Az Európai Űrügynökség szorgosan dolgozik első holdi leszállóegységén, mely vakmerően egyből a Hold déli pólusát célozza – sőt, úgy belemerültek, hogy PR-ra és népszerűsítésre nem is jut idejük. Vegyük például a projekt nevét, ami egyelőre “a” Lunar Lander (Holdi Leszállóegység). Persze a 2018-ra tervezett startig lesz idő megfelelő nevet találni a küldetésnek. És micsoda egy küldetés lesz!

A déli pólusra nem szokás csak úgy leszállni

Sokatmondó tény, hogy a Lunar Lander küldetést az ESA Emberes Űrrepülés és Műveletek igazgatósága vezeti: inkább lesz ez egy technológiai demonstráció, mint egy fullextrás tudományos laboratórium. A korábbi holdi misszióknak széles területek álltak rendelkezésre a leszálláshoz: eleve biztonságos helyszíneket választottak, sík környezetet, jó megvilágítással. A déli pólusra való leszállás viszont más történet. A terület tele van nagy kráterekkel, meredek lejtőkkel és mélyedésekkel, ahova sosem süt be a Nap. Paradox módon viszont pont emiatt érdemes odamenni: azok a sötét üregek viszonylag sok vízjeget tartalmaznak, ami létfontosságú lehet az eljövendő emberes küldetések számára. De a leszállóegységnek bele kell találni a céltábla közepébe: az elfogadható leszállóhelyek mérete miatt a landolás néhány száz méteres pontosságot fog megkövetelni.

A következőképp zajlik majd az utazás: a Lunar Lander Francia Guyanáról fog startolni egy Szojuz rakéta tetején, majd pedig egyre messzebbre nyúló, elliptikus átmeneti pályákon fog körözni. Több hét múlva éri el végül a holdi transzferpályát, amiről aztán poláris pályára áll a Hold körül. Néhány hetet itt is eltölt, hogy ellenőrizzék az összes berendezést, és megvárják, hogy a pálya, a Föld és a Nap megfelelő helyzetbe kerüljenek. És akkor kezdődhet meg a móka.

A Lunar Lander aktívan figyelni fogja a környezetét a landolás alatt.

Az ereszkedés és landolás az északi pólus felett kezdődik: a lander lefékezi magát, és átáll egy olyan ellipszispályára, ami nagyon közel viszi a déli pólushoz. Úton odafelé folyamatosan figyeli maga alatt a Holdat, és automatikusan azonosítja a táj jellegzetes pontjait, gyakorlatilag a nagyobb krátereket, így ellenőrizve és korrigálva a saját pályáját. Ez biztosítja majd, hogy jó helyről kezdje meg a végső, rakétahajtású ereszkedést. Néhány km magasan a lander bekapcsolja a veszélyjelző és -elkerülő (Hazard Detection and Avoidance) rendszert, hogy értékelje a kijelölt leszállóhelyet. Két- és háromdimenziós térképet készít róla, kamerával és LIDAR-ral (lézeres távolságmérő). Ha az elsődleges leszállóhelyet veszélyesnek találja, kitér, és biztonságosabb terület után néz, a rendelkezésre álló üzemanyag-mennyiség figyelembe vételével. Űrszondákkal még soha nem kíséreltünk meg precíziós landolást a Holdon: egyedül az Apollo űrhajósoknak volt lehetőségük, hogy irányítsák a végső ereszkedést.

Megérkeztünk – hogyan tovább?

Bár a lander nagy részét az üzemanyagtartályok, hajtóművek és a landoláshoz szükséges egyéb hardverek teszik ki, számos tudományos berendezést is bepréselnek majd. Panoráma-kamerák fogják feltérképezni a környezetet és automatikusan azonosítani a horizontot. Ezzel lehet majd felkészülni előre a sötétség rövid periódusaira, mikor a horizont felett cirkáló Napot a magasabb területek eltakarják.

Előzetes leszállási helyek. Mind magas, kiemelkedő pont, kráterek peremén, hegyek tetején, hogy a lehető legtöbb napfény érhesse.

A jövő emberes misszióira komoly veszélyeket tartogató, mégis alulértékelt részét is elemzi majd a holdi környezetnek: a holdport. A holdi por jelentősen eltér attól, amit mi a Földön megszoktunk: nagyon ragadós és romboló, befedhet napelemeket, megakadályozhat légmentes záródást, elkoptathat mozgó alkatrészeket és gyorsíthatja az anyagok elhasználódását. És jó eséllyel mérgező az emberekre nézve. A Lunar Lander egyik fő feladata lesz, hogy robotkarjával mintákat vegyen a porból, és alaposan megvizsgálja. A robotkaron lévő kamera közelről is megnézegeti, illetve egy optikai és atomierő-mikroszkópból, valamint Raman spektrométerből álló mikroszkóp-együttes jó alaposan megvizsgálja az egyes szemcsék alakját és méretét. Ezzel párhuzamosan kémiai analízis (tömegspektroszkópia) fogja meghatározni az összetételét és illóanyag-tartalmát.

Gene Cernan (Apollo 17) inkább tűnik szénbányásznak, mint űrhajósnak a holdi sétája után.

Egyedi porszemcséket nézegetni azonban csak az egyik fele a feladatnak. A holdi plazma- és elektromágneses környezet szintén nagyon más, mint a földi viszonyok. Légkör és saját mágneses tér nélkül a napszél és sugárzás szinte folyamatosan bombázza a felszínt, elektrosztatikusan feltöltve azt. Ez a töltés elég erős hozzá, hogy a legkisebb porrészecskéket felrepítse a felszínről. A folyamatosan emelkedő illetve visszazuhanó por, illetve a gáznemű részt alkotó ionok egy nagyon ritka exoszférát hoznak létre a Hold körül. A por és a sugárzás komoly problémákat okozhat az emberes misszióknak: a Lunar Lander in situ fogja ezeket a környezeti tényezőket vizsgálni. (A kisméretű LADEE keringőegység szintén a Holdat körbevevő porburkot fogja felderíteni a jövő év során.)

Akcióban a mintavevő a robotkar végén.

A környezeti tényezők, mint egészség, lakhatóság és erőforrások vizsgálata mellett a Lunar Lander az alacsonyfrekvenciás rádiócsillagászati megfigyelések megvalósíthatóságát is ellenőrizni fogja. Úgy 100 MHz alatt a földi ionoszféra elkezdi torzítani az űrből érkező rádióhullámokat, és 10-30 MHz táján már teljesen vissza is veri őket. Ez a tulajdonság teszi lehetővé a nagy távolságú, rövidhullámú kommunikációt itt a Földön, de a csillagászokat meggátolja abban, hogy ezeken a hullámhosszakon is megfigyeljék az égi jelenségeket. Ezért a legjobb hely egy állandó, alacsonyfrekvenciás rádiócsillagászati megfigyelőhelyre a Hold lenne: alacsony frekvencia hosszú hullámhosszakat jelent, ami pedig azt jelenti, hogy óriási méretű antenna szükséges a jó szögfelbontáshoz. Emiatt egy-két műholdnál sokkal kedvezőbb lehetőség elszórni egyszerű dipól antennákat a Hold teljes féltekéjére kiterjedően. Csakhogy a rádió hátteret még sosem vizsgáltuk meg a Holdon. A Lunar Lander megméri majd a rádió háttérzaj szintjét, a feltételezett gyenge holdi ionoszféra hatásait, és más tényezőket is, hogy kiderüljön, van-e a gyakorlatban akadályozó tényezője ennek az elképzelésnek.

Pillantás az európai motorháztető alá

Európa első puha landolását az aprócska Huygens űrszonda hajtotta végre, messze-messze innen. A Lunar Lander jóval nagyobb lesz, bár nem is megy messze. Az űrszonda testét egy két méter magas, 2,5 m átmérőjű henger alkotja. A négy lábat kinyújtva a teteje 3,3 m magasan lesz. Száraz tömege 750 kg, amiből 30 kg fogja a tudományos műszereket adni. Üzemanyaggal feltöltve pedig két tonnára fog hízni.

A landolás jó sok fékezést (sebességvesztést) igényel, de szerencsére ebben komoly tapasztalata van már az ESA-nak. A Lunar Lander az ATV űrhajók jól bevált hajtóműveit fogja felhasználni. Öt, egyenként 500 N tolóerejű főhajtómű és hat 220 N-os segédhajtómű hajtják majd végre a fékező manővert. A végső ereszkedésnél pedig egy főhajtómű fog üzemelni, a pontos hajtóerőt pedig a pulzáló üzemű segédhajtóművek ismétlődő rövid löketei szabályozzák. Amint a lábak talajt érnek, a hajtóművek leállnak, és megkezdődik a munka: kinyílik a nagy teljesítményű antenna és a kamera tartórúdja, és a lander elkezdi felmérni a horizontot.

A hajtóművek tesztje már folyik is: itt épp az segédhajtómű pulzáló üzemét vizsgálják.

A Lunar Lander testét alkotó henger palástja szinte teljesen napelemekkel lesz borítva. Európának nincs nukleáris kapacitása RTG-k (radioizotópos termoelektromos generátorok) építéséhez, ezért az űrszondának napenergiával, illetve annak hiányában akkumulátorokkal kell majd üzemelnie. A Földdel való kommunikációt pedig a Hold forgása fogja korlátozni: bolygónk körülbelül 14-14 napot fog a horizont alatt és felett tölteni. A legtöbb tudományos munka a Nap és a Föld együttes jelenlétében fog zajlani.

De még nagyon sok tennivaló van hátra, mire az európai zászló eléri a Holdat, a küldetés még nagyon korai fázisában jár. A rendszerkövetelmények előzetes felmérése (Preliminary System Requirements Review) idén tavasszal kellett, hogy megtörténjen - bár erre nem találtam semmi megerősítést. A tudományos berendezések még nem léteznek: az ESA begyűjtötte az érdeklődési nyilatkozatokat (Declaration of Interest) különböző szervezetektől, és 2013 elejére tervezi kihirdetni a javasolt tudományos berendezések pályázati lehetőségét, vagy mit (Announcement of Opportunity – óh, a hivatali bikkfanyelv). És végső soron egy minisztériumi szintű ESA Tanács ülés fog dönteni az egész projekt további sorsáról idén novemberben. Szorítunk neki!

Molnár László

Képek forrása:

1.) EADS Astrium

2. 3. 5. 6. 7.) ESA

4.) NASA