„Wielki skok naprzód”: dlaczego statkowi kosmicznemu tak trudno jest pomyślnie wylądować na Księżycu?

Tylko kilka misji kosmicznych robotów pomyślnie wylądowało na Księżycu. Eksperci twierdzą, że o sukcesie lub ognistej porażce lądownika decyduje szereg zmiennych.

Po raz pierwszy od pół wieku Stany Zjednoczone w końcu udaremniły lądowanie – czyli lądowanie na Księżycu.

Rakieta SpaceX, na pokładzie której znajdował się lądownik księżycowy prywatnej firmy Intuitive Machines, wystartowała z Kennedy Space Center na Florydzie i przebyła 400 000 km, aby dotrzeć do celu – południowej półkuli Księżyca.

Na pokładzie lądownika księżycowego: sprzęt kosmiczny NASA, który przygotuje Księżyc do dalszej eksploracji przez człowieka.

Bill Nelson, administrator amerykańskiej agencji kosmicznej, nazwał wystrzelenie „nową przygodą w nauce i amerykańskim przywództwem w kosmosie”.

„Ten wyczyn jest gigantycznym krokiem naprzód dla całej ludzkości” – powiedział Nelson w oświadczeniu telewizyjnym dla X.

Lądowanie Intuitive Machines z siedzibą w Houston jest jedynym, jakie kiedykolwiek udało się Amerykanom.

Misje kierowane przez roboty, takie jak indyjska Chandrayaan-3 i japońska SLIM, dotarły w ostatnich miesiącach na południowy biegun Księżyca.

W zeszłym roku dwie kolejne rakiety od Rosjan i kolejna próba Japończyków nie wylądowały.

W styczniu amerykańska firma Astrobotic Technology również próbowała przejść do historii, ale ostatecznie musiała odmówić próby lądowania z powodu krytycznego wycieku paliwa, który później spłonął w atmosferze ziemskiej.

Jeśli ludzkości udało się bezpiecznie dotrzeć tam ponad 50 lat temu, dlaczego nadal tak trudno jest wylądować na Księżycu bezzałogowymi lądownikami?

Delikatny dotyk (w dół)

Markus Landgraf, lider programu Moon Future Studies przy Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), powiedział, że sprowadza się to do lekkiego dotknięcia.

Rakiety opuszczają Ziemię i lecą w stronę Księżyca z prędkością 2 km/s – taką prędkość utrzymują po dotarciu na orbitę.

Na samolocie znajdują się systemy naprowadzania, które określają odległość między statkiem kosmicznym a powierzchnią Księżyca, tak aby zespół na Ziemi mógł rozpocząć ostateczne opadanie.

Jest to ważne, zauważa Landgraf, ponieważ gdy zaczniesz „palić” silnik statku kosmicznego, oznacza to, że w przypadku misji prowadzonych wyłącznie przez roboty „jesteś zobowiązany do lądowania”.

„Nasuwa się zatem pytanie… jak mocno zamierzasz wylądować?” Landgraf powiedział. „A żeby miękko wylądować, jak zamierzasz zmniejszyć (tę prędkość?)?”

Landgraf stwierdził, że aby miękko wylądować, silnik statku kosmicznego musi pracować nieprzerwanie przez około 10 minut, aby „usunąć całą prędkość niezbędną do utrzymania się na orbicie”.

Następnie należy zwolnić do prędkości około 1800 metrów na sekundę, aby statek mógł delikatnie wylądować na powierzchni Księżyca.

Landgraf powiedział, że wszystko musi działać „w sam raz”, aby statek kosmiczny uniknął ognistego upadku.

„To nie jest magiczna technologia, więc nie jest nieosiągalna… nie można po prostu wymyślać nowych rzeczy i dać z siebie wszystko” – powiedział.

Lokalizacja, lokalizacja, lokalizacja

Eksperci powiedzieli jednak CNN, że tylko pięciu krajom udało się przeprowadzić miękkie lądowanie za pomocą misji wykorzystującej wyłącznie robotykę: lądowanie Łuny 9 w byłym Związku Radzieckim, misja US Surveyor 1 w 1966 r., a ostatnio XXI wiek, Chiny, Indie i Japonia.

Landgraf powiedział, że misjom załogowym nieco łatwiej jest trzymać lądowania, ponieważ istnieje „pewien element rozwiązywania problemów”, który astronauci mogą wykonać ze statku kosmicznego, czego nie można wykonać zdalnie z Ziemi.

W najgorszych przypadkach Landgraf powiedział, że astronauci mogą odłączyć się od statku kosmicznego na orbicie i wrócić na Ziemię, jeśli uznają, że lądowanie prawdopodobnie nie zakończy się dobrze: jest to coś, czego nie można zrobić w przypadku misji prowadzonych wyłącznie przez roboty.

Przeszkody w lądowaniu na Księżycu nie zatrzymują się wraz z prędkością statku. Gdy statek kosmiczny zbliży się do satelity Ziemi, czeka go niezwykle trudny teren.

Landgraf powiedział, że w przeszłości większość misji księżycowych ograniczała się do „równikowej” strefy Księżyca, ponieważ tamtejszy teren jest w dużej mierze płaski i łatwo na nim wylądować.

„Jedną z części lądowania Intuicyjnej Maszyny, która czyni ją jeszcze bardziej imponującą” – kontynuował Landgraf, jest lądowanie na południowej sferze Księżyca – niezbadanej, ciemniejszej i bardziej nierównej powierzchni niż te misje z przeszłości.

„Oświetlenie (na biegunie południowym) jest bardzo trudne przy tych wszystkich długich i głębokich cieniach, co jeszcze bardziej utrudnia komputerowi obejrzenie obrazu (ziemi) i podjęcie decyzji (o tym, jak wylądować)” Landgraf powiedział.

Kurz może dezorientować

Nicolas Peter, rektor Międzynarodowego Uniwersytetu Kosmicznego (ISU) we Francji, powiedział, że kolejną rzeczą, o której muszą pamiętać zespoły lądujące na Księżycu, jest pył kosmiczny.

„Czasami, gdy faktycznie lądujesz… pył unoszący się z terenu może cię oślepić, może uderzyć w satelitę, co utrudnia pracę” – powiedział.

Obaj mężczyźni zgodzili się, że chociaż wyczyn Intuitive Machines jest niezwykły ze względu na osiągnięcia technologiczne, po ich stronie pojawiła się odrobina szczęścia, która popchnęła ich misję do przodu.

„Czasami o niepowodzeniu misji decyduje kombinacja czynników i nic nie można na to poradzić” – powiedział Landgraf.

Pomimo pokonania przeciwności losu zespół Intuitive Machines wciąż ma przed sobą wyzwania.

Załoga naziemna na Ziemi musi dopilnować, aby łazik mógł przetrwać 14-dniową, ciemną i zimną noc na powierzchni Księżyca, aby móc zebrać potrzebne informacje naukowe.

Najnowsza aktualizacja Intuitive Machines on X mówi, że ich łazik Odysseus „żyje i ma się dobrze”.

Ich zespoły kontaktują się z maszyną, aby ustalić jej konkretną lokalizację na Księżycu i „pobrać dane naukowe”, które już zebrała z powierzchni Księżyca.