Leden 2010

Voda na Měsíci

Karel Pacner

O přítomnosti vody na Měsíci, zvláště pak v oblastech jeho pólů, spekulují vědci už přes půl století. Potvrzení, které vydala NASA 13. listopadu, je vlastně jenom vyvrcholením snah ji tam objevit. Ke svému experimentu vybrali Američané kráter Cabeus o průměru 96 kilometrů v oblasti jižního pólu, jehož dna se nikdy nedotknou sluneční paprsky. Předpokládali proto, že v jeho povrchových vrstvách leží led.

Začátkem října nasměrovali tohoto kráteru dvoutunový stupeň rakety Centaur. Oblak prachu a horniny vzedmutý tímto dopadem snímala sonda LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) vážící 680 kilogramů, která spadla o čtyři minuty později vedle. Celou akci současně pozorovala i družice LRO. Raketa dopadla rychlostí 2,5 km/sec - jako kulka vstřelená do písku. Její náraz vytvořil kráter o průměru 28 metrů a hloubce 5 metrů, z něhož vylétlo asi 350 tun materiálu do výšky 10 kilometrů. Přístroje LCROS zachytily dva oblaky - první, který vylétl výš, obsahoval páru a jemný prach, zatímco druhý byl menší a těžší. "Sonda našla v tomto mraku nejméně 95 litrů vody," uvedl vedoucí vědeckého týmu Tony Colaprete. Přitom nevyloučil, že další analýzy ukážou ještě vyšší množství vodních par. Kráter Cabeus rozhodně skrývá víc vody, než je ho na jednom z nejsušších míst naší planety v chilské poušti Atacama.

Okolo nás vytrvale létají komety a meteoroidy. V minulosti přitom byly doby, kdy zasypávaly Zemi a Měsíc opravdu velmi hustě. Zatímco zemská atmosféra je většinou zachytí, na Měsíc, jemuž takový obal chybí, dopadají. Mnohé z těchto těles nesou vodu, která by mohla zůstávat na místech, kam nedopadají sluneční paprsky. Náš věčný souputník mohl dostat miliardy tun vody. Tímto způsobem patrně zásobovaly komety v dávných dobách i Zemi. Z tohoto přesvědčení vycházela skupina amerických vědců vedená Brucem Murrayem, která už v roce 1961 napsala, že pod povrchem Měsíce by mohl být led. Slunce ozařuje Měsíc zhruba v oblasti rovníku, zatímco níž asi 30 stupňů od obou pólů už nezasahuje, tam jsou krátery trvale ve stínu, s teplotou okolo 230 stupňů mrazu. Letos naměřila americká sonda Lunar Reconnaisance Orbiter v kráterech na jihu teplotu dokonce minus 240 stupňů.

První zprávu o vodě na Měsíci vydali Sověti. Automat Luny 24 přivezl v roce 1976 z Moře krizí 170 gramů materiálu z hloubky až 260 centimetrů, ve kterém našli 0,1 % vody. Avšak západní odborníci tomu příliš nevěřili - informace jejich sovětských kolegů nebyly vždy spolehlivé. Kromě toho v 381 kilogramech materiálu dovezeného šesti expedicemi Apolla, stejně jako ve 150 gramech dopravených automaty Luna 16 a 20 se žádné stopy po vodě nenašly.

Molekuly vody na Měsíci poprvé zaznamenala sonda Cassini směřující k Saturnu už v roce 1999. Avšak vědci si nebyli tímto objevem jisti, proto ho nepublikovali. Nicméně mezi zainteresovanými odborníky se o něm vědělo.

Začátkem roku 1998 vypustila NASA družici Měsíce Lunar Prospector, kterou vybavila neutronovým spektrometrem pro hledání vodíku, který by signalizoval vodu. V březnu dostalo řídicí středisko v Pasadeně informace o jejím výskytu, a to v okolí obou pólů. Odborníci se domnívají, že tam jsou drobounké krystalky ledu rozptýlené v hornině v množství od 0,3 do 1 % - tedy až několik litrů vody v krychlovém metru půdy. Není vyloučeno, že víc jí leží na severu než na jihu. Poslední odhady říkají, že by jí tam mohlo být až šest miliard tun, což by představovalo osm nádrží Orlické přehrady.

Indická družice Chandrajaan 1 zachytila stopy vody pomocí amerického spektrometru M3 na Měsíci letos v srpnu, a to na osvětlené straně. Jessica Sunshinová z Marylandské univerzity, která tento výzkum vede, se přiznala, že nejdřív byla k údajům skeptická. Teprve důkladnější studium ji přesvědčilo. Stopy vody tedy nejsou jenom v hlubokém stínu, jak se dosud myslelo. "Údaje přístrojů Cassini a z M3 přesně souhlasí," potvrdil Roger Clark z Geologické služby, který byl členem vědeckých týmů obou projektů. "To je obrovský objev," poznamenal Paul G. Lucey z Havajské univerzity. "Ovšem mohou existovat i další podobné oblasti, které jsou od míst, kde spektroskopy dálkově měřily, vzdálené." "Když mluvíme o vodě na Měsíci, nemáme na mysli jezera, oceány, dokonce ani pouhé kaluže. Voda na Měsíci znamená molekuly vody a hydroxylu, tedy vodík a kyslík, které reagují s molekulami skal a prachu," připomněl Carle Pieters z Brownovy univerzity v USA, který data z M3 také studoval.

Voda není ničím neobvyklým ani na některých dalších tělesech sluneční soustavy. Robot Phoenix našel loni led několik centimetrů pod povrchem Marsu, další automaty zjistily molekuly vody na mnoha měsících Jupitera, Saturnu i v jádrech komet.

Odborníci NASA se už mnoho let snaží najít nejsnazší způsob získávání vody z lunárních hornin. Vyhloubení studny samozřejmě nepřichází v úvahu - tím by se nedaly drobné ledové krystalky ani získat, nehledě na nemožnost kopání v hluboce zmrzlém terénu. Těžba vody bude mnohem složitější a náročnější.

Zajímavou metodu nabízejí chemici. Regolit, který obsahuje oxidy železa, zahřejí na tisíc stupňů a přidají vodík - chemickou reakcí vznikne voda. Molekuly vody lze elektrolýzou rozštěpit na čistý vodík a kyslík, které mohou sloužit jako palivo pro rakety, případně kyslík pro dýchání kosmonautů.

Vodíkový redukční reaktor už američtí specialisté otestovali na sopce Mauna Kea na Havaji. Během jednoho roku získali z půdy nasycené 5 % oxidů železa 660 kilogramů kyslíku. Nyní vyvíjejí druhou generaci reaktoru, která má vyrábět 1000 kilogramů. Na Havaji také vyzkoušeli vrtné soupravy a pojízdné roboty určené k získávání vody z měsíčního regolitu nebo z podpovrchových ledových balvanů. "Na roveru máme malou pec," vysvětloval Gerald Sanders z Johnsonova kosmického střediska NASA v Houstonu, který tyto pokusy vede. "Robot nabere regolit a dopraví ho do ní." Obdobnou pec měla marsovská sonda Phoenix, která fungovala na jedno použití a odebrala jenom nepatrné množství půdy, kdežto lunární typ by měl pracovat několik let.

Vědci však neskrývají obavy: Neuvolní se voda z regolitu během výkopu, anebo se nevypaří? Vyřešit musí i samotnou techniku zpracování: Má mít rover pec, v níž se voda hned vytaví, anebo by měl regolit dopravit do většího zpracovatelského zařízení?

Třetí možností je využít mikrovlnnou aparaturu. Při zkouškách dokázaly mikrovlny odpařit 98 % vodního ledu a vzápětí zachytit 99 % vody v plynném skupenství. Přitom není třeba kopat nebo vrtat hluboce zmrzlý permafrost. "Tahle metoda je ještě v plenkách," podotkl Sanders, "ale může ušetřit značné množství energie ve srovnání s dobýváním a zahříváním velkých množství regolitu."

Bohužel je velmi drahá i v pozemských podmínkách. Nicméně počítačové simulace, které dělal Edwin Ethridge, materiálový specialista z Marshallova střediska kosmických letů v Huntsville, ukazují, že různé druhy mikrovln dokáží zpracovávat různé druhy regolitu. Kdyby se našla nejvhodnější, mohlo by to vést k podstatnému zlevnění výroby. Ethridge se domnívá, že potřebují experimentovat s originálním regolitem. Proto požaduje, aby dostali větší množství materiálu z Měsíce, který přivezli kosmonauti během misí Apolla. Odborníci věří, že těžba vody v budoucnosti usnadní pobývání lidí na Měsíci. Avšak zpočátku ji tam budou muset kosmonauti vozit. Šálek čaje získaný z regolitu by byl dražší než z vody dovezené ze Země.

Před pěti lety vytýčil prezident George W. Bush americké kosmonautice ambiciózní cíl: Do konce druhého desetiletí vysadit lidi opět na Měsíci a zahájit stavbu stálé základny. Když ho letos v lednu vystřídal Barack Obama, projekt Constallation, jak se nazývá, pozdržel. Jmenoval komisi v čele s Normanem Augustinem, která kosmický program posoudila a navrhla několik alternativ. Nepřiměje objev vody na Měsíci Obamu, aby Constallation podržel? Stěží. Na jaře nařídil nový prezident škrtnout z rozpočtu NASA 3 miliardy dolarů, což znamenalo zdržení vývoje superrakety Ares 5. Kdyby se měly původní plány dodržet, musela by vláda investovat do kosmonautiky do roku 2020 nejméně dalších 50 miliard dolarů, možná i víc. Vypadá to jako závratná částka, ale když ji rozpočítáme na jednotlivé roky a uvědomíme si, že Obama dal bankám, aby odvrátil jejich krach, stamiliardy, pak je to pakatel.

Příští rok mají skončit lety raketoplánů na stanici ISS, možná se prodlouží o jeden či dva roky. V každém případě však potom nebudou mít Američané stroj pro dopravu lidí na oběžnou dráhu a musí se spoléhat na ruské sojuzy. Nová loď Orion vynášená raketou Ares 1 začne létat nejdřív v roce 2017 - pokud se nezpozdí kvůli potížím s raketou. Ředitel NASA Charles F. Bolden dokonce nařídil, aby se zjistilo, jestli by ji nemohly nahradit osvědčené nosiče Atlas 5 či Delta 4, které zatím vynášejí jenom družice.

Američtí kosmonauti tedy nezačnou kopat do lunárního regolitu, aby vyzkoušeli výrobu vody, do konce příštího desetiletí. Augustinova komise se domnívá, že by to mohlo být okolo roku 2027. Jedině kdyby Rusové anebo Číňané vyhlásili, tam chtějí poslat lidi dřív, by mohli Američané práce urychlit. Pořád půjde o prestiž.

(www.karelpacner.cz)