Deset dní agónie lunárního modulu na oběžné dráze Země selhala, Peregrine na Měsíci nepřistane, toto je důvod

Foto: NASA/Isaac Watson

18. ledna 2024 ve 21:00 UTC, mohl kdokoli v tichomořské oblasti jižně od Fidži, spatřit na obloze meteor. Nebyl to ale přírodní objekt, ale americký lunární modul Peregrine, který se rozpadl v atmosféře poté, co nebyl schopen dosáhnout Měsíce kvůli prasknutí jedné z jeho palivových nádrží, píše Daniel Marín na svém blogu. 

První let komerční lunární doručovací služby NASA přepravující agenturní vědu a technologii, jakož i další užitečné zatížení zákazníků určené pro Měsíc, skončil. Po 10 dnech a 13 hodinách ve vesmíru provedla Peregrine Mission One společnosti Astrobotic kontrolovaný návrat na Zemi přes otevřenou vodu v jižním Pacifiku přibližně v 16:04 EST dne 18. ledna.

Po úspěšném startu a oddělení od rakety 8. ledna došlo u kosmické lodi k problémům s pohonem, které zabránily Peregrinovi jemně přistát na Měsíci. Po analýze a doporučeních od NASA a vesmírné komunity Astrobotic určil, že nejlepší možností, jak minimalizovat riziko a zajistit zodpovědnou likvidaci kosmické lodi, by bylo udržet Peregrineovu trajektorii směrem k Zemi, kde při opětovném vstupu shořela.

První lunární modul Peregrine od společnosti Astrobotic měl přistát 23. února v oblasti Sinus Viscositatis, ale místo přistání na Měsíci skončil v kusech na dně Pacifiku. Spojené státy se tak připojují k Indii, Izraeli, Rusku a Japonsku na seznam zemí, které v 21. století ztratily lunární modul. Přestože se jednalo o částečně komerční a nízkonákladovou misi, Astrobotic je americká společnost a mise Peregrine 1 (nebo PM-1) byla také první misí, která dosáhla vesmíru v rámci programu NASA CLPS (Commercial Lunar Payload Services).

Peregrine, o hmotnosti 1263 kg, naložený pohonnými hmotami a rozměrech 1,9 metru na výšku a 2,5 metru na šířku, se bez problémů oddělil od druhého stupně první rakety Vulcan asi 50 minut po startu 8. ledna. Stupeň Centaur V. umístil modul Peregrine na eliptickou dráhu k Měsíci o rozměrech 490 x 383 000 kilometrů a sklonu 30,1º. Ale 7 hodin po startu Peregrine utrpěl vážný únik pohonné hmoty (loď nese dvě hypergolické nádrže na pohonnou hmotu – MMH a MON-25 – a dvě nádrže s heliem ve své centrální konstrukci). 

Tah způsobený únikem pohonných hmot způsobil, že se aktivovaly manévrovací motory ISE-5 (každý 45 newtonů), aby zabránily nekontrolovatelnému otáčení sondy a především zaručily, že solární panel, umístěný v původně Astrobotic odhadoval že sondě zbývalo 40 hodin, než jí dojde palivo, ale nakonec se jim podařilo umístit kosmickou loď do polohy, která by snížila spotřebu paliva. Práce týmu sondy byla úspěšná, protože Peregrine byl schopen přežít deset dní v cislunárním prostoru, než podlehl opětovnému vstupu.

Zdá se, že příčinou úniku pohonné látky byla prasklina v nádrži na oxid dusitý. Správně řečeno, ve skutečnosti to byla směs MON-25, tedy okysličovadlo. Po natlakování nádrže heliem měl být uzavřen ventil, ale zůstal otevřený, což způsobilo, že nádrž překročila maximální tlak, který mohla tolerovat. Tento bod však nebude jasný, dokud Astrobotic nedokončí vyšetřování ztráty mise. První snímek odeslaný z modulu ukázal, že vrstva izolačního materiálu MLI ( Multi-Layer Insulation ) se posunula, s největší pravděpodobností kvůli úniku. Zpočátku se hovořilo o tom, že nějakým způsobem mohl být příčinou selhání odpalovací zařízení Vulcan nebo stupeň Centaur kvůli nadměrným oscilacím nebo rázovým vlnám intenzivnějším, než se očekávalo, ale jak ULA, tak Astrobotic jednoznačně prohlásily, že nový odpalovací systém fungoval perfektně. na své první misi. 9. ledna sonda opět přestala ukazovat na Slunce, ale pilným lidem v Astrobotic se podařilo aktualizovat software, aby se správně orientovala.

Jakmile byla loď stabilizována, Astrobotic společně s NASA zvážily možnosti mise. Přistání na Měsíci nepřicházelo v úvahu, a tak se zkoumala možnost vyslání sondy na oběžnou dráhu Měsíce nebo Slunce po přeletu Měsíce. První varianta byla rychle zavržena kvůli stavu zásob pohonné hmoty a navíc, stejně jako v případě druhé možnosti, hrozila srážka sondy s Měsícem, což se v současnosti nepovažuje za vhodné (se všemi misí, které byly vyslány a budou vyslány v posledních letech, může vzniknout povrchní globální vrstva regolitu díky útěkům a haváriím sond schopných zkreslit některé vědecké analýzy měsíčního terénu). Eliptická oběžná dráha Země, na které byl Peregrine nalezen, byla vysoce nestabilní vůči poruchám ze Slunce a Měsíce, takže pokud by se nic neudělalo, Peregrine by pravděpodobně skončil tak, že by v nepříliš vzdálené budoucnosti narazil na Měsíc nebo se nekontrolovatelně vrátil.

Nakonec se ukázalo, že zničení sondy v zemské atmosféře bylo nejlepší možností, jak neponechat žádné pozůstatky na oběžné dráze nebo na Měsíci. 11. ledna Astrobotic oznámil, že z 20 zátěží, které mají na starosti 16 zákazníků ze sedmi různých zemí, 9 zátěží určených k odesílání dat komunikovalo se Zemí a 10 zátěží, které potřebovaly elektrickou energii, ji přijalo. 12. ledna dosáhl Peregrine svého orbitálního apogea, ale Měsíc nebyl poblíž, protože sonda musela upravit svou trajektorii, aby tohoto bodu dosáhla 15. ledna. Toho dne loď zapálila jeden ze svých pěti hlavních motorů ISE-100 (vyvinutý společností Aerojet Rocketdyne a upravený společností Frontier Aerospace, každý s tahem 667 newtonů) po dobu 200 milisekund, ačkoli směs okysličovadla a paliva nebyla zdaleka ideální pro normální zapalování. kvůli předchozímu úniku. 13. ledna se rychlost ztráty pohonné hmoty značně zpomalila a Astrobotic potvrdil, že zničí sondu v zemské atmosféře, k čemuž provede celkem 23 krátkých zážehů hlavních motorů. Nad Pacifikem shořelo 20 nákladu sondy, včetně přístrojů NASA. Společnost ztratila kontakt se sondou ve 20:50 UTC 18. ledna. Je ironií, že popel lidských ostatků, které Peregrine vezl v rámci kontraktu se společností Celestis, neskončil na měsíčním povrchu, ale byl distribuován po celém jižním Pacifiku (tento náklad byl předmětem sporů kvůli odporu zástupci lidu).Navahové ve Spojených státech, kteří tento čin prohlásili za znesvěcení Měsíce, posvátného místa v kultuře Navahů).

Tato první mise Peregrine zahrnovala pět přístrojů NASA na základě smlouvy v hodnotě 108 milionů dolarů. Přístroje NIRVSS (Near-Infrared Volatile Spectrometer System), NSS (Neutron Spectrometer System), laserový retroreflektor LRA a LETS (Linear Energy Transfer Spectrometer) poletí na dalších lunárních modulech na pozdějších misích CLPS, ale v tuto chvíli se to neplánuje že nová mise nese přístroj PITMS ( PROSPECT Ion-Trap Mass Spectrometer. NASA zjevně nezahrnula všechny zátěže původně plánované pro misi kvůli nedostatku důvěry ve výkon nově navržených hlavních motorů, které nebyly dostatečně testovány.

Skutečnost, že NASA měsíce před startem ukázala své výhrady k pohonnému systému, mimochodem původně provozovaném společností Dynetics, dává tím podnět k zamyšlení. Dokázal by Peregrine přistát na Měsíci, i kdyby na Měsíc dosáhl? To nemůžeme vědět, ale je zřejmé, že další misi tohoto lunárního modulu neuvidíme, dokud nebudou tyto problémy vyřešeny (prozatím nejsou v programu CLPS žádné další mise Peregrine plánovány). Kromě budoucích misí Peregrine je prioritou Astrobotic a NASA objasnit, jak toto selhání ovlivní vypuštění lunárního modulu Griffin koncem tohoto roku. Griffin je jiný, ale větší, lunární modul, který musí nést rover VIPER NASA na jižní pól Měsíce. VIPER je mnohem složitější a dražší náklad, jehož cenovka přesahuje 430 milionů dolarů a NASA nemůže riskovat jeho ztrátu kvůli nevyzrálé konstrukci.