Mars Sample Return

[Vaclavik]

Světem kosmonautiky nyní rezonuje mise návratu vzorků z Marsu. Téma je to, stejně jako mise samotná, velmi komplikované. Pokusím se nastínit situaci, která je ne vždy dobře v médiích prezentovaná. V první řadě je třeba důrazně zmínit, že se jedná o společný projekt NASA a ESA. Poprvé v historii jde ale o spolupráci plně rovnocennou, kdy mise nemá vedoucí agenturu, ke které se „ta druhá“ přidá. To s sebou přináší jak radosti, tak i nové starosti. Program MSR prošel bouřlivým vývojem, přičemž tím posledním bylo odstranění evropského roveru pro posbíraní odebraných vzorků roverem Perseverance. Jeho službu měl nahradit samotný rover Perseverance, případně dva nákladní vrtulníčky á la Ingenuity. Vzorků z Marsu jsme se mohli dočkat v roce 2031 nebo 2033. Úkoly byly rozdány a začalo se pracovat na jednotlivých částech MSR (respektive na úvodních studiích, návrzích a identifikaci kritických technologií). V loňském roce pak proběhla dvě hodnocení. Nezávislý panel odborníků na žádost NASA provedl zhodnocení proveditelnosti mise a její finanční náročnosti. Druhý bod se ukázal jako absolutně neslučitelný s původním plánem (nyní se bavíme ale pouze o straně NASA). Celkové náklady amerického podílu měly velmi pravděpodobně přesáhnout magickou hranic 10 miliard USD. Bylo proto po dohodě s ESA přistoupeno ke zhodnocení současné architektury mise s cílem ji udělat levnější pro NASA. Toto zlevnění bylo myšleno ve dvou rovinách. Samozřejmě šlo o snížení absolutních nákladů, ale také udržení ročního rozpočtu programu někde na úrovni okolo 700 milionů USD. Komise expertů vypracovala celkem 8+1 možných řešení. Připomínám, že základní podoba mise MSR byla následující. Perseverance odebere vzorky a přiblíží se s nimi k místu přistání landeru SRL. Následně měly být tyto z Perseverance robotickým ramenem odebrány. Pomoci měly také dva vrtulníčky, které byly schopné odebrat pouzdra se vzorky odložené na povrch Marsu. Součástí landeru SRL byla dvoustupňová raketa MAV/MLS, která měla vzorky dopravit na oběžnou dráhu okolo Marsu. Tam by na ně již čekala sonda ERO (vypuštěná ještě před SRL), která měla pouzdro se vzorky převzít, uložit do návratového pouzdra a vydat se směrem k Zemi. Následně by pouzdro přistálo v Utahu a bylo převezeno do speciálně postavené budovy k analýze a uskladnění. Mise SRL měla startovat v roce 2028, ERO v roce 2027 a vzorky se měly na Zemi dostat nejpozději v roce 2033. Tato koncepce by si ze strany NASA vyžádala vynaložení velkých prostředků v relativně krátkém čase. To je ten kámen úrazu. Vypracované alternativy samozřejmě jako první rozmělnily jednotlivé kroky do delšího časového období. Proto se nyní, podle jednotlivých architektur, mohou vzorky z Marsu očekávat na Zemi nejdříve v roce 2036. Spíše však až kolem roku 2040. Šlo by to stále i rychleji, ale to by musela část závazků NASA převzít ESA. A ta na to také nemá prostředky. Mimo delšího časového rámce také došlo na změny technického rázu. Paradoxně si to ale vyžádalo zrobustnění jednotlivých elementů. To se opět propsalo to ceny. Zjednodušeně řečeno musí jednotlivé prvky mise být stavěny tak, aby „počkaly v pořádku“ na ty navazující. A to roky. Tedy je třeba např. vyřešit vyhřívání zrna rakety MAV/MLS, které se v původní verzi vůbec neřešilo. Nově tak jedna z architektur vyžaduje RTG zdroj elektrické energie pro SRL. A vhodného izotopu plutonia zatím není dostatek. Bude navíc potřeba pro jiné již schválené mise, pro které je takový zdroj kriticky důležitý. V některých architekturách došlo také k upuštění např. od dvojice vrtulníčků. V takovém případě by pak vše záviselo pouze na roveru Perseverance. Bude ale v roce 2030+ ještě v provozu? A co když ne. To by opět vedlo ke změně a doplnění o další rover. Třeba o ten evropský, který byl ale před časem ze scénáře vyjmut. Tady z toho cítíte, že rozmělnění mise do delšího časového období sebou nese nebezpečí dalších nemalých nákladů. A to nejsme na konci. Respektive na konci mise jsme. Doprava vzorků k Zemi je zachována, ale i zde lze dnešníma očima ušetřit. Mimo stavby přistávacího pouzdra s několikastupňovou schránkou na vzorky, pro zajištění nejvyšší třídy planetární ochrany, lze na problém jít šalamounsky. Pouzdro bude jednodušší a nebude přistávat z přeletové dráhy na Zemi. Naopak bude navedeno do cislunárního prostoru, kde bude na stabilní oběžné dráze. Tím se vytvoří časový prostor. Nebude třeba ho vyzvednout hned ale klidně tam roky počká. A to n to, aby se postavila družice, která pouzdro sebere a dopraví bezpečně na Zemi anebo se o to mohou postarat také astronauti při některé z výprav Artemis. To se ale samozřejmě nelíbí vědecké komunitě, která chce mít vzorky co nejdříve doma. A teď jsme zpátky u včerejška. Všechna z nabízených řešení aktuálně počítají s dopravou vzorků na konci příští dekády a velkými náklady. NASA proto vyzvala průmysl, aby přišel s inovativními řešeními, jak náklady snížit a také celou realizaci urychlit. Tato snaha ale nemusí uspět. Uvidíme. V každém případě si ESA drží svoji roli, a to zejména ve stavbě sondy ERO, předávacího mechanismu pro vzorky a pozemní laboratoře. Jak to ale celé dopadne je nyní doslova ve hvězdách. Toto berte jako velmi, ale opravdu velmi, stručný a zjednodušený pohled na celý problém. Přesto se mi snad podařilo vám podat o něco techničtější a komplexnější pohled, než prezentují sdělovací prostředky. Zároveň jsem se snažil vyvarovat poskytnutí jakýchkoli detailů a rozhodnutí, které by mohly ohrozit jednání s průmyslem a někoho zvýhodnit. Variant je ve hře několik a nové přinese na výzvu NASA i sám průmysl.

[Stepan]

Michale, děkujeme za tvůj doplněný pohled na MRS. Zajímal by mě tvůj osobní názor - pokud se pouzdro má vrátit až téměř 2040, nebylo by ekonomicky výhodnější podpořit SpaceX Starship, který by rokem 2040 už mohla na Marsu umět přistávat, ne-li vzlétnout?
Chápu že to politicky nejde, ale myslíš že by to bylo ekonomicky efektivnější?

[Vaclavik]

Michale, děkujeme za tvůj doplněný pohled na MRS. Zajímal by mě tvůj osobní názor - pokud se pouzdro má vrátit až téměř 2040, nebylo by ekonomicky výhodnější podpořit SpaceX Starship, který by rokem 2040 už mohla na Marsu umět přistávat, ne-li vzlétnout?
Chápu že to politicky nejde, ale myslíš že by to bylo ekonomicky efektivnější?

Potenciální využití Starship je samozřejmě jedno z řešení. I pro její misi MSR by bylo třeba vyvinout plno nového hardware. Dveře pro ni rozhodně nejsou zavřené, proto ta výzva NASA směrem k průmyslu. Na druhou stranu nelze pouze slepě spoléhat na to, že včas bude a do té doby nedělat nic. Takto se NASA spálila při výběru lunárního landeru. Navíc je mise MSR misí společnou s ESA. Uvidíme za pár měsíců.