V úvodu minulého dílu byl popsán přínos Gateway pro případné budoucí mise k Marsu. Ve stejný den, kdy článek vyšel, zveřejnil Výbor pro vědu, vesmír a technologie Sněmovny reprezentantů text návrhu autorizačního zákona, ve kterém specifikuje zprávy, které má administrátor NASA předat Kongresu, a které by sloužily jako podklad pro budoucí rozhodování. Ačkoli může být text zákona ještě změněn, vzhledem k jeho důležitosti se mu věnujeme v závěru tohoto dílu. V srpnu 2018 uvedl viceprezident USA Mike Pence termín, ve kterém má být na palubě Gateway první posádka – před koncem roku 2024. Nyní jsou v počáteční fázi výroby díly pro první dva moduly Gateway i pro pilotovanou misi Artemis III.

Ve výrobě je jak primární struktura servisního modulu Orionu, tak i hliníkové polotovary pro výrobu dílů modulu pro posádku. Díly modulu pro posádku mají být přiváženy do továrny Michoud Assembly Facility ke svařování postupně od letošního léta. O rok později má být modul odeslán na kosmodrom k integraci sekundárních struktur. Když loni v březnu Pence pověřil NASA dalším úkolem – přistání astronautů v roce 2024 na jižním pólu Měsíce, plánovaný 21denní letový profil Orionu zůstal do značné míry stejný. Profil zahrnuje setkání a připojení ke Gateway na vysoké polární oběžné dráze Měsíce, označované zkratkou NRHO. Na základě druhého Penceova projevu byl do mise přidán přestup dvou členů posádky Gateway do lunárního landeru a přistání u jižního pólu Měsíce. Po návratu vzletového stupně ke Gateway je plánován návrat celé čtyřčlenné posádky na Zemi.

21denní letová trajektorie Orionu vyžaduje během mise Artemis III celkovou změnu rychlosti u Měsíce 838 m/s
Zdroj: https://pbs.twimg.com

NASA provádí v současné době hodnocení nabídek uchazečů z řad průmyslových společností na studie komerčních landerů, ve kterých budou podrobněji rozpracovány jejich návrhy. Podle oznámení z 10. února NASA předpokládá, že zakázky na studie landerů budou přiděleny koncem března nebo začátkem dubna. NASA v této fázi nepřiřadí jednotlivé návrhy landerů ke konkrétním misím. Podle podmínek výběrového řízení NASA nepožaduje pro první přistání na Měsíci jako nutnou podmínku setkání landeru a Orionu na Gateway. Proto mohou existovat návrhy landerů, které budou na NRHO čekat na přílet Orionu pro přímé spojení. Pokud bude takový návrh implementován do mise, pak z hlediska Orionu stále půjde o velmi podobnou misi. Letový profil Orionu se čtyřčlennou posádkou pro rok 2024 je již detailně propočítaný s tím, že probíhají další studie za účelem optimalizace mise. Trajektorii Orionu by nemělo ovlivnit ani případné nedodání lunárního landeru a zrušení povrchové části mise.

Trajektorie letu Artemis III včetně přistání na Měsíci
Zdroj: https://pbs.twimg.com

Administrátor NASA Jim Bridenstine od počátku upozorňoval na politická rizika iniciativy přistání na Měsíci v roce 2024. Tato rizika spočívají v tom, že se Kongres nemusí s iniciativou ztotožnit. Záhy se začalo projevovat, že iniciativa urychlení pilotovaného přistání na Měsíci z roku 2028 na rok 2024, která vzešla z Bílého domu, má jen velmi vlažnou podporu Kongresu. Z požadovaných 1408 milionů dolarů pro fiskální rok 2020 na lunární lander bylo schváleno 600 milionů, přičemž senátní verze byla 744 milionů a sněmovní verze 363 milionů dolarů.

V pondělí 10. února byla zveřejněna prezidentská žádost o rozpočet NASA na fiskální rok 2021. Na Orion je požadováno 1,400 miliardy dolarů. Pro fiskální roky 2022 až 2025 je navrženo 1,322; 1,391; 1,240 a 1,085 miliardy dolarů.

Umělecká představa pilotované kosmické lodě Orion s horním stupněm EUS
Zdroj: https://forum.nasaspaceflight.com

Na SLS je pro fiskální rok 2021 požadováno 2,257 miliardy dolarů. Žádost již tradičně navrhuje odložit práce na nové verzi rakety SLS Block 1B s výkonným horním stupněm EUS s odůvodněním zajištění pravidelné a spolehlivé letové frekvence misí Artemis (Kongres však následně pravidelně přidává na EUS další peníze, například loni 300 milionů dolarů). SLS Block 1B není podle textu žádosti pro lunární průzkum v příštím desetiletí nezbytná. Žádost také opět, stejně jako v minulých letech, navrhuje přesunout vynesení sondy Europa Clipper k průzkumu Jupiterova měsíce Europa z SLS na komerční raketu, s čímž Kongres taktéž opakovaně nesouhlasí. Pro roky 2022 až 2025 je pro SLS navrženo 2,238; 2,249; 2,092 a 2,087 miliardy dolarů.

Jako klíčovou součást návratu na Měsíc a základ pro budoucí mise k Marsu žádost uvádí obyvatelnou lunární orbitální platformu Gateway. Pro fiskální rok 2021 požaduje na Gateway 739 milionů dolarů. Rozpočet byl stanoven tak, aby umožnil platby Maxaru na vývoj a stavbu modulu PPE a Northrop Grummanu na vývoj obytného modulu HALO. Položka Gateway obsahuje i financování povrchových lunárních skafandrů xEMU. Tyto skafandry totiž mají být podle současného plánu součástí nákladu vyneseného v modulu HALO. Naopak financování prvních dvou logistických misí Gateway bylo přesunuto do položky Pokročilé cislunární a povrchové schopnosti. V samotné položce Gateway je pro roky 2022 až 2025 navrženo 712, 482, 377 a 476 milionů dolarů.

Pro lunární lander je na fiskální rok 2021 požadováno 3,370 miliardy dolarů. Pro roky 2022 až 2025 je navrženo 4,388; 5,100; 4,971 a 3,428 miliardy dolarů.

Harmonogram průzkumných misí v letech 2021-2030 z prezidentské žádosti o rozpočet NASA na fiskální rok 2021
Zdroj: https://pbs.twimg.com/

Již zmíněná položka Pokročilé cislunární a povrchové schopnosti zahrnuje kromě logistických misí Gateway i systémy, které NASA hodlá používat k průzkumu povrchu Měsíce, a které mají umožnit delší lunární mise a současně získat zkušenosti a schopnosti podporující uvažované mise na Mars. Mezi ně patří povrchová mobilita (lunární terénní vozidlo LTV a později přetlakový rover), vývoj povrchového habitatu, lunární robotika, výroba energie a vývoj prototypu nádrže pro skladování kryogenních pohonných hmot získaných s využitím místních zdrojů včetně formulace a testů možností doplňování paliva. Poslední jmenovaná činnost je v žádosti uvedena jako klíčová technologie pro uvažovanou výrobu pohonných hmot z atmosféry Marsu pro vzletový stupeň marsovského landeru. Pro počáteční studie a identifikaci potřebných technologií je na fiskální rok 2021 požadováno 212 milionů dolarů. Pro roky 2022 až 2025 je navrženo 0,821; 1,665; 1,502 a 1,153 miliardy dolarů.

Celkové náklady na program Artemis do prvního přistání na Měsíci v roce 2024 byly odhadnuty na 35 miliard dolarů. Jedná se o investici NASA na veškerý hardware a související náklady na Artemis I, II a III ve fiskálních letech 2021 až 2025. Součet všech shora uvedených částek v žádosti je vyšší, protože zahrnuje investice do Artemis IV a dalších.

Umělecká představa terénního vozidka LTV
Zdroj: https://www.nasa.gov

Ředitelství NASA vydalo 5. února požadavek na informace o lunárním terénním vozidle LTV, které má rozšířit možnosti posádky během výstupu na povrch Měsíce. NASA hledá informace od amerického kosmického průmyslu o tom, jak přistupovat k vývoji možností mobility s cílem dopravy prvního LTV na povrch Měsíce pravděpodobně již v roce 2024. Předpokládá se, že půjde o kolové vozidlo na elektrický pohon.

Celková hmotnost a velikost nehermetizovaného, otevřeného vozidla má umožnit jeho vynesení komerčním nosičem a dopravu na povrch Měsíce jako užitečné zatížení na přistávací plošině v rámci programu CLPS, která bude mít palubu dlouhou 3,2 metru a nosnost přibližně 500 kg. Vozidlo má být s předstihem dopraveno poblíž místa budoucího pilotovaného přistání. LTV má mít v oblasti u jižního pólu dosah větší než 2 kilometry s nákladem 500 kg na jedno nabití. Dobíjení by mohlo probíhat z palubních solárních panelů nebo u landeru. Vozidlo má být uzpůsobeno pro dva astronauty ve skafandrech a pro vědecké a průzkumné vybavení a odebrané vzorky. Mělo by být schopno přežít roční interval mezi pilotovanými misemi a přepravovat náklad mezi místy přistání landerů v oblasti jižního pólu. Schopnost stoupání a klesání má být minimálně 15 stupňů. Odpovědi na požadavek, vydaný ředitelstvím pilotovaných misí, mají být podány do 26. února.

Současně vydalo ředitelství vědeckých misí požadavek o informace o mobilním systému pro vědecká zařízení LSSMS-1 na vzdálenost, která přesahuje schopnosti posádky. Tento mobilní systém má být schopen také autonomně sbírat vědecké vzorky a přepravovat je na sběrné místo. Termín pro podání odpovědí na LSSMS-1 (Lunar Surface Science Mobility System) je do 6. března.

Příslušné podvýbory obou komor Kongresu zpracovaly svoje verze nového autorizačního zákona pro NASA. Obě verze prošly s drobnými úpravami hlasováním v příslušných podvýborech. Dalším krokem je hlasování ve vědeckých výborech. Výbor pro obchod, vědu a dopravu Senátu schválil návrh zákona v listopadu 2019, Výbor pro vědu, vesmír a techologie Sněmovny reprezentantů by mohl hlasovat v tomto týdnu. Poté budou o návrzích hlasovat plné komory Senátu i Sněmovny. Nakonec budou muset být oba návrhy sladěny do jednoho zákona.

Porovnání velikostí horních stupňů S-IVB rakety Saturn V a EUS rakety SLS
Zdroj: https://i.redd.it

Senátní verze neuvádí rok prvního pilotovaného přistání na Měsíci v rámci programu Artemis, uvádí však udržitelný průzkum do roku 2028. Uznává významný pokrok ve vývoji landerů, učiněný komerčními entitami. Přikazuje administrátorovi NASA podporovat vývoj maximálně dvou designů landerů skrze partnerství se soukromým sektorem, s fixními cenami, a zajistit dostupnost vědeckého zařízení pro demonstrační misi na povrch Měsíce. Pověřuje NASA udržovat dvě mobilní vypouštěcí plošiny pro raketu SLS a pokračovat ve vývoji horního stupně EUS, aby byl dostupný pro třetí start SLS.

Sněmovní verze podřizuje program Artemis dalšímu cíli národního pilotovaného průzkumu, kterým má být poslání lidí na povrch Marsu. Pilotovaný průzkum v blízkosti Měsíce a na jeho povrchu chápe jako proces snížení rizik, testování systémů a demonstrace schopností potřebných k podpoře pilotované mise na Mars. Jako průběžné cíle vyjmenovává do roku 2028 vyslat posádku na povrch Měsíce a do roku 2033 na oběžnou dráhu Marsu. Nebrání však dřívějšímu přistání na Měsíci. Nařizuje NASA předložit architekturu, integrovaný plán a celkový harmonogram zahrnující nezbytné prvky k provedení pilotované mise na oběžnou dráhu Marsu do roku 2033.

Sněmovní verze přímo navazuje na závěrečnou zprávu institutu STPI (Science and Technology Policy Institute) z února 2019. Tuto zprávu nezávislého institutu si objednala NASA na základě příkazu autorizačního zákona z roku 2017, který vyžadoval technické a finanční posouzení mise k Marsu v roce 2033. Zpráva posuzovala průzkumnou strategii NASA a vyšla z předpokladu, že NASA uskuteční nepilotovaný test a v letech 2028 až 2032 sérii pěti pilotovaných přistání na Měsíci. Zpráva uvedla, že strategie NASA je příliš pomalá na podporu mise v roce 2033 (Jim Bridenstine v dubnu 2019 v reakci na zprávu argumentoval, že lunární přistání v roce 2024 podporuje urychlení mise k Marsu). 175stránková analýza STPI naznačila, že mise na oběžnou dráhu Marsu by mohla být provedena nejdříve v roce 2037 s rizikem skluzu do roku 2039. Zpráva vycházela z plánu NASA na jednu misi ke Gateway ročně, ale zabývala se i kroky, které by bylo nutno učinit pro realizovatelnost mise před rokem 2037. Právě na tyto navržené kroky sněmovní verze nového autorizačního zákona navazuje a pověřuje administrátora NASA předložením dalších zpráv (například posouzení možnosti urychlení výroby SLS, jak se čtenář dočte níže). Celkové náklady na misi na oběžnou dráhu Marsu do roku 2037 zpráva vyčíslila na 116,9 miliardy dolarů, z čehož 33,7 miliardy již bylo vynaloženo na vývoj SLS, Orionu a pozemních systémů do fiskálního roku 2018 a 83,2 miliardy vyčíslila na období let 2019 až 2037.

Harmonogram letů, posuzovaný zprávou STPI. Gateway je definována jako mateřská loď pro povrchové lunární mise a pro kompletaci a testování planetoletu Deep Space Transport (DST). DST Shakedown je roční zkušební let DST v cislunárním prostoru, DST Refit je renovace DST před misí na oběžnou dráhu Marsu.
Zdroj: https://www.ida.org

Gateway hraje ve sněmovním návrhu nového autorizačního zákona pro misi k Marsu důležitou roli. Návrh ji pojmenovává jako Gateway to Mars (Brána k Marsu). Umisťuje ji do cislunárního prostoru nebo do Lagrangeova bodu. Chápe ji jako prostředek ke snížení rizik, k prokázání schopností a jako testovací zařízení pro systémy a provozní techniky potřebné pro meziplanetární loď. Gateway musí být vyvinuta tak, aby fungovala autonomně a aby byla podle potřeby navštěvována posádkami. Musí být otevřená a dostupná pro mezinárodní účast a použití.

Gateway má být schopna odletu z gravitačního vlivu Měsíce, a při následném příletu přejít na jinou dráhu. Na obrázku je znázorněn 156denní přelet z polární dráhy NRHO na rovníkovou DRO. Největší vzdálenost Gateway od Země je během přeletu téměř 750 000 kilometrů. Byl propočítán i 169denní přelet z NRHO na halo dráhu kolem Lagrangeova bodu L2 systému Země – Měsíc. Během přeletů nemá být na palubě posádka.
Zdroj: https://pbs.twimg.com

Administrátor NASA má vést a v maximální možné míře podněcovat a podporovat mezinárodní účast partnerů programu pod celkovým vedením NASA. Před dokončením jakékoli průzkumné architektury, jejíž celkový úspěch závisí na mezinárodním nebo komerčním partnerství, si má vyžádat povolení Kongresu.

Logistická podpora Gateway a povrchu Měsíce má být v maximální možné míře zajišťována komerčními službami za předpokladu, že se dostupnost těchto služeb nestane omezujícím faktorem ve schopnosti NASA provozovat podle plánu Gateway a lunární lander. Pro případ, že komerční služby nebudou dostupné, vypracuje administrátor záložní plány pro dodání minimálního souboru potřebné logistiky.

Pro pilotované lunární mise návrh zákona vyžaduje Orion a lunární lander vynesený raketou SLS se stupněm EUS, ale nevyžaduje nutně Gateway. Ta má sloužit primárně pro podporu misí k Marsu.

Porovnání různých oběžných drah. Ve vzdálenosti 60 000 km za Měsícem se nachází Lagrangeův bod L2 systému Země – Měsíc. V grafice je naznačena halo dráha kolem bodů L1 a L2.
zkušeností pro další expanzi lidské přítomnosti
Zdroj: https://pbs.twimg.com

Návrh zákona definuje raketu SLS jako systém se schopností vynášet těžké náklady. Přikazuje dokončit vývoj a testování SLS a horního stupně EUS a podniknout kroky k vývoji SLS verze Block 2. Administrátor musí učinit veškeré nezbytné kroky k dokončení druhé mobilní vypouštěcí plošiny, předložit seznam milníků včetně časového harmonogramu a zajistit, aby byly zavedeny prvky infrastruktury pozemního systému, které zajistí používání variant SLS Block 1B a Block 2. Dále nařizuje administrátorovi posoudit požadavky a zdroje potřebné pro zvýšení výrobní kapacity centrálních stupňů SLS z jedné na dvě ročně a identifikovat potřebné zdroje, pracovní sílu a infrastrukturu. Nejpozději do 180 dnů po datu přijetí zákona administrátor předá výsledky posouzení příslušným výborům Kongresu. Nejpozději do 270 dnů předá výsledky posouzení požadavků na souběžnou přípravu dvou nebo více raket SLS v budově VAB, včetně SLS s horním stupněm EUS. Nejpozději do 270 dnů také předá zprávu o výsledcích nezávislé technické a nákladové analýzy možností vývoje nebo získání vylepšeného servisního modulu Orionu, který by umožňoval přímý vstup a odlet z nízké oběžné dráhy Měsíce.

Lunární lander musí být navržen s prioritou bezpečnosti, udržitelnosti a cenové dostupnosti a musí být vyvinut jako majetek v plném vlastnictví vlády Spojených států. Vláda musí mít neomezený vhled do návrhu, vývoje a testování landeru, právo konečného rozhodnutí, zda lander splňuje požadavky kladené na pilotovaný systém, a také vedení při všech vyšetřováních anomálie nebo nehody. Lander musí před dopravou astronautů na Měsíc absolvovat minimálně jednu nepilotovanou a jednu pilotovanou testovací demonstraci ve vesmíru.

Různé oběžné dráhy Měsíce. Červeně je vyznačena halo dráha kolem Lagrangeova bodu L2.
Zdroj: https://www.researchgate.net

Účelem lunárních landerů je získání a prokázání provozních zkušeností a systémů potřebných k umožnění dopravy posádky na a z povrchu Marsu, jakož i pro omezený provoz a schopnost přežití na Marsu. Za účelem minimalizace času potřebného pro povrchovou lunární část programu má NASA naplánovat a zavést opatření, která umožní po prvním pilotovaném lunárním přistání dosáhnout frekvence alespoň dvou lunárních přistání ročně, dokud nebude lunární část programu dokončena.

Do 120 dnů ode dne přijetí zákona má administrátor NASA předat příslušným výborům Kongresu zprávu, která bude obsahovat celkovou architekturu a plán založený na minimálním počtu pilotovaných a robotických činností na povrchu Měsíce, které musí být dokončeny, aby umožnily pilotovanou misi na Mars, spolu s plánem na dokončení těchto úkolů během pěti let po prvním pilotovaném přistání na Měsíci a se seznamem schopností a opatření ke snížení rizik. Pro každou technologii nebo schopnost s vysokou prioritou vypracuje administrátor plán, který bude obsahovat vývojové milníky, a také odhadovaný pětiletý profil financování, potřebný k prokázání připravenosti těchto technologií k použití pro misi k Marsu do 10 let ode dne přijetí zákona.

Jakékoli zřízení nepřetržitě obsluhované lunární základny nebo výzkumné stanice není považováno za součást tohoto programu a musí být rozpočtováno odděleně. Taktéž veškeré činnosti posádky na Měsíci nebo kolem Měsíce, které nepřispívají k cíli přistání lidí na Marsu, se do programu nezahrnují a budou rozpočtovány separátně. Využití lunárních zdrojů není považováno za snížení rizika pro počáteční pilotované mise na oběžnou dráhu Marsu a přistání na Marsu. Jakékoli činnosti využití místních zdrojů proto nebudou zahrnuty do programu a budou zahrnuty do rozpočtu odděleně od programu.

Do 270 dnů ode dne přijetí zákona má administrátor NASA předat příslušným výborům Kongresu pětileté odhady a profily programu. Rozpočtové profily by měly obsahovat odhadované požadavky na financování včetně související infrastruktury, zařízení a provoz, který bude v souladu s cílem mise na oběžnou dráhu Marsu do roku 2033. Tyto profily mají být nejpozději do šesti měsíců po předání posouzeny nezávislým úřadem.

Návrh přikazuje administrátorovi NASA nejpozději do 180 dnů ode dne přijetí zákona předběžně zformulovat požadavky na pilotovaný planetolet Mars Transport Vehicle, určený pro přelet mezi planetami a pobyt na oběžné dráze Marsu. Tyto požadavky mají umožnit vývoj, výrobu a testy planetoletu podle architektury, integrovaného plánu a harmonogramu, který bude odpovídat cíli dosažení oběžné dráhy Marsu do roku 2033.

Taktéž přikazuje administrátorovi do 60 dnů ode dne přijetí zákona vypracovat seznam zbývajících výzkumných úkolů v oblasti snižování rizik pro lidské zdraví, které je potřeba dokončit k umožnění pilotované mise k Marsu, a které vyžadují Mezinárodní kosmickou stanici, spolu s plánem na splnění všech těchto úkolů do pěti let ode dne přijetí zákona.

Zdroje informací
https://www.nasaspaceflight.com/
https://www.nasa.gov/
https://beta.sam.gov/
https://beta.sam.gov/
https://www.cruz.senate.gov/
https://www.ida.org/
https://republicans-science.house.gov/

Zdroje obrázků:
https://pbs.twimg.com/media/EO18iaRWkAACzDH?format=jpg&name=large
https://pbs.twimg.com/media/DtvO1kpX4AADgt8.jpg
https://pbs.twimg.com/media/EID6CuvW4AIF9RX?format=jpg&name=large
https://forum.nasaspaceflight.com/assets/45947.0/1574853.jpg
https://pbs.twimg.com/media/EQcnps5WsAAwBKX?format=jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/ltv-climbinghill-viper.jpg
https://i.redd.it/jc1yeylagj641.png
https://www.ida.org/idamedia/Corporate/Files/Publications/STPIPubs/2019/D-10510.pdf
https://pbs.twimg.com/media/Dt0UmNfXgAE-_Fa.jpg
https://pbs.twimg.com/media/DtvQVz4WsAIL-0n.jpg
https://www.researchgate.net/…/Staging-orbit-options-and-costs.png