KOSMONAUTIKA

Dragan Lazarević

Novi lenderi na Mesecu

Navala ka vasionskom susedu

Istraživanje našeg najbližeg suseda u kosmosu - Meseca kosmičkim sondama koje se spuštaju na njegovu površinu postaje sve intenzivnije uz povećavanje broja učesnika u svojevrsnom dokazivanju tehnološke moći državnih agencija i privatnih kompanija koje takve projekte ostvaruju. Posle uspešnog spuštanja indijske sonde-lendera “Chandrayaan” u blizini Mesečevog južnog pola, obavljanje takve misije postalo je pitanje prestiža među kosmičkim agencijama velikih i tehnološki razvijenih sila. Ali, takav ambiciozan cilj postavile su i neke privatne kompanije koje razvijaju tehologije kosmičkih letelica i vide svoj interes u budućoj eksploataciji prirodnih resursa Meseca. Uspešna spuštanja na Mesečevu površinu do sada su ostvarili SSSR, SAD, Kina, Indija i Japan.

 Japanska kosmička agencija JAXA je svoj program istraživanja Meseca započela  pre tri decenije. Najveći uspeh je bila misija sonde “kaguya” koja je uspešno ušla u Mesečevu orbitu i obavila brojna snimanja i istraživanja hemijskog sastava Mesečeve površine 2007-2009. Japan je imao vrlo ambiciozne planove sa ciljem da ostvari robotizovanu bazu na Mesecu u cilju eksploatacije retkih metala neophodnih tehnološki razvijenoj industriji - do 2030. Ali zbog ekonomskih i energetskih problema (posle havarije u Fukušimi), taj projekat je usporen. Podstaknuta, verovatno, uspesima Kine i Indije u slanju lendera na Mesec, japanska kosmička agencija JAXA u saradnji sa tehnološkim gigantom kompanijom “Mitsubishi” uspela je da 2024. spusti na Mesec sopstveni lender “SLIM” (Smart Lander for Investigation Moon). Cilj misije je demonstracija tehnologija za sletanje u određeni region sa najvećom do sada ostvarenom preciznošću, u elipsu dužine oko 100 m.
Japanska privatna kompanija “Ispace”, u saradnji sa drugim kompanijama, imala je  iskustvo u izgradnji lendera “hakuto-R”, mase 1t koji je uspešno poslat ka Mesecu raketom “falcon 9” kopanije “Space X”. Zbog greške u kompjuteru u sistemu upravljanja, razbio se o Mesečevu površinu 25. aprila 2023. Taj projekat, doduše, nije bio u okviru nacionalne agencije JAXA.
Lender “SMART” je lansiran 6. septembra 2023, sa kosmodroma “Tanegašima” raketom nosačem “hiia 202”. Primarni teret mase 2,3t bio je astronomski satelit “xrism” za snimanje u području X zračenja i sa lenderom “SLIM” mase oko 590 kg (prazan 120 kg). Bio je postavljen u kružnu orbitu oko Zemlje, na visini od oko 550 km. Odvajanjem ”xrisma” a potom, radom raketnog motora gornjeg stepena rakete nosača,  “SLIM” je promenio svoju putanju u izrazito eliptičnu da bi 30. septembra završnim delta v manevrom prešao na putanju ka Mesecu pored kojeg je prošao 4. oktobra 2023, na udaljenosti od 5000 km.

Tik iznad površine Meseca

Pod destvom Mesečeve gravitacije je izbačen u dalji kosmički proctor, na oko 1,2 miliona km od Zemlje. Potom se vratio eliptičnom putanjom koja tangira Mesečevu orbitu oko Zemlje. Pri susretu sa Mesecom, zahvaćen njegovom gravitacijom i, konačno, paljenjem svojih raketnih motora, ušao je u eliptičnu polarnu orbitu oko njega 25. decembra 2023, na udaljenosti 600x4000 km. Daljim delovanjem svoja dva motora počeo je da smanjuje maksimalnu udaljenost od površine i prešao na polarnu orbitu 600x600 km.
Sledećim delta v manevrom, najmanja udaljenost orbite se spustila na 15 km od površine. Dva glavna raketna motora, potiska po 500N (izrađeni su od keramike originalnom japanskom tehnologijom a koriste samozapaljivo visokokipuće gorivo hidrazin i azottetraoksid), svojim radom smanjili su orbitalnu brzinu oko Meseca skoro do nulte i, sa visine od oko 1 km, lender je počeo da pada. Raketni motori potrli su ubrzanje Mesečeve sile teže i smanjili brzinu skoro do nule pa je lender prešao na lebdenje. Upravljanje i održavanje stabilnosti obavljalo se preko 12 manjih manevarskih raketnih motora, potiska po 22N, koji koriste isto gorivo kao i glavni motori. Postepeno se približavao površini i izbacio dva mala rovera “lev 1” i “lev 2”. Na oko 3 m nad tlom, glavni motori prekinuli su rad i manevarski okrenuli“SLIM” za oko 90 ugaonih stepena. On je udario o tlo bočnom stranom na kojoj je ram sa isturenim apsorberima udara, od metalne pene. Precizno navođenje je obavljeno zahvaljujući programu kojim je vršena analiza snimaka sa kamere, u cilju prepozavanja zadatog regiona na osnovu prethodno snimljenih malih kratera (navodno, isti program se koristi za prepoznavanje ljudskog lica).
Za samo  spuštanje su korišćeni  radar za sletanje i laserski visinomer. Lender “SLIM” je spušten u oblast Mare Nectaris, na obod kratera Shioli (prečnika oko 300 m), oko 13 stepeni južno od Mesečevog ekvatora. Odstupanje mesta spuštanja od zadate tačke iznosilo je 55 m, što je do sada najveća postignuta preciznost pa je “SLIM”, nazvan “Mesečev snajper” (Moon sniper).
Mesečev orbiter “NASA LRO” je nadleteo mesto spuštanja 24. januara 2024.i snimio stanje; raketni motori “SLIMa” oduvali su prašinu na mestu spuštanja a na uvećanom snimku se vidi i sam lender. Dva izbačena mala rovera su preživeli pad u prašinu i obavljali su svoju funkciju dok nisu potrošeni izvori energije. Veći rover “LEV-1” (Lunar Experimental Vehicle) ima masu od 2,1 kg, ima merače temperature, radijacije i nagiba i može da ostvari komunikaciju direktno sa kontrolnim centrom na Zemlji. Kreće se malim skokovima. Obavio ih je šest. LEV-2 (nazvan i SORA-Q) ima masu od samo 25 mg, kameru i sistem komunikacije sa drugim roverom. Oblika je lopte, prečnika oko 8 cm, projektovan u fabrici robotskih igračaka “Tomy”. Kretanje mu je originalno rešeno tako što se loptasta ljuska razdvoji na dve polulopte koje se okreću kao točkovi (mogu da menjaju smer obrtanja) a iz centra rovera izlazi deo koji se vuče po tlu.
Posle spuštanju 19. januara 2024, uspešno je obavljana komunikacija kontrolnog centra sa lenderom “SLIM”. Primljeni su snimci okoline ali su se baterije energetskog sistema brzo praznile. Posle prijema slike lendera “SLIM” sa malog rovera “LEV-2” (emitovane do rovera “LEV-1” a odatle na Zemlju) postalo je jasno da se lender, posle udara o tlo, prevrnuo na prednji deo i ostao u tom položaju. Solarni paneli su se našli u nepovoljnoj poziciji, što je dovelo do prekida punjenja baterija i pada napona. Da se one ne bi potpuno ispraznile, 19. januara je prekinuta potrošnja energije dok se Sunce nije našlo u poziciji da solarni paneli opet počnu da daju energiju; 29. januara je obavljen restart i  - SLIM je bio potpuno funkcionalan; uspeo je da pošalje sliku okoline MBC kamerom.
Približavanje Mesečeve noći je prekinulo rad solarnih panela ali su se u komandnom centru nadali da će, kad opet budu obasjani Suncem, to omogućiti rad lendera, što se i dogodilo! Lender se probudio! S obzirom da je bilo predviđeno da lender funkcioniše oko 14 dana, može se smatrati da je misija uspela i da JAXA ima osnovu da preduzme daleko veće i složenije misije novih lendera i rovera na površini Meseca ali i drugih tela u Sunčevom sistemu (projekat JAXA da dopremi na Zemlju tlo sa Marsovih prirodnih satelita).

SAD na Mesecu posle 51 godine

Iz nepoznatih razloga, SAD su izgubile interes za Mesec posle završetka programa “Apolo”. NASA je ostvarila izuzetne uspehe istražujući vrlo udaljene planeta Sunčevog sistema; slala je složene orbitere oko Meseca, kao što je “LRO”. Ali, iako je veći deo Mesečeve površine (suprotna strana i oblasti oko polova) ostao neistražen, projekata NASA-e za lendere nije bilo. Tek kada su Kina i Indija poslala lendere u neistražena područja Meseca, to je podstaklo neke privatne kompanije u SAD da započnu sopstvene programe slanja sletnih sondi na Mesec.
Prvi takav pokušaj je misija lendera “peregrine“ (mission one) kompanije “Astrobotic Technology”. Lender “peregrine” je lansiran 8. januara ove godine prvim letem novog tipa rakete “vulcan” sa pogonom na tečni metan i drugim stepenom na tečni vodonik centaur (usavršena varijanta gornjeg stepena centaur nastalog pre gotovo 60 godina). Lender je imao masu od 1283 kg i sopstveni pogon od 5 raketnih motora potiska po 667N, sa pogonom na samozapaljivo gorivo MMH i 12 malih manevarskih motora potiska po 45N. Pored instrumenata za navigaciju, orijentaciju i navođenje i niza naučnih instrumenata i detektora, nosio je i dva mala rovera, umetnička dela, vremenske kapsule za poruke budućem čovečanstvu i biološke uzorke. Navodno se je nosio uzorke DNK 72 osobe među kojima su bili i uzorci tela preminulih SF pisaca (Artur C.Clarke, Gene Rodenbarry). Iako izgleda besmisleno (možda i morbidno), ima zainteresovanih osoba da se njihovi telesni uzorci pošalju na Meseci i za to su spremni da plate i visoku cenu, što bi moglo da predstavlja dodatni  finansijski motiv za buduća lansiranja lendera na Mesec.
Pošto se odvojio od stepena “centaur” koji ga je uputio na putanju ka Mesecu, počeli su problemi sa usmerenjem solarnih panela. Ustanovljeno je da je došlo do curenja oksidatora iz tanka na nekom od ventila i da letelica neće moći da obavi ulazak u orbitu oko Meseca tako da je misija otkazana a “peregrine” se, po izduženoj eliptičnoj putanji, vratio ka Zemlji i, kontrolisano usmeren, izgoreo pri ulasku u njenu atmosferu.

Uz pogon na tečni metan

Kompanija “Intinitive machines”, koju su osnovali bivši inženjeri NASA-e, razvila je sopstveni lender za Mesec nazvan “nova-C Odysseus” koji u dosta detalja prestavlja demonstraciju novih, gotovo revolucionarnih tehnologija - pre svega, pogon na tečni metan i tečni kiseonik koje treba održavati u tankovima na vrlo niskoj temperature. To je prva primena te vrste goriva na kosmičkoj sondi. Glavni raketni motor VR 900, potiska oko 4000N, izrađen je novim tehnologijama kao što je 3D printing. Lender je oblika šestougaone prizme, dimenzija 1,67x4 m, ima 6 stajnih nogu, ukupne mase 1,9 t, od čega je 1276 kg gorivo. Manevarski sistem čine mali trusteri na helijum. Može da ponese koristan teret od 100 kg, u šta se računaju naučni merni intrumenti i svi sistemi za navigaciju i orijentaciju. Nosio je 6 naučnih instrumenata NASA-e, među kojima i nekoliko kamera, merača radijacije i toplote, radiotalasni uređaj za kontrolu goriva u rezervoarima i odbacivi kontejner EagleCam sa kamerom kojom je trebalo da snimi lender pri sletanju, i 6 komercijalnih tereta uključujući vremensku kapsulu i umetničko delo u vidu 125 lopti, skulptura Mesečevih faza.
Uspešno je lansiran raketom “falcon 9” kompanije “Space X”, 15. februara 2024. Radom motora stepena “centaur” i sopstvenog motora, upućen je ka Mesecu u čiju je kružnu orbitu, na visini 93 km od površine, ušao 21. februara.

Sledećeg dana je započeo retroraketno smanjenje orbitalne brzine i prelazak na putanju spuštanja na površinu ka oblasti na oko 300 km udaljenosti od Mesečevog južnog pola.Tada su počele da se javljaju manje nepravilnosti u sistemu navigacije, orijentacije i merenja udaljenosti od površine laserom tako da je lender promašio predviđeno mesto sletanja za nekoliko km. Vertikalna brzina je bila oko tri puta veća od predviđene i iznosila je oko 2,9 m/s, a horizontalna brzina nije smanjena do nule već je iznosila oko 0,9 m/s. To je verovatno dovelo do odskoka lendera posle udara o tlo i lomljenja jedne stajne noge, a možda i nekoliko preturanja i konačnog zaustavljanja na bočnoj strani, što je sa malim modelom lendera pokazao glavni izvršni šef kompanije “Intuinitive machines”. Prema njegovoj izjavi, kompanija smatra da ova misija nije neuspeh jer su imali komunikaciju sa lenderom iako glavna antena nije u funkciji, a energetski sistem se uspešno punio preko solarnih panela. U kompaniji se nadaju se da će uspeti da izbace EagleCam koji bi snimio okolinu i poslao snimak na Zemlju.
Pošto se Mesečeva noć, duga skoro 15 dana, približavala a elektronika lendera nije predviđena da izdrži tako niske temperature, bilo je malo osnova za optimizam u pogledu nastavka ove misije. Posle potvrde da lender ipak šalje signale posle grubog sletanja, u kompaniji je nastalo oduševljenje jer je to njen prvi pokušaj (i prvi pokušaj neke privatne kompanije) donekle i uspeh, jer su komercijalni tereti isporučeni na željeno mesto. Nije jasno zašto su samo snimci pre spuštanja kamerom “riblje oko” poslati na Zemlju kada je na lenderu bilo nekoliko kamera. Jedno objašnjenje je da je kompaniji bilo važnije od snimaka da, preko antene slabije moći (antena veće emisione moći nije funkcionisala), primi podatke o toku samog spuštanja kako bi se u narednim misijam izbegao ovakav ishod.
Poređenje povrataka lendera SAD na površinu Meseca posle 51 godine (misija “Apola 17”, sa astronautima Judžinom Sernanom i Harisonom Šmitom) nije korektno jer je u pitanju bila letelica sa posadom (lunarni modul je imao masu oko 15 t) pa bi bilo umesnije poređenje sa sondama-lenderima mase oko 1t, tipa “surveyor 1-7” koji su u periodu 1966-1968. ispitale tlo Meseca i tako omogućili misije “Apola”. Misije lendera “survoyer” su gotovo zaboravljene a bile su prilično uspešne, pogotovu uzimajući u obzir kakva je tada bila elektronika. Dakle, od poslednje sonde-lendera SAD koja je sletela na Mesec (”survoyer 7” je uspešno funkcionisala 43 dana) prošlo je 56 godina. Misija lendera “nova-C” je uspeh za kompaniju “Intuinitive machines” ali je izvesno da je, uz samo malo više pomoći od strane NASA-e, ova misija mogla da se završi potpunim uspehom.

Mesečevi lenderi bliske budućnosti

Brojni projekti novih lendera za Mesec su u fazi razvoja a neki su pred ostvarenjem. U maju ove godine, Kina će poslati sondu-lender sa povratnim stepenom “change 6” koja treba da dopremi uzorke Mesečevog tla na Zemlju. Privatna firma u SAD “Firefly Aerospace” potom šalje svoj lender “blue ghost” a novembra ove godine, firma “Astrobotic technology” spustiće u blizini Mesečevog južnog pola lender “griffin” sa roverom “NASA viper” koji će tragati za vodenim ledom. Potom će “Intuinitive machines” poslati drugu misiju “nova-C” sa 3 mala rovera i jednim vozilom skakačem.
Japanska kompanija “Ispace” namerava da pošalje drugu misiju lendera “hakuto-R” sa roverom. Početkom 2025. sledi treća misija lendera “nova-C” sa 2 NASA-ina rovera. Indijski lender (nastavak misije “Chandrayaan”) sa japanskim roverom u okviru misije LUPEX treba da sleti u blizini Mesečevog južnog pola 2026. Te godine sledi i slanje lendera APEX kompanije “Ispace USA”. Potom slede lender “blue ghost 2”, kineski lender sa roverom “change 7” i lender i rover kompanije “Astrobotic mission 3”.

Pojavljuju se novi učesnici u kosmičkoj trci na Mesec: Kanada i Singapur, a ni Izrael nije odustao i sprema drugi “beresheet” lender. Rusija planira da se, posle dugog zastoja, vrati na scenu 2028. sa većim sondama-lenderima “luna 27I i 27II”  čime bi donekle povratila sećanje na nekad uspešne misije “Luna 16-24” koje su donele uzorke Mesečevog tla na Zemlju i spustile prve rovere “lunohod 1 i 2” na Mesec, 1970-73. Iste godine Kina planira da šalje “change 8” lender, rover i skakač i da isproba tehnologiju 3D printinga od Mesečeve prašine u cilju pravljenja prostorije za boravak astronauta.
Evropska ESA svoj lender planira tek za 2030. Znatno ranije,po ambicioznom planu kompanije “Space X” već krajem 2025, treba da usledi jedan gotovo neverovatan događaj: probno spuštanje gigantske rakete “starship HLS” bez posade na površinu Meseca i poletanje sa nje i ulazak u orbitu oko Meseca. Njena masa, sa gorivom i teretom, trebala bi da iznosi, na Mesečevoj površini, preko 300 t! To je priprema za misiju “Artemis 3” čiji je cilj: spuštanja dvočlane posade na Mesec 2026. raketom “starship HLS” (Human Landing System) koja bi koristila rover australijske proizvodnje a potom bi se posada brodom vratila u orbitu oko Meseca, spojila sa kosmičkom kapsulom CEV Orion i sa njom se vratila na Zemlju.

Potom bi usledilo drugo lansiranje na Mesec “starship”-a bez posade u cilju slanja opreme za izgradnju Mesečeve baze (lunar cargo mission) i velikog rovera sa kabinom “flex”. Potom bi 2028. usledilo drugo spuštanje na Mesec sa posadom u misiji “Artemis 4”. Naredne misije bile bi u funkciji snabdevanja Mesečeve naseobine. Ove ambiciozne planove ipak treba oprezno uzeti u obzir jer brojni tehnički postupci (napr. prepumpavanje goriva u Zemljinoj orbiti) još nisu isprobani.
Kompanija “Blue Origin” priprema za 2028. sopstveni lender “blue moon”, mase oko 16 t, koji bi na Mesec mogao da spusti koristan teret od 3 t a kasnije i da šalje astronaute u bazu na Mesecu. Kina je objavila svoj program leta na Mesec (na osnovu izgradnje džinovske rakete “cz-10”, lunarnog modula “lanyue” i  komandno-servisnog modula “mengzho”) sa ciljem spuštanja astronauta 2029. a potom i izgradnje baze. Očigledno da će u ovoj deceniji površina Meseca biti pozornica velikih tehničkih aktivnosti a misije lendera i rovera koje neposredno slede samo su prva faza pripreme naseljavanja Meseca, krajem ove decenije, sa narednim tehnološkim ciljem - preradom ruda retkih metala i njihovim slanjem na Zemlju. Time bi Mesec, za dve-tri decenije, postao industrijsko-tehnološko predgrađe Zemlje.

Dragan Lazarević

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"