První mise k Měsíci v 21. století, připravená agenturou NASA, se skládá ze dvou samostatných objektů. Družice LRO má provádět dlouhodobý průzkum z oběžné dráhy a úkolem tělesa LCROSS je navést prázdný poslední stupeň nosné rakety do některého kráteru na jižním pólu, kde by se ve stálém stínu mohl udržet vodní led.

Měsíc zažil své zlaté období v šedesátých a sedmdesátých let minulého století. Během nich se lunární výpravy rozrostly od nejjednodušších automatických misí ke svému vrcholu v podobě přistání pilotovaných lodí Apollo (nelze ovšem ani zapomínat na nesporné úspěchy hlavně sovětských robotických sond - návrat vzorků na Zemi, vysazení pohyblivého průzkumného vozidla atp.). Následující roky se Měsíc vytratil z plánů velké kosmonautiky a jednotlivé malé sondy vypouštěné různými organizacemi a k různým, povětšinou nesystematickým účelům, tento dojem nedokázaly změnit. Na nové impulsy bylo nutno počkat až na začátek nového století.
Poté, co aplikovaná kosmonautika dokázala překonat prvotní neduhy a pronikla do běžného života a zároveň přestala být záležitostí exkluzivního klubu největších mocností, přišel čas hledat nová témata, která by se stala vlajkovými loděmi kosmického výzkumu. V oblasti pilotovaných letů se jako první nabízelo a také bylo realizováno využití oběžné dráhy kolem Země velkými družicovými laboratořemi. Druhým velkým cílem mohl být zákonitě nejbližší přirozený kosmický objekt - Měsíc.

Impulsem, který uvedl do chodu americkou agenturu NASA, bylo vyhlášení tzv. Vize kosmického výzkumu (Vision for Space Exploration) prezidenta G. W. Bushe z roku 2004. Vize nastolila mj. požadavek opětovného dosažení Měsíce lidskou posádkou do roku 2020 s výhledem na vybudování permanentní základny.
Ačkoliv byl Měsíc do té doby považován za solidně prozkoumané kosmické těleso, pro nové cíle se úroveň těchto znalostí jevila jako nedostatečná. Souběžně s vývojem nových pilotovaných prostředků bylo proto rozhodnuto zahájit systematický průzkum automatickými sondami, které by měly upřesnit naše znalosti o měsíční topografii, prostředí, místních využitelných zdrojích atp., na jejichž podkladu by se později vybírala místa přistání pilotovaných lodí a místa nejvhodnější pro stálou obydlenou základnu.

Lunar Reconnaissance Orbiter

Prvním americkým projektem, vycházejícím z prezidentské "Vize" se stala družice Měsíce, která dostala označení Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO).
Úkoly LRO byly definovány jako mapování povrchu Měsíce a průzkum budoucích přistávacích míst s ohledem na členitost povrchu a výskyt využitelných přírodních zdrojů. Souběžně s tím mělo být studováno přirozené radiační prostředí. Výsledkem by bylo vytipování nejvhodnějšího přistávacího místa s možností využití místních zdrojů ISRU [=In Situ Resource Utilization].

Seřazeno podle nejvyšší důležitosti se jednalo o následující okruhy činností:

• charakteristika kosmického radiačního prostředí na lunární oběžné dráze;
• globální topografie Měsíce;
• mapování přítomnosti částic vodíku s vysokým prostorovým rozlišením;
• mapování rozložení teplot v zastíněných polárních regionech;
• zobrazení povrchu v permanentně zastíněných oblastech;
• identifikace případných významných nánosů vodního ledu nehluboko pod povrchem v polárních "mrazových dolinách";
• zdokumentování povrchu s rozlišením 1 m a lepším na budoucích přistávacích plochách;
• charakteristika světelných podmínek v polárních oblastech.

Konstrukce

Sondu vyrobila NASA Goddard Space Flight Center (Greenbank, Md.).
LRO je tříose stabilizovaná lunární družice se startovní hmotností 1916 kg. Suchá hmotnost obnáší 1018 kg a na pohonné látky připadá 898 kg. Těleso má tvar hranolu s připojeným panelem fotovoltaických článků. Fotovoltaické články dobíjejí jednu akumulátorovou Li-ion baterii.
Komunikace probíhá v pásmu S ve směru Země-sonda a opačně a v pásmu Ka ve směru od Měsíce.

Celkové odhadované náklady na misi představují přibližně 500 mil. USD.

• kamera LROC [=Lunar Reconnaissance Orbiter Camera] s vysokým rozlišením (až 60 cm), která je určena k podrobnému fotografování perspektivních přistávacích oblastí a dokumentaci světelných podmínek na lunárních pólech;
• laserový výškoměr LOLA [=Lunar Orbiter Laser Altimeter] slouží k měření sklonů terénu na vybraných místech a k pátrání po polárním ledu;
• neutronový detektor LEND [=Lunar Exploration Neutron Detector] má hledat vodní led a zkoumat radiační prostředí u Měsíce;
• radiometr DLRE [=Diviner Lunar Radiometer Experiment] měří teploty na měsíčním povrchu, pátrá po studených místech a možných ledových vrstvách;
• detektor záření Lyman-alfa LAMP [=Lyman-Alpha Mapping Project] studuje povrch Měsíce ve vzdálené ultrafialové oblasti, hledá povrchový led a námrazu a dokumentuje permanentně zastíněné regiony;
• teleskop kosmického záření CRaTER [=Cosmic Ray Telescope for the Effects of Radiation] měří radiační pozadí.

NASA dále podepsala dohodu s organizací U.S. National Reconnaissance Office o spolupráci na vývoji přístroje Mini-RF, což je miniaturní radar se syntetickou aperturou, který by měl mapovat měsíční povrch.

LCROSS [=Lunar Crater Observation and Sensing Satellite]

Objekt LCROSS byl vypuštěn společně se sondou LRO. Jeho úkolem je hledat stopy vody na měsíčním povrchu. Mise je tvořena aktivním tělesem, nazývaným Shepherding Spacecraft (S-S/C) {=naváděcí, pastýřská loď}, po většinu letu připojeným k stupni Centaur nosné rakety. Úkolem S-S/C je řídit Centaur po navedení sondy LRO na samostatnou dráhu. Sestava S-S/C a Centaur vykoná dva vysoce excentrické oběhy kolem Země. Dráha spojených těles nakonec nabere kolizní kurs do stále zastíněných míst na měsíčním pólu, kde by se mohly vyskytovat zásoby vodního ledu. Po přesném zacílení se S-S/C oddělí a přibrzdí. Následkem toho narazí obě tělesa na povrch s odstupem asi 10 minut.

Náraz Centauru vymrští oblak rozdrcených částic a plynů, které by mohly obsahovat vodu, uhlovodíky nebo hydratovaný materiál. S-S/C bude úkaz fotografovat a shromažďovat další údaje o vyvrženém materiálu a data okamžitě vysílat. I toto těleso vzápětí narazí na povrch.

S-S/C je instalován na límci ESPA [=EELV Secondary Payload Adaptor] stupně Centaur. Suchá hmotnost činí asi 534 kg a 300 kg představuje pohonná látka hydrazin. Energii o výkonu 420 W generuje panel fotovoltaických článků, který dobíjí akumulátorovou Li-ion baterii o kapacitě 40 Ah. Pohonný systém je tvořen 8 skupinami trysek. Pro účely spojení slouží 2 všesměrové a 2 trychtýřové antény. Vědecké vybavení S-S/C tvoří:

• 2 kamery ve viditelném oboru;
• 3 kamery v infračerveném oboru;
• 3 spektrometry;
• 1 fotometr.

Uskutečněné starty

Literatura

1. NASA: LRO - Home Page, http://www.nasa.gov/mission_pages/LRO/main/index.html
2. NASA: LCROSS - Home Page, http://www.nasa.gov/mission_pages/LCROSS/main/index.html