Přístroje změří roztřesený Měsíc

V 70. letech na jeho povrchu několik let fungovaly seizmografy, které tam umístili astronauti v rámci programu Apollo. Ale tyto přístroje se nacházely jen několik set kilometrů od sebe. Pokud chtějí vědci zmapovat celý Měsíc, musí umístit měřicí stanice po celém jeho povrchu včetně pólů a odvrácené strany.

Koncem července uzavřela americká kosmická agentura NASA dohodu s osmi partnery z Kanady, Francie, Německa, Indie, Itálie, Japonska, Jižní Koreje a Velké Británie. Společně chtějí vybudovat Mezinárodní lunární síť. Jejím hlavním úkolem budou právě seizmická měření, vedle toho mohou jednotlivé stanice měřit také úniky tepla z nitra Měsíce.

Sledováním šíření seizmických vln napříč celým Měsícem chtějí vědci zjistit také podrobnosti o jeho vnitřní struktuře. „Zatím nevíme, zda má Měsíc pevné, nebo tekuté jádro. Vlastně ani nevíme, jestli má vůbec nějaké jádro,“ uvedla nedávno Maria Zuberová, výzkumnice NASA, pro časopis New Scientist.

Měření tepla unikajícího z nitra napoví, jak rychle se těleso ochlazovalo po svém vzniku a kolik tepla v něm dnes produkují radioaktivní prvky, případně jeho stále pokračující, téměř neznatelné smršťování. Tyto znalosti prozradí mnohé o historii Měsíce, a zároveň pomohou v interpretaci seizmických záznamů. Rychlost šíření vln totiž závisí nejen na složení hornin, ale také na jejich teplotě.

Výzkum má také potvrdit, co je příčinou lunotřesení. Některé vibrace, které zaznamenaly přístroje Apolla, nejspíš byly vyvolány dopady meteoroidů či malých planetek. Ale hlubinné chvění pravděpodobně způsobují slapové jevy, tedy přitažlivá síla Země a částečně i Slunce. Zatímco na Zemi se slapové jevy projevují především „deformací“ oceánů, kterou můžeme pozorovat jako příliv a odliv, skalnatý Měsíc takto pružný není, takže uvnitř praská.

Všechno může být jinak
NASA plánuje vyslat první dvě sondy v roce 2013. Celkem jich má být nejméně osm, v ideálním případě alespoň deset. Čím více senzorů bude síť tvořit, tím přesnější data poskytne. Na vývoji řady přístrojů a vypuštění některých stanic by se měli podílet partneři z ostatních zemí. „Největší náklady obvykle souvisejí s vlastním vývojem technologické části sondy. Předpokládám, že tento servisní modul vyvine pro všechny NASA a ostatní k němu přidají své vlastní experimenty,“ říká Antonín Vítek, odborník na kosmonautiku z Akademie věd ČR.

Pokud jde o Evropu, zatím se na přípravě sítě podílí několik pracovišť, ale Evropská kosmická agentura jako celek nikoliv. „NASA se obrátila na konkrétní vědecká pracoviště v Evropě, která mají zájem se na projektu podílet. To ale neznamená, že se k němu nemůže v budoucnu přidat celá ESA coby koordinátor evropských aktivit,“ poznamenává Antonín Vítek. Zároveň nevylučuje, že k projektu časem přistoupí také Rusko a Čína, které se na něm zatím nepodílejí.

Český expert dále upozorňuje, že je projekt teprve na začátku a není jisté, zda se bude realizovat v nyní plánované podobě, nebo zda se vůbec uskuteční. Dobývání Měsíce totiž zdaleka není jen otázka technologická, ale také politická. „Barack Obama nedávno na Floridě prohlásil, že bude podporovat kosmický výzkum, pokud se stane prezidentem.

Ale mohl to být jen předvolební tah, protože na Floridě je řada lidí na kosmickém vývoji ekonomicky zainteresována. V jiných souvislostech už několikrát naznačil, že se návrat lidí na Měsíc může opozdit oproti roku 2020, o kterém mluvil prezident Bush,“ podotýká Antonín Vítek. Pokud by se plány na návrat k Měsíci odsunuly, mohou nabrat skluz i přípravné práce včetně budování Mezinárodní lunární sítě.

Nabízí se také otázka, zda se nedají očekávat organizační problémy, jaké obvykle provázejí velké mezinárodní projekty. „Na rozdíl od Mezinárodní kosmické stanice, kde všechno souvisí se vším a kde je potřeba dodržet časovou posloupnost jednotlivých kroků, mohou jednotlivé seizmické stanice pracovat nezávisle. Pokud se vyslání některé z nich zpozdí, sice to sníží celkovou citlivost sítě, ale její provoz to bezprostředně neohrozí,“ uklidňuje Antonín Vítek.

Zatím je celý projekt teprve ve fázi teoretických příprav. Například je zapotřebí vymyslet nejvhodnější způsob měkkého přistání na Měsíci, aby se během něj citlivé přístroje nepoškodily. Dále je nutné vyřešit otázku přenosu dat z odvrácené strany, odkud nejde zajistit přímé spojení se Zemí. „Počítá se s tím, že všechny sondy bude obsluhovat jedna družice, která při každém obletu nasbírá naměřená data a pak je odvysílá na Zemi,“ popisuje Antonín Vítek.
Další otázka souvisí s napájením sond v místech, kde panuje 14 dní den a pak 14 dní noc. Solární panely připadají v úvahu jen pro přístroje v blízkosti pólů, kam sluneční paprsky dopadají skoro pořád. Proto jsou právě polární oblasti kandidátem na umístění prvních seizmických stanic. Ostatní se nejspíš budou muset spolehnout na radioizotopové termogenerátory. Ty vyrábějí elektřinu z tepla vznikajícího rozpadem radioaktivních prvků, například plutonia.

Časopis New Scientist upozorňuje, že Američanům už dochází plutonium, které použili například pro pohon sondy New Horizons letící k Plutu. Antonín Vítek v tom ale nevidí velkou překážku: „Životnost přístrojů na Měsíci je plánována zhruba na pět let, což je mnohem méně než u sondy New Horizons. Navíc se přístroje stále miniaturizují, takže mají menší spotřebu energie,“ říká český expert.

Hrozba pro budoucí základnu
Jak už bylo zmíněno, nepůjde o první seizmografy na povrchu Měsíce. Čtyři z pěti přístrojů, které tam umístili astronauti Apolla v letech 1969 až 1972, úspěšně fungovaly až do září 1977. Pak je operátoři dálkovým povelem vypnuli. „V té době byl rozpočet NASA napnutý, dokončovala se příprava raketoplánů. A seizmografy svůj úkol splnily, žádné další převratné objevy se od nich už nečekaly,“ vysvětluje Antonín Vítek. Přesto tyto přístroje poskytly cenné údaje o aktivitě kosmického tělesa.

Během osmi let zaznamenaly několik tisíc hlubinných „lunotřesení“ zhruba 700 až 1000 kilometrů pod povrchem. To je mnohem hlouběji, než se vyskytují zemětřesení na naší planetě. Kromě toho seizmografy změřily také 28 povrchových otřesů o síle až 5,8 stupně. Taková zemětřesení nemívají tragické následky, obvykle při nich dochází jen ke slabým poškozením budov v blízkosti epicentra. Pro stanici na Měsíci ale může mít i takovéto chvění katastrofální důsledky.

„Když na zemi popraská zeď, ale nosná konstrukce domu zůstane v pořádku, nic dramatického se neděje. Na Měsíci by se ale poškodila hermetičnost stanice a unikl by z ní vzduch,“ upozorňuje Antonín Vítek. Kromě toho je charakter měsíčních otřesů jiný než na Zemi, vibrace se méně tlumí a trvají déle.

Data z Mezinárodní lunární sítě vědcům pomohou při výběru vhodného místa pro stavbu základny. „Zatím se počítá s jejím umístěním poblíž pólů. Zatímco na dno některých tamních kráterů nikdy nedopadá sluneční světlo, jejich valy jsou naopak osvíceny po 60 až 80 procent celkové doby,“ říká Antonín Vítek. Tudíž by tu budoucí kolonizátoři mohli využívat solární baterie.

Mezi vhodnými kandidáty je několik míst poblíž kráteru Shackleton u jižního pólu. Pokud by se ale ukázalo, že tu často dochází k otřesům, museli by experti tyto plány přehodnotit. Přesné údaje o povaze lunotřesení také pomohou při vývoji konstrukce stanice. Vedle umělé atmosféry musí projektanti počítat s tepelnou izolací a ochranou před kosmickým zářením. „Uvažuje se o umístění obytných modulů pod povrch Měsíce. Měsíční hornina jim poskytne potřebnou ochranu,“ podotýká Antonín Vítek.

Jak se ale vypořádat s otřesy? Podle českého odborníka by pomohla například dvojitá nosná konstrukce. V ní bude hlavní modul zavěšený na pružinovém systému, který ztlumí vibrace. Dvojitý plášť by zároveň fungoval jako termoska, takže by přispíval k tepelné izolaci. „Ale je to pouze jedna z teoretických možností,“ uzavírá český odborník.