5 rzeczy, które powinieneś wiedzieć o misji Mars 2020

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.

Należący do NASA łazik 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 w ramach misji NASA Mars 2020

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
Animacja przedstawiająca operację posadzenia Perseverance na Czerwonym Globie.

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
Testy 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/].
Bóg gra w kości: Przemyślenia o naturze przypadku 50 ciekawostek na 50-lecie misji Apollo 11 “Mars” – wrażenia po pierwszym odcinku