Wczoraj indyjski lądownik Chandrayaan-3 łagodnie osiadł na Księżycu. Tym samym Indie stały się czwartym krajem, któremu udała się ta sztuka. Wydaje się, że posadzenie lądownika w miejscu z minimalną atmosferą musi być proste. Jednak ta sztuka nie udała się m.in. Japończykom, Izraelczykom, a kilka dni temu też Rosjanom.

Trudne lądowanie na Księżycu

– Trudności występują na każdym z etapów lotu, w którym statek kosmiczny zbliża się do południowego bieguna Księżyca po skomplikowanej trajektorii. Ale najbardziej dramatycznym jest faza lądowania – wyjaśnia dr inż. Tomasz Barciński, kierownik Laboratorium Mechatroniki i Robotyki Satelitarnej CBK PAN. – Lądownik jest wtedy oddalony o pół miliona kilometrów od załogi kontrolującej jego lot, a kontakt jest opóźniony o ponad sekundę. To powoduje około trzysekundowe opóźnienie reakcji operatorów.

Ogromne prędkości przed samym lądowaniem nie pozwalają na ręczne sterowanie z oddalonej Ziemi. Dlatego część sterowania odbywa się automatycznie, przy pomocy systemu zastępującego człowieka. System ten musi wiedzieć, gdzie nad powierzchnią znajduje się lądownik oraz z jaką prędkością się porusza. Na wszelkie zaburzenia pracy układu, na przykład przypadkowe opóźnienia sygnałów czy błędy, nie ma miejsca. Proces lądowania trwa bardzo krótko i wymaga dużej precyzji. Zbyt duża prędkość czy zbyt odchylony od pionu kierunek lądowania może łatwo doprowadzić do katastrofy.

Pierwsze lądowanie na biegunie południowym

Pierwszym krajem, któremu udało się bezpiecznie wylądować na Księżycu było USA. Doszło do tego 20 lipca 1969 roku. ZSRR próbował prześcignąć Amerykanów i posadzić na Księżycu sondę Łunochod. Jednak pierwsza, wystrzelona 19 lutego 1969 roku została zniszczona w eksplozji rakiety nośnej. Dopiero kolejna bezpiecznie wylądowała na Srebrnym Globie w listopadzie 1970 roku.

Ale żadne ziemskie urządzenie nigdy nie trafiło na południowy biegun Księżyca. Oczywiście aż do wczoraj, gdy w tym rejonie osiadł lądownik misji Chandrayaan-3. Od ostatnich kilku lat, czyli od czasu ogłoszenia wielkiego programu powrotu na Księżyc – Artemis – to właśnie południowy biegun Księżyca jest miejscem interesującym wszystkich kosmicznych graczy.

NASA i ESA wraz z partnerami obrały to miejsce jako cel lądowania kolejnych misji oraz budowę pozaziemskiej bazy. Również Chińczycy we współpracy z Rosją zamierzają ustanowić tam swoją bazę naukową. Choć po ostatniej porażce z Łuną 25 udział w projekcie Rosji stanął pod znakiem zapytania.

Lód wodny na księżycowym biegunie

Co takiego znajduje się na południowym biegunie Księżyca? – Jest tam lód wodny – komentuje dr Natalia Zalewska, geolożka z Centrum Badań Kosmicznych PAN. – Już w latach 90. ubiegłego wieku, dzięki sondzie NASA Lunar Prospector, odkryto dużą ilość wodoru na biegunie południowym. Tylko nie wiedziano, z czym mógłby być połączony ten wodór.

Dopiero w roku 2017 studentce Uniwersytetu Hawajskiego w Manoa Elizabeth Fisher udało się zidentyfikować pokłady lodu na biegunie południowym na podstawie pomiarów innej sondy NASA – Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). Badaczka wraz z zespołem odkryła, że lód znajduje się w kraterach – tam, gdzie, dzięki minimalnemu nachyleniu osi Księżyca do płaszczyzny ekliptyki (1,5 st.), nigdy nie dochodzą promienie słoneczne, a temperatury sięgają minus 163 st. C. Lód ten prawdopodobnie zmieszany jest z regolitem (księżycowym gruntem) lub tworzy cienkie, warstwowane pokrywy w tych mocno zacienionych obszarach.

Pochodzenie i przydatność księżycowego lodu

Cały czas naukowcy zadają sobie pytanie, jakie jest pochodzenie tego księżycowego lodu. Nie ma jednoznacznego wytłumaczenia. Jednak sugeruje się, że Księżyc przez miliardy lat był bombardowany kometami o dużej zwartości lodu. W miejscach o silnym nasłonecznieniu lód wyparował, czyli uległ sublimacji, a następnie pod wpływem promieniowania ultrafioletowego cząsteczki pary wodnej rozpadły się na tlen i wodór.

Lód miał szansę zachować się tylko w miejscach zacienionych. Dzięki późniejszym badaniom odkryto pojedyncze cząsteczki wody w regolicie księżycowym, niezależnie od jego miejsca występowania. To odkrycie było dużym zaskoczeniem. Naukowcy z Chińskiej Akademii Nauk tłumaczyli to zjawisko oddziaływaniem wiatru słonecznego, a ściślej atomów wodoru na tlen zawarty w regolicie.

Woda jest niezbędna do życia. Dlatego kiedy do zbudowania bazy księżycowej jest coraz bliżej, pozyskiwanie wody staje się kwestią kluczową. Nie wspominając o tym, że odzyskanie wodoru z księżycowej wody mogłoby się przydać do produkcji paliwa lub wytwarzania energii.