Kalejdoskop
18 lutego na powierzchni Marsa wylądować ma łazik Perseverance. Jeśli wszystko odbędzie się pomyślnie, stanie się on największym pojazdem, który znalazł się jak dotąd na Czerwonej Planecie. Jednak zanim do tego dojdzie, inżynierowie z agencji NASA muszą przetrwać tzw. „siedem minut terroru”...
Lądowanie w ciemno
Tyle dokładnie minut zabiera dotarcie lądownika z krańców marsjańskiej atmosfery na powierzchnię planety. W tym czasie prędkość pojazdu kosmicznego musi zostać zredukowana z 22 tysięcy km/h do powolnego, miękkiego lądowania. Ponadto niemożliwe jest wtedy jakiekolwiek sterowanie pojazdem z Ziemi, gdyż wszelkie komendy docierają do pokładowego komputera z wielominutowym opóźnieniem. Innymi słowy, cała operacja odbędzie się w ciemno, choć oczywiście została skrupulatnie zaprogramowana przed rozpoczęciem misji.
Perseverance ma wylądować w kraterze Jezero, znajdującym się w strefie równikowej Marsa. Z naukowego punktu widzenia jest to bardzo interesujące miejsce, które – jak się przypuszcza – przed milionami lat przecinała rzeka. Jest to jednak również lądowisko bardzo niebezpieczne, usiane wysokimi na 80 metrów skałami. Jeśli Perseverance wyląduje w jednym z sąsiednich, głębszych kraterów, nigdy nie będzie w stanie się z nich wydostać. Chodzi zatem nie tylko o przetrwanie 7-minutowego terroru, ale również o osadzenie łazika dokładnie w zaplanowanym miejscu.
Podczas manewru lądowania poprzedniego pojazdu, Curiosity, zastosowano tzw. Skycrane, czyli kosmiczny żuraw, który chronił łazik w czasie ostatniej fazy lądowania. A w momencie pierwszego kontaktu z gruntem Skycrane odłączył się od kapsuły i został odrzucony na bezpieczną odległość przez wypuszczoną z żurawia sondę, co nastąpiło na wysokości 1 kilometra.
Dokładnie taki sam mechanizm ma zostać zastosowany w przypadku Perseverance. Zresztą cały proces lądowania będzie bardzo podobny do tego, jaki zastosowano przed 8 laty. Na 10 minut przed wejściem do atmosfery statek odłączy się od tzw. modułu przelotowego. Następnie niewielkie silniki kapsuły ustawią statek w stałym położeniu, umożliwiającym bezpieczne wejście w atmosferę. Kolejnym etapem podejścia do lądowania będzie otwarcie spadochronu, co nastąpi na wysokości 11 km, gdy statek będzie opadał z prędkością 400 metrów na sekundę. Tuż po otwarciu spadochronu odrzucona zostanie osłona termiczna umieszczona na spodzie kapsuły.
Jednak w przypadku Perseverance zastosowano też kilka nowych rozwiązań, których nie było w czasie misji Curiosity. Po pierwsze, spadochron nie zostanie otwarty automatycznie po zredukowaniu szybkości opadania do z góry zdefiniowanego poziomu. Najpierw kilka systemów komputerowych przeanalizuje różne inne parametry lotu oraz warunki atmosferyczne. Po drugie, na pokładzie istnieje nowy system nawigacji, Terrain Relative Navigation, który ma pozwolić na bardzo precyzyjny wybór konkretnego miejsca lądowania. Łazik Curiosity wylądował w odległości jednej mili od wyznaczonego miejsca. Tym razem lądowanie ma być znacznie bardziej dokładne.
Życie na Marsie?
Samo dno krateru Jezero nie jest dla naukowców zbyt interesujące. Najbardziej interesują ich jego krawędzi, które niegdyś stanowiły brzegi ogromnego jeziora. Mają nadzieję znaleźć tam ślady węglanów, które są powszechne na Ziemi, ale bardzo rzadkie na Marsie. Marzeniem badaczy jest to, że Perseverance natrafi na skamieliny stromatolitów, czyli formacji skalnych złożonych z cienkich warstw węglanu wapnia, wytrąconego z wody morskiej jako efekt uboczny życia. Byłby to niezaprzeczalny dowód na to, iż przed milionami lat na Marsie istniały żywe organizmy, choć z pewnością dość prymitywne.
Perseverance ma na pokładzie siedem urządzeń do prowadzenia naukowych i technologicznych badań dotyczących Marsa. Są to między innymi: Mastcam-Z, czyli zaawansowany system kamer z możliwością obrazowania panoramicznego i stereoskopowego, oraz Marsjański Eksperyment Produkcji Tlenu (The Mars Oxygen ISRU Experiment). Ten ostatni ma służyć poszukiwaniu technologii, która będzie produkować tlen z marsjańskiej atmosfery, a konkretnie z dwutlenku węgla, w czasie przyszłych wypraw załogowych na tę planetę. Po raz pierwszy jest też na pokładzie eksperymentalny radarowy przetwornik obrazu tzw. podpowierzchni marsjańskiej (The Radar Imager for Mars’ Subsurface Experiment), penetrujący marsjańskie struktury geologiczne z centymetrową rozdzielczością.
Być może najbardziej intrygujące jest to, iż z pokładu Perseverance ma kilkakrotnie startować niewielki helikopter o nazwie Ingenuity. W sumie pokona on odległość kilku kilometrów na wysokości do 10 metrów i będzie pierwszym stworzonym przez człowieka obiektem latającym na Czerwonej Planecie.
Miejsce lądowania łazika wybrano w 2018 roku po wielu wnikliwych analizach. Przewiduje się, że Perseverance może przetrwać ma powierzchni Marsa mniej więcej 14 lat. Posiada na pokładzie generator zasilany tlenkiem plutonu. Jest to związek chemiczny, który generuje spontanicznie ciepło, przetwarzane następnie na energię elektryczną, zasilającą baterie litowe. Oznacza to, że łazik jest znacznie mniej zależny od ogniw słonecznych, co w znacznym stopniu zwiększa jego żywotność.
Loty na Marsa są dość skomplikowane z prostego powodu astronomicznego. Na orbity obu planet, jak i sondy wpływa oddziaływanie grawitacyjne Słońca. Planety są w ciągłym ruchu, trzeba więc tak zaplanować trajektorię lotu, by w odpowiednim miejscu oraz czasie sonda spotkała się z Marsem i była w stanie wejść na orbitę wokół planety albo dokonać lądowania. Pomijając kwestię oddziaływań grawitacyjnych, lot przypomina rzucanie lotkami ze znajdującego się w ruchu pojazdu do poruszającej się tarczy. Należy mieć nadzieję, że NASA trafi bezbłędnie w cel.
Andrzej Heyduk
