Artemis I: zkouška, která vrátila Orion k Měsíci

SLS Block 1 měří 98 metrů a při startu vyvíjí tah 39,1 MN, asi o patnáct procent víc než Saturn V. Čtyři motory RS-25D hlavního stupně předtím létaly na raketoplánech; dvojice pětisegmentových boosterů z této dědičnosti vychází také a při vzletu dodává přibližně tři čtvrtiny tahu. Horní stupeň ICPS s jedním motorem RL10B-2 převedl Orion na cestu k Měsíci. Kuželovitý velitelský modul staví Lockheed Martin. Evropský servisní modul od ESA a Airbusu v Brémách dodává pohon, energii, vodu, vzduch a tepelnou regulaci; kamery na jeho solárních křídlech pořídily většinu snímků mise.

Kabina nebyla prázdná. V velitelském křesle seděl Commander Moonikin Campos — figurína s akcelerometry a dozimetry pojmenovaná po Arturovi Camposovi, inženýrovi, jehož postup pomohl při návratu Apolla 13. Vedle ní letěly Helga a Zohar, dva ženské phantom torsos experimentu MARE připraveného DLR a Izraelskou kosmickou agenturou. Zohar měla vestu AstroRad, Helga ne; dvojice tak poskytla přímé srovnání radiační ochrany. Na palubě byl i demonstrátor Callisto pro hlasového asistenta a videohovory, Snoopy jako indikátor beztíže a Shaun the Sheep od ESA. Nebyly to dekorace. Každý z těchto nákladů převáděl bezpilotní let na měření pro budoucí posádku.

Cesta na rampu byla vlastní zkouškou. Jarní tankovací zkoušky opakovaně selhávaly; jedna závada se nakonec vysvětlila kouskem gumy ve zpětném héliovém ventilu. První pokus 29. srpna 2022 ukončilo chybné čidlo teploty motoru, únik vodíku a komunikační potíže. Druhý pokus 3. září zastavil další únik vodíku na rychlospojce servisního ramene. Hurikán Ian donutil NASA odvézt sestavu zpět do VAB. V listopadu raketa na rampě LC-39B přečkala hurikán Nicole; po inspekcích třetí pokus uspěl.

Boostery se oddělily v T+2:12 a hlavní stupeň v T+8:03. Sluneční panely se rozvinuly v T+18:09. Korekce perigea předcházela zhruba osmnáctiminutovému zážehu trans-lunar injection v T+1:29:27; ICPS se pak oddělil a vypustil deset CubeSatů. Dne 21. listopadu Orion prolétl při outbound powered flyby jen 130 km nad Měsícem. Za odvrácenou stranou, mimo spojení s Houstonem, tento zážeh změnil rychlost i směr pro vstup na vzdálenou retrográdní dráhu.

Distant retrograde orbit je stabilní vysoká dráha obíhaná opačným směrem než Měsíc kolem Země, jejíž udržování vyžaduje málo paliva. Orion v ní zůstal šest dní; řídicí týmy mohly sledovat avioniku, energii, komunikaci i tepelnou regulaci v hlubokém vesmíru. Dne 28. listopadu dosáhl 432 210 km od Země — rekordní vzdálenosti pro kosmickou loď konstruovanou pro lidi. Po odletu z DRO 1. prosince provedl 5. prosince návratový průlet 129,7 km nad měsíčním povrchem.

Před návratem byl evropský servisní modul, který provedl všechny hlavní manévry, odhozen a zanikl v atmosféře. Vrátil se jen velitelský modul. Orion vstoupil 11. prosince rychlostí 24 581 mph, přibližně Mach 32, a štít dosáhl asi 2 760 °C. Místo přímého sestupu provedl skip entry: zanořil se do horní atmosféry, zabrzdil, zvedl se nad ni a klesal podruhé. Přibližně dvacet minut po vstupu dosedl pod třemi hlavními padáky do Pacifiku západně od Baja California; vyzvedla jej USS Portland.

Právě návrat ukázal hlavní technickou lekci mise. Při prohlídce se ablativní materiál Avcoat odloupl na více než stovce míst a úlomky se našly i na hladině. NASA v prosinci 2024 uzavřela, že během chladné fáze mezi dvěma tepelnými pulzy skip entry nestihly plyny vznikající uvnitř Avcoatu odvětrat. Narůstající tlak pak materiál poškodil zevnitř. NASA vyhodnotila, že posádka by Artemis I přežila, přesto změnila trajektorii návratu Artemis II a pro pozdější štíty stanovila rovnoměrně řízenou propustnost.

Vedle tepelného štítu měla mise i méně viditelný účet. Z deseti CubeSatů vypuštěných z adaptéru ICPS pracovaly podle plánu tři: ArgoMoon od italské ASI, BioSentinel NASA a japonský EQUULEUS. CuSP, Lunar IceCube, LunaH-Map, NEA Scout, OMOTENASHI, LunIR a Team Miles se buď vůbec neozvaly, umlkly, nebo svou hlavní úlohu nesplnily. LunaH-Map například nespustil motor a OMOTENASHI se o přistání nepokusil. Pravděpodobným společným faktorem byly měsíce čekání v plně integrované raketě během odkladů: malé družice vstoupily do vesmíru s bateriemi vyčerpanými dřív, než mohly začít pracovat. Orion navíc zaznamenal opakované neočekávané rozpojení proudových omezovačů v distribuční jednotce energie a krátkou elektrickou událost při návratovém průletu 5. prosince. Žádná z těchto anomálií neohrozila dokončení letu, ale všechny patřily do kvalifikačních dat pro další mise.

Hodnocení Artemis I nelze oddělit od ceny její architektury. NASA Office of Inspector General uváděl pro vývoj SLS do roku 2022 přibližně 23,8 miliardy USD, pro Orion 20,4 miliardy a pro pozemní infrastrukturu 5,7 miliardy — dohromady asi 49,9 miliardy USD. Vývoj SLS překročil původní odhad o 42,5 % a Orionu o 37,4 %. OIG také odhadoval, že první čtyři mise Artemis vyjdou nejméně na 4,2 miliardy dolarů za start a náklady programu Artemis ve fiskálních letech 2012–2025 zhruba na 93 miliard dolarů. Artemis I proto nebyla jen technickým testem; byla testem toho, zda je takto drahý systém schopen dát programu důvěryhodný bezpečnostní základ před letem lidí.

Artemis I kvalifikovala celý řetězec pro hluboký vesmír: nosič, Orion, evropský servisní modul, navigaci, komunikaci, pozemní provoz, záchranu i práci řídicího střediska. Výkon Orionu v oblasti výroby energie a tepelné regulace předčil očekávání; tepelný štít naopak vyžádal změnu návratového profilu a výroby budoucích štítů. To je podstata zkušebního letu bez posádky: problém se našel při letu, kde jeho nalezení nikoho nestálo život. Artemis II pak ověřila pilotovanou část řetězce při obletu Měsíce v dubnu 2026. Artemis I tak není prologem, který lze odbýt jednou větou, ale referenční let, podle něhož se hodnotí každý další krok návratu lidí k Měsíci.