Poprvé lidstvo na Měsíci přistálo v roce 1969, naposledy o tři roky později. Nyní po více než půl století k němu opět míří a to i s novou výzvou: tentokrát už na něm zůstat. To ovšem s sebou přináší nemalou řadu problémů, vždyť budoucí obyvatelé lunárních základen budou potřebovat elektřinu, dopravu, spolehlivou techniku i možnost opravovat zařízení stovky tisíc kilometrů od nejbližšího pozemského servisu..

Když v červenci 1969 vystoupili Neil Armstrong a Buzz Aldrin na povrch Měsíce, strávili mimo lunární modul přibližně dvě a půl hodiny. Poslední výprava programu Apollo už byla podstatně ambicióznější: Eugene Cernan a Harrison Schmitt pobývali během mise Apollo 17 na měsíčním povrchu více než tři dny. To už je slušná porce času, ale pořád šlo jen a pouze o návštěvu.

Plány pro další etapu průzkumu Měsíce jsou podstatně náročnější. NASA počítá s postupným vytvořením podmínek pro dlouhodobou lidskou přítomnost, což vyžaduje úplně jinou úroveň infrastruktury. Technika musí vydržet extrémní teploty, agresivní lunární prach i dlouhé období bez slunečního světla.

Právě proto NASA letos vybrala 41 technologických projektů od 37 amerických společností, které mají pomoci některé z těchto problémů vyřešit. Projekty vznikají v rámci programu Announcement of Collaboration Opportunity (ACO) a zahrnují mimo jiné pohonné systémy, navigaci, přistávací technologie, výrobu energie nebo servis a montáž zařízení přímo ve vesmíru.

„Dáváme americkému průmyslu možnost stát se aktivním partnerem misí NASA k Měsíci, Marsu a ještě dál,“ říká ředitel divize Advanced Research and Technology v NASA Greg Stover. Ovšem šance se otevírá i pro zahraniční společnosti.

Program ACO se od běžných grantů liší v jedné podstatné věci, NASA totiž vybraným firmám neposílá peníze, ale místo toho jim poskytuje vlastní odborníky, laboratoře, testovací zařízení, hardware či specializovaný software, k nimž by zejména menší společnosti jinak získávaly přístup jen stěží.

Firmy přitom financují vlastní část vývoje a obě strany tak do projektu vkládají své zdroje.

Tento model NASA využívá od roku 2015 a dosud jeho prostřednictvím participovala na více než 110 projektů. Hodnota kapacit, které do nich americká kosmická agentura vložila, dosahuje přibližně 30 milionů dolarů, zatímco zúčastněné společnosti přidaly zdroje za dalších 32 milionů.

Výhodou pro firmy není jen přístup ke špičkovému vybavení, ale především možnost ověřit své technologie společně s lidmi, kteří připravují skutečné kosmické mise. Nově vybrané projekty mají podle náročnosti trvat přibližně 12 až 24 měsíců.

Jedním z největších problémů budoucí lunární základny bude bezesporu energie. Jeden den na Měsíci trvá přibližně 29,5 pozemského dne, takže na většině povrchu se zhruba dva týdny střídá světlo se dvěma týdny tmy.

Solární elektrárna proto potřebuje buď rozsáhlé zásobníky energie, nebo jiný zdroj schopný dlouhou noc překlenout. A aby toho nebylo málo, situace je ještě složitější poblíž jižního pólu, kam směřují současné plány NASA, kde Slunce zůstává nízko nad obzorem a hluboká dna některých kráterů leží v trvalém stínu.

Právě zde se přitom nacházejí zásoby vodního ledu, které by jednou mohly poskytovat vodu, kyslík a po rozložení na vodík a kyslík také suroviny pro výrobu raketového paliva.

Společnost Lockheed Martin proto ve spolupráci s NASA vyvíjí kompaktní modulární energetický systém určený i pro místa, kam sluneční paprsky vůbec nedosáhnou a současně pracuje na technologii bezdrátového přenosu energie pomocí laserového paprsku.

Elektřinu vyrobenou na osvětleném místě by tak bylo možné dopravit například k roveru nebo zařízení pracujícímu ve stínu, aniž by bylo nutné pokládat kabely přes obtížný lunární terén.

Jedním z největších nepřátel budoucích obyvatel Měsíce bude zdejší neskutečně vlezlý a agresivní prach. Lunární regolit vzniká miliardy let dopady meteoritů, které horniny drtí na stále menší částice, a protože na Měsíci není vítr ani tekoucí voda, jejich ostré hrany neobrušuje eroze.

Výsledkem je mimořádně jemný a abrazivní materiál, který navíc snadno ulpívá na površích. Někdy má tendenci se chovat jako písek, jindy pak pro změnu zase jako kapalina.

Jak nepříjemný měsíční prach dokáže být, zjistili už astronauti programu Apollo. Prach se zachytával na skafandrech, poškozoval jejich povrch, zanášel spoje a mechanismy a dostával se i do lunárních modulů.

Harrison Schmitt z Apolla 17 si po kontaktu s ním dokonce stěžoval na podráždění nosu a krku, které přirovnal k lunární senné rýmě.

Společnost Moonprint Solutions proto vyvíjí pružné ochranné kryty, které lze přizpůsobit složitým tvarům zařízení. Chrání například klouby robotických ramen, hadice nebo pohyblivé části roverů před pronikáním regolitu.

Při několikadenní návštěvě lze určitou míru opotřebení tolerovat, avšak u zařízení, které má na Měsíci spolehlivě pracovat celé roky, však už může být všudypřítomný prach takovým problémem, který může ohrozit samotné fungování stanice.

Cokoliv opravovat nebo upravovat ve vesmíru není jednoduché a vyžaduje to nejen pořádnou dávku zručnosti a šikovnosti, ale také speciální pomůcky. Většina družic je konstruována tak, aby po vypuštění pracovala bez zásahu člověka, a pokud nemá speciální servisní rozhraní, připojit k ní dodatečně nový přístroj může být mimořádně obtížné.

Společnost Kall Morris proto vyvíjí systém Asteria, který má obejít potřebu předem připravených úchytů.

Základem technologie je speciální adhezivní mechanismus, který se dokáže zachytit přímo na povrchu kosmického tělesa a později se zase kontrolovaně uvolnit. Servisní robot by tak mohl k družici připojit nový senzor, komunikační zařízení či jiný náklad, aniž by bylo nutné vrtat otvory nebo hledat vhodný montážní bod.

Podobné technologie mohou přitom výrazně prodloužit životnost drahých kosmických zařízení.

Zmíněné projekty představují jen několik příkladů z celkem 41 technologií, které NASA v aktuálním kole programu vybrala. Další se zaměřují na pohonné systémy, navigaci a řízení, přesnější přistávání, servis kosmických zařízení nebo výrobu a distribuci energie. Významnou skupinu tvoří také technologie pro montáž a výrobu přímo ve vesmíru.

Právě poslední oblast může rozhodnout o tom, zda se dlouhodobá přítomnost člověka na Měsíci vůbec ekonomicky vyplatí. Každý kilogram dopravený ze Země je drahý a složitá základna bude potřebovat neustálou údržbu.

Vozit ze Země každý náhradní díl, konstrukční prvek nebo nástroj by proto bylo dlouhodobě nepraktické a nehospodárné, pokud se nepodaří najít cesty, jak ambiciózní projekt trvalé měsíční základny zefektivnit.