Czytaj dalej

Latem 2020 roku NASA wystrzeliła rakietę Atlas V wraz z nowym marsjańskim łazikiem Perseverance i pierwszym pozaziemskim dronem Ingenuity. Po siedmiu miesiącach lotu, ładunek jest bliski osiągnięcia celu.

Czerwona Planeta jeszcze nigdy nie cieszyła się takim wzięciem. Najpierw, 9 lutego na orbicie Marsa zamel­do­wała się należąca do Zjed­no­czo­nych Emiratów Arab­skich sonda Al-Amal (Nadzieja). Ledwie dzień później dołą­czyła do niej chińska sonda Tianwen‑1. Wreszcie, w czwartek 18 lutego nastąpi kul­mi­na­cja wartej ponad 2 miliardy dolarów misji Mars 2020, w ramach której na powierzch­nię naszego mniej­szego sąsiada osiądzie super­no­wo­cze­sny łazik Per­se­ve­rance (Wytrwa­łość) oraz pierwszy poza­ziem­ski pojazd latający Inge­nu­ity (Pomy­sło­wość).

Urzą­dze­nia wylądują na dnie krateru Jezero, który przy­pusz­czal­nie 3,5 miliarda lat temu mógł być wypeł­niony wodą. Cel? Ten co zawsze: analiza miej­sco­wej materii w poszu­ki­wa­niu jakiej­kol­wiek poszlaki wska­zu­ją­cej, że na dawnym Marsie wystę­po­wały choćby naj­bar­dziej pry­mi­tywne formy życia.

Łazik marsjański Perseverance

1. Następca Curiosity

Zwykło się mówić, że Mars to jedyna znana planeta sko­lo­ni­zo­wana wyłącz­nie przez roboty. Rze­czy­wi­ście, od lat 70. ubie­głego wieku w stronę Czer­wo­nej Planety posłano już kil­ka­na­ście urządzeń, z czego obecnie aktywne pozo­stają dwa: służący do badań geo­lo­gicz­nych InSight oraz dzia­ła­jący w ramach misji Mars Science Labo­ra­tory sławny łazik Curio­sity.

Nowa maszyna pod wieloma wzglę­dami stanowi ulep­szoną wersję Cie­ka­wo­ści. Inży­nie­ro­wie z Jet Pro­pul­sion Labo­ra­tory nie ryzy­ko­wali i posta­wili na bliź­nia­czą, dobrze spraw­dzoną ogólną kon­struk­cję, wzbo­ga­ca­jąc ją jednak solidnym bagażem nowych instru­men­tów. Dla przy­kładu, Per­se­ve­rance posiada aż 27 aparatów oraz kamer – wobec siedmiu Curio­sity – a także 2 mikro­fony, dzięki którym po raz pierwszy usły­szymy odgłosy towa­rzy­szące lądo­wa­niu. Poza tym, popra­wiono m.in. koła, ana­li­za­tory, elek­tro­nikę, systemy nawi­ga­cji i rzecz jasna pokła­dowe opro­gra­mo­wa­nie. Niemal każdy pod­ze­spół został w jakiś sposób roz­wi­nięty, wzmoc­niony lub powiększony.

Z nauko­wego punktu widzenia, naj­istot­niej­sza wydaje się wymiana układu wiert­ni­czego. Per­se­ve­rance będzie w stanie nie tylko wgryźć się w mar­sjań­ski grunt, ale również przy­go­to­wać i zabez­pie­czyć próbki, które w przy­szło­ści mogą zostać spro­wa­dzone na Ziemię. Ale o tym później.

Lądowanie Perseverance na Marsie

2. Lądowanie na Marsie zawsze jest trudne

Mimo, że misje mar­sjań­skie to dla NASA nie pierw­szy­zna, każda próba posa­dze­nia na powierzchni odległej planety drogiego i deli­kat­nego sprzętu, stanowi nie­ba­ga­telne przed­się­wzię­cie. Cytując jednego z głównych inży­nie­rów misji:

Sukces nigdy nie jest gwa­ran­to­wany. Zwłasz­cza, że pró­bu­jemy wylą­do­wać naj­więk­szym, naj­cięż­szym i naj­bar­dziej złożonym łazikiem, jaki kie­dy­kol­wiek zbu­do­wano, w naj­bar­dziej nie­bez­piecz­nym miejscu, na jakim kie­dy­kol­wiek pró­bo­wa­li­śmy wylądować.

Allen Chen, Jet Pro­pul­sion Laboratory

Mars uczy respektu. Wła­ści­wie żadnego z etapów lądo­wa­nia nie wolno uznać za względ­nie bez­stre­sowy czy rutynowy. Najpierw, niedługo po wejściu w roz­rze­dzoną atmos­ferę Czer­wo­nej Planety, dojdzie do otwo­rze­nia olbrzy­miego spa­do­chronu, który musi wyha­mo­wać kapsułę z kosmicz­nej pręd­ko­ści 19 000 km/h do około 300 km/h. Po nie­ca­łych 4 minutach, na wyso­ko­ści 2 kilo­me­trów dojdzie sepa­ra­cji. Wszystko co nastąpi później będzie uza­leż­nione od nie­wiel­kich silników odrzu­to­wych pod­nieb­nego dźwigu (sky crane). Gdy dźwig zawiśnie kil­ka­na­ście metrów ponad gruntem, możliwie deli­kat­nie opuści ważący tonę łazik na linach.

Lądowanie łazika Perseverance

Margines błędu jest mini­malny. Nie­przy­pad­kowo kon­tro­le­rzy okre­ślają tę operację mianem “siedmiu minut terroru”. Emocje potęguje fakt, że urzą­dze­nia muszą radzić sobie niemal cał­ko­wi­cie samo­dziel­nie. W klu­czo­wym momencie od Marsa będzie dzielił nas dystans 204 milionów kilo­me­trów, co oznacza, że sygnał radiowy niosący wia­do­mość o sukcesie lub porażce otrzy­mamy z 11-minu­to­wym opóźnieniem.

Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, to nie sądzę, żeby COVID był w stanie powstrzy­mać nas przed radosnym pod­ska­ki­wa­niem i przy­bi­ja­niem sobie piątki.

Matthew Wallace, Jet Pro­pul­sion Laboratory
Dron marsjański Ingenuity

3. Pierwszy pozaziemski helikopter

Chociaż głównym ele­men­tem misji Mars 2020 i oczkiem w głowach naukow­ców pozo­staje bez­pieczne dostar­cze­nie łazika Per­se­ve­rance, na kilka zdań zasłu­guje również jego mniejszy towa­rzysz – dron Inge­nu­ity. Nie­spełna 2‑kilogramowy heli­kop­te­rek ma szansę przej­ścia do historii, jako pierwsze urzą­dze­nie fru­wa­jące po obcym globie. Sprzy­mie­rzeń­cem kon­struk­cji będzie słaba siła ciążenia, wrogiem nato­miast atmos­fera stu­krot­nie rzadsza od ziem­skiej. Z uwagi na tę nie­do­god­ność twórcy wypo­sa­żyli drona w dwa wirniki dzia­ła­jące osiem razy inten­syw­niej niż byłoby to konieczne na naszej planecie. Rzecz jasna, przed wyru­sze­niem w daleką podróż, sprzęt prze­szedł serię testów w komorze próżniowej.

Test marsjańskiego drona Ingenuity

Mimo wszystko, Inge­nu­ity należy postrze­gać w kate­go­rii pro­to­typu, który praw­do­po­dob­nie będzie pełnił rolę bardziej demon­stra­cyjną aniżeli badawczą. Dron czeka co najmniej pięć lotów trwa­ją­cych nie dłużej niż 90 sekund, na niedużej wyso­ko­ści i dystan­sach do 50 metrów. Jeżeli mar­sjań­skie testy prze­bie­gną równie pomyśl­nie co te na Ziemi, podobne urzą­dze­nia mogą w nie­da­le­kiej przy­szło­ści wspo­ma­gać kolejną gene­ra­cję łazików, choćby przez uspraw­nie­nie nawigacji.

Meteoryt na pokładzie Perseverance

4. Na Marsa leci… kawałek Marsa

Zabrzmi to dla wielu z was nie­do­rzecz­nie, ale jednym z ładunków tasz­czo­nych na Czerwoną Planetę w ramach misji Mars 2020, jest kamień pocho­dzący właśnie z Marsa. Kon­kret­niej, na pokła­dzie znajduje się fragment mar­sjań­skiego mete­orytu SaU 008 odkry­tego w 1999 roku w Omanie, prze­cho­wy­wa­nego dotąd w lon­dyń­skim Muzeum Historii Natu­ral­nej. (Jeśli nie wiecie w jaki sposób docie­rają do nas skały z obcej planety, odsyłam do artykułu Kamienie prosto z Marsa).

Dlaczego naukowcy uznali za stosowne zwrócić dro­go­cenny “prezent”, który wyfrunął z Marsa jakieś 700 tysięcy lat temu? Powód jest czysto tech­niczny. Niektóre przy­rządy naukowe wymagają pre­cy­zyj­nej kali­bra­cji, doko­ny­wa­nej poprzez odnie­sie­nie do już posia­da­nej i bardzo dobrze poznanej próbki. Naj­lep­sze rezul­taty zapewnia kali­bra­cja oparta o materiał możliwie zbliżony swą struk­turą i składem, do tego co będzie badane. Jak tłumaczy bry­tyj­ska geo­che­miczka, Caroline Smith:

Musie­li­śmy pomyśleć o rodzaju bazaltu, ponieważ bazalty mar­sjań­skie mają nieco inny skład niż bazalty ziemskie. W ten sposób wpa­dli­śmy na pomysł wyko­rzy­sta­nia mar­sjań­skiego mete­orytu. Będzie on podobny do skał, które fak­tycz­nie spo­dzie­wamy się przeanalizować.

Caroline Smith, Natural History Museum

Meteoryt SaU 008 posłuży do pre­cy­zyj­nego usta­wie­nia spek­tro­skopu SHERLOC (Scanning Habi­ta­ble Envi­ron­ments with Raman and Lumi­ne­scence for Organics and Che­mi­cals), zain­sta­lo­wa­nego w łaziku Per­se­ve­rance.

Próbki Perseverance mogą powrócić na Ziemię

5. Spróbujemy przesłać próbki na Ziemię

Per­se­ve­rance tak jak i Curio­sity, są nie tylko łazikami, ale również mobil­nymi labo­ra­to­riami, zdolnymi do pod­sta­wo­wej analizy mar­sjań­skiego powie­trza czy skał. Nie ma sensu jednak udawać, że automaty zastąpią bez­po­średni kontakt naukowca z mate­ria­łem, a skromna apa­ra­tura robota będzie równie dokładna co testy prze­pro­wa­dzone w ziem­skich ośrod­kach badaw­czych. Dlatego już na etapie pla­no­wa­nia Mars 2020 podjęto dyskusję na temat moż­li­wo­ści spro­wa­dze­nia zebra­nych próbek na naszą planetę – jeśli nie od razu, to w dalszej przyszłości.

Ogólna kon­cep­cja pod nazwą Mars Sample Return Campaign pre­zen­tuje się nastę­pu­jąco. Po wylą­do­wa­niu Per­se­ve­rance będzie wyko­ny­wał swoje normalne zadania, wiercąc w skałach i gro­ma­dząc materiał w nie­wiel­kich pró­bów­kach. Następ­nie maszyna dokona selekcji, umiesz­cza­jąc wybrane próbówki w pojem­niku wiel­ko­ści piłki. Będą one tam prze­cho­wy­wane przez co najmniej kilka lat, w ocze­ki­wa­niu na kolejną misję, pełniącą rolę kosmicz­nego kuriera (sądzę, że DHL lub UPS powinny pomyśleć o spon­so­ringu). Pomysł może budzić sko­ja­rze­nia z wyczynem japoń­skiej sondy Hayabusa 2, która zdołała zebrać i dostar­czyć nam pył z pla­ne­to­idy (162173) Ryugu – choć może okazać się jeszcze trud­niej­szy w reali­za­cji. Projekt powstaje we współ­pracy NASA z Euro­pej­ską Agencją Kosmiczną i nie wystar­tuje wcze­śniej niż w 2026 roku.

Trochę to wszystko potrwa, ale istnieje spora szansa, że na początku trzeciej dekady obecnego stulecia, do ziem­skich labo­ra­to­riów po raz pierwszy trafią świeże próbki gruntu z dna dawnego mar­sjań­skiego jeziora. Pozwo­li­łoby to naukow­com na pełną analizę che­miczną i fizyczną oraz nie­skrę­po­wane prze­pro­wa­dze­nie dowol­nych doświadczeń.


Tyle zachodu, żeby uchwycić jaki­kol­wiek ślad naj­lich­szej choćby bakterii. Spektakl “Siedmiu minut terroru” roz­pocz­nie się 18 lutego o godzinie 21:55 pol­skiego czasu. Trans­mi­sję znaj­dzie­cie oczy­wi­ście na ofi­cjal­nym kanale NASA.

Aktualizacja. Misja przebiegła zgodnie z planem. Perseverance bezpiecznie osiadł w kraterze Jezero i już po kilku minutach zaczął przesyłać pierwsze zdjęcia. Wszystkie nowe pliki związane z projektem można znaleźć na stronie NASA. Teraz pozostaje już tylko czekać na dziewiczy lot pierwszego marsjańskiego drona.
Literatura uzupełniająca:
K. Fesenmaier, Where to Land Mars 2020: A Conversation with Ken Farley, [online: www.caltech.edu/about/news/where-land-mars-2020-conversation-ken-farley];
S. Gorman, NASA rover faces ‘seven minutes of terror’ before landing on Mars, [online: www.reuters.com/article/us-space-exploration-mars/nasa-rover-faces-seven-minutes-of-terror-before-landing-on-mars-idUSKBN2AE0DE];
M. Weisberger, A Martian meteorite is going home, in NASA’s Perseverance mission launch, [online: www.livescience.com/museum-returns-meteorite-to-mars-persverance.html];
J. Davis, Mars 2020: an essential guide to the mission, [online: www.nhm.ac.uk/discover/mars-2020-an-essential-guide-to-the-mission.html];
Concepts for Mars Sample Return, [online: www. mars.nasa.gov/mars-exploration/missions/mars-sample-return/].
Autor
Adam Adamczyk

Adam Adamczyk

Naukowy totalitarysta. Jeśli nie chcesz aby wpadli do Ciebie naukowi bojówkarze, zostaw komentarz.