsících Saturnu a Jupiteru. Budoucí výzkumná loď by mohla nést více vědeckých přístrojů. Kdo ví, co všechno by se díky tomu mohlo objevit?

Když se vymaníme ze zemské gravitace a závislosti na pozemských zdrojích, může se stát měsíční čerpací stanice prvním malým krokem k velkému skoku lidstva mezi planety.

Podle: https://theconversation.com/mining-the-moon-for-rocket-fuel-to-get-us-to-mars-76123