Wszystko, co chcieliście wiedzieć o łaziku na Marsie, ale nie mieliście kogo zapytać

0
501

Wczoraj na powierzchni Marsa wylądował łazik Perseverance. To może być jedna z najważniejszych misji naukowych XXI wieku.

W związku z tym lądowaniem w internecie zaroiło się od pytań jej dotyczących. Jako, że interesuje się tematem od dawna, to postanowiłem zebrać te pytania jakie widziałem najczęściej i na nie odpowiedzieć. Tylko z góry ostrzegam, że ja jestem tutaj amatorem – temat podboju kosmosu interesuje mnie od dzieciństwa i czytam o tym wszystko, co mi wpadnie w ręce, ale to nie jest siłą rzeczy fachowa wiedza. Przy szukaniu odpowiedzi na te pytania starałem się opierać głównie na oficjalnych materiałach NASA i JPL, ale nie zawsze było to możliwe, więc w niektórych mogą znaleźć się błędy, za które z góry przepraszam.

Dlaczego pierwsze zdjęcie z Marsa było tak kiepskiej jakości?

To pytanie zadawało zdecydowanie najwięcej internautów. Po wylądowaniu i nadaniu sygnału, że lądowanie przebiegło pomyślnie, łazik wysłał na ziemię pierwsze zdjęcie jakie zrobił powierzchni Marsa. Po opublikowaniu go na oficjalnym twitterowym profilu łazika wiele osób zdziwiła bardzo niska jakość czarno-białej fotografii. Niektórzy podejrzewali awarię, inni kpili, że byle telefon byłby w stanie zrobić lepsze.

Fakt, że tyle osób było rozczarowanych jakością tego zdjęcia, to niewątpliwie porażka NASA, ale obwiniać za nią można nie inżynierów a dział PR. Istnieją bowiem istotne powody dla których to zdjęcie tak wyglądało. Po pierwsze zostało zrobione przy pomocy tzw. HazCam. Jest to jedna z sześciu czarno-białych kamer z obiektywem typu rybie oko, dzięki którym łazik może obserwować otoczenie i planować omijanie przeszkód. Kamera ta daje obraz relatywnie niskiej – choć wystarczającej do tego, do czego służy – jakości. Użyto jej gdyż NASA zależało, aby to zdjęcie było wysłane jak najszybciej na ziemię a ta kamera, zamontowana z przodu łazika, najszybciej była gotowa do akcji. Z powodu pośpiechu zdjęcie to było również mocno skompresowane aby można je było szybciej wysłać. Warto odnotować, że było też robione przez osłonę na obiektywie, chroniącą go przed ostrym pyłem wzburzonym przez silniki lądownika. Kiedy pył opadnie osłony te zostaną odrzucone –  a są przezroczyste bo mogłoby się zdarzyć, że mechanizm odrzucenia zawiedzie, w takim wypadku nie będą do końca bezużyteczne.

Następne zdjęcia, które przyszły z Marsa, są już zdecydowanie lepszej jakości. A będą jeszcze lepszej niż w wypadku poprzedniego łazika, Curiosity. Na przykład dwie kamery nawigacyjne, dzięki której operatorzy na ziemi mogą obserwować jazdę łazika i pozycję manipulatorów, mają rozdzielczość 20 megapikseli – 10 razy więcej niż na Curiosity. Główna kamera ma podobną jakość jak jej poprzedniczka i duże panoramy nadal będą składane z setek pojedynczych ujęć, ale wyposażono ją w zoom, co powinno poprawić ich szczegółowość. Na łaziku zamontowano też dwa mikrofony, więc oprócz zobaczenia tym razem także usłyszymy Mars – chociaż pierwsze nagranie dźwięków z tej planety NASA opublikowała przy okazji misji sondy InSight.

Co to jest sol?

W wielu materiałach o tej misji pojawia się słowo sol. To nazwa tzw. dnia solarnego, jednej z metod mierzenia czasu. Dzień solarny to czas do powrotu słońca na pozycję wyjściową, NASA używa tej jednostki od czasu wysłania na Marsa misji Viking w 1976. Na Marsie trwa 24 godziny, 39 minut i 35 sekund. Marsjański rok trwa ok. 668 soli, czyli ok. 687 dni, chociaż z racji bardziej eliptycznej orbity długości jego pór są bardziej zróżnicowane niż na ziemi. Do końca misji obsługa łazika będzie funkcjonować według czasu marsjańskiego.

Jeżeli w dalszej części tekstu pojawi się słowo „dzień”, to mam na myśli ziemską, 24-godzinną dobę. Nie gwarantuję jednak, że nie chodzi wtedy o sole – niektórzy dziennikarze nagminnie mylą te pojęcia i mogłem na to nie zwrócić uwagi.

Dlaczego ta misja jest tak ważna?

Misja Perserverance ma szansę stać się jedną z najbardziej przełomowych misji naukowych w dziejach ludzkości. Jej celem jest bowiem sprawdzenie czy na Marsie istniało kiedyś życie. Chodzi tutaj oczywiście o życie na poziomie bakterii a nie ruiny zaginionej cywilizacji z „Kronik Marsjańskich” Bradburiego. Podczas misji Curiosity odkryto dowody na to, że na Marsie kiedyś była – i być może nadal jest – woda. Łazik odkrył też wszystkie niezbędne do powstania życia pierwiastki oraz skały, które wyglądają tak, jakby były poddane działaniu bakterii.

Perserverance ma pociągnąć te badania dalej. Nazwa krateru w którym wylądował – Jezero – nieprzypadkowo brzmi jak polskie słowo jezioro. Naukowcy są przekonani, że w przeszłości krater ten był zbiornikiem wodnym zasilanym przez deltę rzeki. Jeżeli to prawda, to szansa na znalezienie skamieniałych bakterii lub innych biosygnatur w miejscu takim jak to jest znacznie większa niż gdzie indziej.

Nie muszę chyba tłumaczyć jak wielkie znaczenie dla nauki miałoby udowodnienie, że życie powstało nie tylko na ziemi. Większość naukowców zgadza się ze sobą, że ziemia nie jest jedyną żywą planetą – niezależnie od tego jak małe jest prawdopodobieństwo powstania życia sama skala kosmosu sprawia, że jego prawdopodobieństwo dąży do 1 – ale czym innym jest hipoteza poparta rachunkiem prawdopodobieństwa a czym innym namacalny dowód. Dodatkowo jeśli uda się udowodnić, że życie powstało niezależnie od siebie na dwóch sąsiednich planetach w jednym układzie, to może to oznaczać, że przestrzeń kosmiczna jest bardziej żywa, niż ktokolwiek przypuszczał.

Kiedy poznamy prawdę?

Przyjdzie nam na to niestety poczekać. Perserverance będzie poddawała zebrane próbki analizom, ale sprzęt niezbędny do znalezienia w nich śladów życia jest zbyt duży i zbyt ciężki aby można było go zamontować na łaziku. Dlatego też specjalny manipulator umieszczony pod brzuchem łazika załaduje je do specjalnych pojemników, które po napełnieniu zostaną wyrzucone na powierzchnię. Perserverance ma ich 43 sztuki, z czego zgodnie z planem wypełnionych zostanie minimum 20. Ma również pięć kanistrów, które zostały wypełnione już na ziemi i zostaną otwarte na Marsie. To grupa kontrolna – ich analiza pozwoli wykluczyć zanieczyszczenia, które pochodzą od samego łazika czy z fabryki, w której wyprodukowano pojemniki.

Próbki nie będą pobierane w losowych miejscach. Naukowcy użyją innych przyrządów na łaziku aby wybrać takie fragmenty skał, które dadzą największą szansę na odnalezienie w nich śladów życia. Ich największym marzeniem jest znalezienie skał, które mogły powstać wyłącznie na skutek działania bakterii. Na ziemi takimi skałami są stromatolity utworzone z laminu węglanu wapnia, który został wytrącony z morza przez żyjące w nim sinice. Jeśli zauważą coś podobnego, to będzie istnieć duża szansa, że w tym miejscu uda się odnaleźć dowody na życie na Marsie. Warto zauważyć, że podobne formacje skalne odnalazł już Curiosity, ale nie miał oczywiście możliwości potwierdzenia, że faktycznie się to naukowcom nie przywidziało.

Zebrane przez łazik próbki trzeba będzie jednak wysłać z powrotem na ziemię aby naukowcy mogli im się przyjrzeć. Tym według wstępnych planów ma zająć się ESA, europejski odpowiednik NASA. Wysłany przez nich łazik zbierze te próbki i załaduje do małej rakiety, która wyniesie je na orbitę. Tam zostaną podjęte przez projektowany obecnie statek ERO, który odwiezie je na ziemię. Jego start zaplanowano jednak dopiero na 2026, co oznacza, że w najbardziej optymistycznym scenariuszu próbki trafią do laboratoriów na początku przyszłej dekady. Nawet jeśli nie uda się w tych próbkach odnaleźć śladu życia, to dostarczą ważnej wiedzy w temacie geologii Marsa, która na pewno przyda się przy późniejszych misjach.

To wszystko?

Nie. Perserverance ma łącznie siedem różnych narzędzi naukowych. Jednym z nich jest SuperCam, połączenie kamery, silnego lasera i spektrometru do badania składu chemicznego skał. Umieszczony na wysięgniku SHERLOC to także połączenie kamery ze spektrometrem, którego celem będzie szukanie organicznych molekuł. Będzie również obserwował kawałek materiału, z którego kiedyś być może uszyte zostaną kombinezony pierwszych ludzi na Marsie, aby określić jak sobie radzi z tamtejszą atmosferą. Kolejny spektrometr to PIXL, który dzięki promieniom Roentgena będzie mógł wykrywać minimalne zmiany w składzie i teksturze kamieni. Umieszczony na brzuchu łazika radar geologiczny RIMFAX zbada warstwy gruntu na głębokości do 10 metrów, ze szczególnym uwzględnieniem poszukiwań wody i lodu, a stacja pogodowa MEDA dostarczy danych o pogodzie na Marsie.

Zdecydowanie najważniejszym urządzeniem jest jednak MOXIE. Ta ważąca 17 kilo (na ziemi) złota skrzynka wielkości akumulatora samochodowego to urządzenie do produkcji tlenu z dwutlenku węgla w marsjańskiej atmosferze, w której stanowi aż 96%. MOXIE powinna produkować do 10 gramów tlenu na godzinę. Tlen ten nie zostanie do niczego wykorzystywany, NASA chce jedynie sprawdzić jak ta technologia zadziała w praktyce. Jeśli się sprawdzi, to dużo większe modele będą kiedyś produkować dla astronautów tlen, którym będą oddychać i który przerobią na paliwo do rakiety, która zabierze ich do domu lub na kolejną planetę. Nie warto dodawać jak ważne będzie to dla załogowej eksploracji kosmosu.  

Zobacz także  Noc listopadowa a faszyzm?

Czym jest Perseverance?

Perserverance to tzw. łazik. Określeniem tym nazywa się pojazdy, które zaprojektowano do poruszania się po powierzchni obcych ciał niebieskich. Z wyłączeniem trzech LRV – „gokartów” którymi amerykańscy astronauci poruszali się po powierzchni księżyca, wszystkie były zdalnie sterowane. Jak na razie takie pojazdy jeździły tylko po powierzchni księżyca i Marsa.

Pionierami tej formy podboju kosmosu byli Rosjanie, którzy już w 1970 wysłali na powierzchnię księżyca Łunochod-1 (Łunochod-0 został zniszczony rok wcześniej podczas nieudanego startu). Rosjanie byli też pierwszymi, którzy wysłali pierwszy łazik na Marsa. Prop-M był częścią misji Mars-3 w 1971 roku. Miał poruszać się nie na kołach, a na przesuwanych elektrycznie płozach i być podpięty do lądownika 15-metrowym kablem. Misja okazała się jednak nieudana i Rosjanie stracili kontakt z lądownikiem po kilkunastu sekundach, zanim zdążono go użyć.

Pierwszym łazikiem, któremu udało się pojeździć po Marsie, był amerykański Sojourner w 1997 roku. Był to mały pojazd napędzany bateriami słonecznymi, który miał głównie udowodnić, że takie pojazdy mają sens. Następnymi łazikami na Marsie były Spirit i Oportunity (2004) oraz Curiosity (2011), który jest bardzo podobny technicznie do obecnego.

Jak duży jest Perseverance?

Wiele osób jest przekonanych, że Perseverance jest mały. To nieprawda. Rozmiarami przypomina samochód osobowy. Ma 2,9 metra długości (nie licząc przedniego manipulatora), 2,7 szerokości i 2,2 metra wysokości. Wagę też ma porównywalną z miejskim hatchbackiem – waży 1025 kg, o 15% więcej niż Curiosity.

Kto go zbudował?

Twórcami samego łazika są inżynierowie z Jet Propulsion Laboratory (JPL), założonego jeszcze w latach trzydziestych instytutu badawczego w Kalifornii, który obecnie należy do NASA. JPL zbudowała też wszystkie poprzednie marsjańskie łaziki. W opracowaniu umieszczonych na nim przyrządów badawczych pomagały jednak placówki badawcze z całego świata, między innymi z Hiszpanii czy Norwegii.

Czym różni się od Curiosity?

Na pierwszy rzut oka oba te łaziki wyglądają niemal identycznie i faktycznie są ze sobą blisko spokrewnione. Twórcy Perseverance wykorzystali wręcz części zapasowe, które zostały im po budowie Curiosity, ich wymiary zewnętrzne też są identyczne, chociaż Perseverance jest o 15% cięższy. Największą różnicą są oczywiście przyrządy badawcze, ale także w samej konstrukcji zaszły pewne zmiany, będące wynikiem wcześniejszych doświadczeń.

Najbardziej widoczną zmianą są koła. Podobnie jak w wypadku Curiosity wykonano je z jednego kawałka lotniczego aluminium („opona”) i tytanu (szprychy), mają jednak nieco większą średnicę (52,6 cm do 50,8 cm) i są nieco węższe. Zwiększono także grubość ścianki opony, o 1mm (do 1,75 mm). Znacznej zmianie uległ także ich bieżnik. Curiosity miała wypustki w kształcie szewronów, Perseverance ma dużo prostsze wypustki, ale jest ich dwa razy więcej. Znikły z nich także otwory, które odciskały w śladach litery JPL pisane morsem – co rzekomo było potrzebne kierowcom  do oceny tego, jak prowadzi się łazik.

Zmiany w kołach były spowodowane tym, że te oryginalne nie do końca się sprawdziły. Podczas sol 411 zauważono w nich pierwszy otwór, a następnie zniszczenia zaczęły postępować znacznie szybciej niż ktokolwiek przypuszczał. Nie zagroziło to samej misji, ale zmusiło kierowców do wybierania łagodniejszych tras, co spowolniło jej postępy. Nowe koła mają być dużo wytrzymalsze przy bardzo zbliżonych własnościach terenowych.

Bardzo istotną zmianą jest również zwiększenie autonomii nowego łazika. Curiosity musiał się często zatrzymywać aby kierowcy mogli przyjrzeć się następnemu fragmentowi terenu i zaplanować optymalny sposób jego pokonania. Perseverance w znacznie większym stopniu jest w stanie omijać przeszkody na własną rękę, dzięki czemu takie postoje będą rzadsze a sam łazik będzie mógł przejechać większą odległość w tym samym czasie.

Co go napędza?

Perseverance może działać dzięki energii jądrowej, ale dzieje się to w inny sposób niż ten do którego jesteśmy przyzwyczajeni. Generatory w elektrowniach jądrowych czy w okrętach podwodnych działają w dużym uproszczeniu tak, że materiał radioaktywny wytwarza ciepło podczas rozpadu, to gotuje wodę, a para napędza turbinę. Taki układ byłby jednak zdecydowanie za ciężki i zbyt skomplikowany. Dlatego też zastosowano generator zwany MMRTG, który waży 45 kg, z czego 4,8 kg to radioaktywny tlenek plutonu-238.

MMRTG działa na zasadzie odkrytej 200 lat temu przez niemieckiego fizyka Thomasa Johanna Seebecka. Mocno upraszczając składa się z dwóch części – gorącej i zimnej. Gorąca jest ogrzewana przez materiał radioaktywny do temperatury 520 stopni Celsjusza a „zimna”, wyposażona w aluminiowe radiatory, ma 150-185 stopni. Obie części są połączone dwoma różnymi półprzewodnikami, z których jeden pozwala na przepływ od ciepła do zimna elektronów a drugi dziur elektronowych, a ich ruch generuje napięcie.

Taki generator ma dwie kluczowe zalety. Jest relatywnie mały i lekki i nie ma ani jednej ruchomej części, przez co nie ma zbyt wielkiego ryzyka, że się zepsuje. Ma jednak jedną poważną wadę – bardzo niską sprawność. MMRTG na Perseverance – taki sam, jaki zastosowano na Curiosity – generuje początkowo zaledwie 110 watów mocy, a jego sprawność maleje wraz z rozkładem materiału promieniotwórczego, średnio 1 wat mniej co 80 soli. 110 W to znacznie mniej, niż potrzeba. Sama aktywność łazika wymaga minimum 150 watów, a kiedy akurat jedzie, to zużycie wzrasta do 500 watów, nie licząc oczywiście energii potrzebnej do obsługi jego urządzeń naukowych – praca np. MOXIE to 300 watów. Aby temu zaradzić zamontowano w nim dwa akumulatory litowo-jonowe. Kiedy łazik jest uśpiony to jego zapotrzebowanie na prąd spada do ok. 70 watów, a reszta mocy MMRTG jest używana do ich ładowania tak, aby mógł z nich korzystać podczas działania.

Co jest mózgiem łazika?
 

Jednym z głównych argumentów zwolenników tezy, że ludzie nie wylądowali na księżycu jest to, że komputery na pokładzie Apollo były nieporównywalnie słabsze od współczesnego telefonu komórkowego. To oczywiście manipulacja – ale NASA najwidoczniej kontynuuje tą tradycję. Parametry głównego komputera łazika RAD750 nie wzbudzą bowiem żywszego bicia serca u nikogo.

Wyprodukowany przez BAE RAD-750 to tzw. komputer jednopłytkowy, podobny nieco do popularnych wśród hobbystów Arduino czy Raspberry Pi. Wypuszczono go na rynek dokładnie dwie dekady temu. Wersja użyta na Perseverance ma procesor o taktowaniu 133 MHz, 128 megabajtów pamięci DRAM oraz 4 gb pamięci NAND na osobnej płytce. Biorąc pod uwagę to, jak wygląda oprogramowanie łazika, taka moc jest w zupełności wystarczająca. A największą zaletą tego komputera, poza małymi rozmiarami jest wyjątkowo duża odporność na promieniowanie, przez co znalazł on szerokie zastosowanie w wielu statkach kosmicznych, satelitach itp. Jest również sporo droższy od Arduino – szacuje się, że cena jednego takiego komputera to ponad 284 tysiące dolarów, chociaż może ulec sporym zmianom w zależności od tego, co dokładnie zamówi użytkownik końcowy.

Co ciekawe obsługa naziemna może z ziemi zmieniać na nim oprogramowanie. Część z tych zmian jest zaplanowana z góry. W tej chwili na przykład liczący pół miliona linii kodu program do lądowania, który po jego zakończeniu jest bezużyteczny, jest zastępowany oprogramowaniem do prowadzenia właściwych badań. Tuż przed tym, kiedy Mars i ziemia znajdą się po przeciwnych stronach słońca (dzieje się tak raz na dwa lata), co zablokuje na ok. miesiąc sygnały radiowe, inżynierowie wgrają na niego inny program, który umożliwi mu całkowicie autonomiczne prowadzenie pewnych badań aby nie czekał bezczynnie. Umożliwia to także rozwiązywanie ewentualnych problemów które mogą się pojawić. Podczas misji Curiosity inżynierowie zorientowali się na przykład, że przypadkowe skierowanie kamery w stronę słońca może ją uszkodzić, więc wgrali patcha, który je uniemożliwia.

Jak Perseverance kontaktuje się z ziemią?

Zobacz także  Faszyzm, wszędzie faszyzm

Łazik do komunikacji z ziemią wykorzystuje trzy anteny. Podstawową jest antena UHF o częstotliwości ok. 400 mHz, która umożliwia transfer z prędkością do 2mbit/s, czyli porównywalną z np. Neostradą. Antena ta nie łączy się bezpośrednio z ziemią a z orbiterami NASA krążącymi wokół Marsa, które służą jako przekaźniki i używają swoich znacznie większych anten do wysłania sygnału na ziemię. Fale radiowe pokonują drogę między Marsem i Ziemią i vice versa w czasie od 5 do 20 minut, w zależności od wzajemnego położenia obu planet.

Drugą anteną jest antena kierunkowa high gain działająca na częstotliwościach 7 do 8 gHz. Służy do bezpośredniej łączności z Deep Space Network – siecią zarządzanych przez JPL anten nadawczo odbiorczych w Kalifornii, Australii i Hiszpanii służących do łączności z sondami. Łazik może zmieniać jej położenie, co umożliwia optymalną łączność bez konieczności manewrowania całym pojazdem, transfer wynosi w tym wypadku od 160 do 3000 bitów na sekundę. Trzecią anteną jest pracująca na tych samych częstotliwościach omnikierunkowa antena low gain, która może się komunikować z prędkością zaledwie 30 bitów na sekundę i służy głównie do odbierania sygnałów z ziemi, możliwość ich wysyłania to tylko dodatkowe zabezpieczenie na wypadek awarii pozostałych.

Jak długo będzie działał?

Nikt na razie nie wie. NASA ma pieniądze na jeden marsjański rok czyli 687 ziemskich dni działania. W praktyce jednak Perseverance będzie pracował tak długo, aż ulegnie awarii uniemożliwiającej dalszą pracę lub kiedy jego generator i baterie będą dawać zbyt mało prądu. Sojourner miał działać 7 soli, działał 85. Spirit działał przez sześć lat aż utknął w jakimś dołku, Oportunity działał piętnaście lat aż burza piaskowa prawdopodobnie przykryła jego baterię słoneczną i uniemożliwiła wybudzenie go z hibernacji. Obydwa łaziki projektowano na 90 dni działania. Curiosity dalej prowadzi zaczętą w 2012 roku misję.

Ile łazików zbudowano?

Podobnie jak w wypadku Curiosity powstały dwa łaziki. Jeden poleciał na Marsa. Drugi to VSTB Optimism. To dokładna kopia Perseverance, różni się tylko brakiem przyrządów naukowych i zastąpieniem generatora zwykłym kablem. Służy do testowania w praktyce na ziemi poleceń, które zostaną wysłane od łazika na Marsie i znalezienia ich słabych punktów – jeżeli ich autorzy popełnią błąd i go nie zauważą, to misja prawdziwego łazika może się przedwcześnie zakończyć. VCTB może się również przydać do znalezienia rozwiązania problemu, który spotka Perseverance.

Jaki jest koszt tej misji?

Wysłanie tego łazika na Marsa nie było tanią sprawą. Planowany całkowity koszt misji to 2,75 miliarda dolarów. 2,2 miliarda poszło na opracowanie i zbudowanie łazika, 243 miliony na wyniesienie go na Marsa, a 291 milionów na 2,5 ziemskiego roku jego działania, czyli np. pensje obsługi. Ten ostatni koszt może oczywiście wzrosnąć jeśli jego misja potrwa dłużej. Po wzięciu pod uwagę inflacji to szósta najdroższa podobna misja w historii NASA. Wysłanie Curiosity było nieco droższe, kosztowało 3,2 miliarda. Zdobyta przy tym wiedza i użyte przy budowie nowego łazika stare części zamienne pozwoliły na zredukowanie nieco kosztów obecnej misji.

Kto wymyślił jego nazwę?

Nazwa Perseverance (ang. Wytrwałość) została wymyślona przez ucznia siódmej klasy Alexandra Mathera. Był on finalistą konkursu ogłoszonego przez JPL dla amerykańskich uczniów klas 1-12. Jego uczestnicy mieli wymyśleć nazwę łazika i napisać wypracowanie z uzasadnieniem. Wszystkie łaziki JPL były nazywane właśnie w ten sposób. Co ciekawe niewiele brakło, a Sojourner – nazwany na cześć czarnoskórej abolicjonistki i sufrażystki Sojourner Truth – zostałby nazwany Marie Curie. 18-letnia Deepti Rohatgi, która zaproponowała imię naszej słynnej rodaczki, zajęła drugie miejsce.

W swoim eseju Mather zauważył, że nazwy poprzednich łazików: Curiosity (ciekawość), Spirit (duch), Opportunity (okazja, tu w kontekście szukania okazji) czy też sondy InSight (przenikliwość) to cechy, które posiadamy jako ludzie i które umożliwiają nam podbój kosmosu. Zauważył, że brakuje wśród nich najważniejszej, jaką jest wytrwałość. Stwierdził, że zanim podbijemy Marsa będziemy musieli pokonać wiele przeszkód, ale damy radę to zrobić właśnie dzięki wytrwałości. Za zwycięstwo w konkursie, oprócz oczywiście zaszczytu nazwania nowego łazika, Mather został zaproszony z rodziną do Centrum Kosmicznego Kennediego aby na własne oczy zobaczyć start rakiety z łazikiem z Cape Canaveral.

Czym jest Ingenuity?

Ingenuity (ang. Pomysłowość) to drugi pojazd wysłany razem z Perseverance. To mały, ważący zaledwie 1,8 kilograma helikopter z dwoma współosiowymi wirnikami. Normalnie porusza się pod brzuchem łazika. Jest wyposażony w baterię słoneczną, która ładuje jego akumulator, ten z kolei umożliwi mu trwające półtorej godziny loty.

Sam helikopter, tworzony od 2014 roku, jest tzw. demonstratorem technologii. Nie posiada na pokładzie żadnych instrumentów badawczych i jego celem jest zademonstrowanie, że tego typu pojazdy faktycznie mogą latać na Marsie. W tym celu odbędzie 4 loty w ciągu 30 soli, wszystkie oczywiście będą w pełni autonomiczne. Jeśli eksperyment się powiedzie, to w kolejnych podobnych misjach na Marsa polecą kolejne, wyposażone np. w kamery. Pozwolą na badanie terenu w znacznie szybszym tempie niż robi to nieruchomy łazik i zapewnią zdjęcia powierzchni w znacznie lepszej jakości niż te robione z orbiterów. Inżynierowie liczą na to, że zdobyta wiedza przyda im się przy budowie Dragonfly – latającego „łazika”, którego chcą wysłać w 2026 roku na Tytana, księżyc Saturna, gdzie zdaniem naukowców też są szanse na znalezienie śladów życia.

Co ciekawe nazwa Ingenuity też została wymyślona przez uczennicę, Vaneezę Rupani z Alabamy. Zgłosiła ją na konkurs JPL. Nie wygrała, ale jej propozycja bardzo spodobała się zespołowi budującemu ten helikopter, który musiał w trakcie rozwiązać wiele problemów. Największym była niezwykle rzadka atmosfera czerwonej planety (ok. 1% gęstości ziemskiej atmosfery), co utrudniło wytworzenie odpowiedniej siły ciągu. Rozwiązano ten problem poprzez znaczne zwiększenie długości wykonanych z włókna węglowego łopat wirników, ich kąta natarcia i prędkości obrotowej głowicy w porównaniu z tym, czego podobnej wielkości UAV potrzebowałby na ziemi. Równie wiele pomysłowości wymagało wymyślenie metod zabezpieczenia helikoptera przed wpływem wyjątkowo mroźnych marsjańskich nocy, podczas których temperatura może spaść do -90 stopni Celsjusza. Inżynierowie sprawdzili co mogli na ziemi, ale dopóki ich dzieło nie wzniesie się na Marsie nie będą pewni, czy udało im się rozwiązać wszystkie problemy.

Zobacz także  O tzw. pogromie kieleckim

Czym było „siedem minut grozy”?

Powtarzana w mediach fraza „siedem minut grozy” to nieoficjalne, ale powszechnie używane określenie na lądowanie łazika. Sam proces trwa bowiem około siedmiu minut i jest najniebezpieczniejszą częścią całej misji, podczas której są największe szanse na katastrofę.

Po odłączeniu się od statku-matki kapsuła z łazikiem uderzyła w atmosferę Marsa z prędkością 19 tysięcy kilometrów na godzinę. Po 240 sekundach od wejścia tarcie o atmosferę zwolniło kapsułę do prędkości ok. 1512 km/h. W tym momencie można już otworzyć spadochron. 20 sekund po jego otwarciu odpada osłona termiczna i łazik uruchamia systemy mające pomóc mu znaleźć odpowiednie miejsce do lądowania. W tym celu porównuje wgraną do pamięci mapę z zaznaczonymi bezpiecznymi lądowiskami i porównuje je z danymi z kamer i radaru aby trafić we właściwe. Zaczyna się to dziać na wysokości 11 kilometrów. Po zwolnieniu do ok. 320 km/h, na wysokości 2,1 kilometra, spadochron i kapsuła zostają odrzucone. Resztę procesu zwalniania przejmuje na siebie lądownik i jego osiem silników rakietowych. Zwalnia dzięki nim do prędkości ok. 2,7 km/h, cały czas korygując kurs aby trafić w zaplanowane lądowisko. Na wysokości 20 metrów opuszcza łazik na trzech linach o długości 6,4 metra każda, pozwalając mu na rozłożenie podwozia do pozycji roboczej. Kiedy jego koła dotknęły podłoża błyskawicznie je odciął, a lądownik wystrzelił w górę aby rozbić się w bezpiecznej odległości.

Liczba rzeczy, które mogą w trakcie pójść nie tak jest ogromna. Podczas przebijania się przez atmosferę kapsuła może na przykład trafić w turbulencje i zejść z kursu tak bardzo, że jej silniki manewrujące nie dadzą rady go skorygować. Spadochron może się nie rozłożyć. Nagły podmuch wiatru – na Marsie wieją wiatry – może zachwiać lądownikiem w nieodpowiednim momencie. Nie da się również wykluczyć zwykłego ludzkiego błędu. Wysłana na Marsa w 1998 roku, warta 125 milionów dolarów sonda Mars Climate Orbiter rozbiła się, bo jeden z inżynierów z Lockheed Martin zagapił się i wpisał dane do lądowania w systemie imperialnym (funty, stopy, mile etc.) a nie używanym przez NASA metrycznym. Całe lądowanie musi być również przeprowadzone w pełni autonomicznie, obsługa naziemna może wyłącznie czekać. W takich okolicznościach nazwa stworzona przez NASA przy okazji lądowania Curiosity nie dziwi zbyt mocno. Nawet jeśli bardziej prawidłową byłoby „osiemnaście minut grozy”, gdyż przy obecnej odległości między oboma planetami wysłany przez łazik sygnał, że wszystko poszło dobrze, dotarł do ziemi dopiero po 11 minutach.

Czy lądowanie musiało być tak skomplikowane?

Każda z generacji łazików wysłanych na Marsa lądowała inaczej. Sojourner był wysłany razem ze stacją bazową Pathfinder i umieszczono go na jednym z jej paneli słonecznych, po udanym lądowaniu i ich rozłożeniu zjechał z niego po rampie. Spirit i Opportunity lądowały w kapsułach wyposażonych w poduszki powietrzne, odbijając się wcześniej kilkanaście razy od powierzchni jak wielkie piłki.

W wypadku Curiosity i Perseverance żadna z tych metod nie wchodziła w grę z powodu ich masy i wymiarów. Wykorzystanie klasycznego lądownika też byłoby niebezpieczne. Zwalniające go silniki musiałyby bowiem być na tyle mocne, że wybiłyby w powierzchni krater, w którym łazik mógłby od razu utknąć. Można by temu zaradzić odsuwając wyloty rakiet od powierzchni poprzez umieszczenie go na „szczudłach”, ale to zwiększyłoby jego środek ciężkości, tym samym znacznie zwiększając ryzyko, że się wywróci. Zastosowana metoda, chociaż skomplikowana, była najbezpieczniejszą z tych, które dotychczas wynaleziono. Wprowadzone od czasu Curiosity zmiany sprawiły, że łazik wylądował bliżej zaplanowanego punktu startowego badań i dzięki temu zmarnuje mniej czasu na dojechanie do niego.

Na czym polegały akcje promocyjne NASA?

Podbój kosmosu ma bardzo istotne znaczenie nie tylko dla nauki czy przyszłości gatunku, ale też dla naszego życia codziennego. Setki czy nawet tysiące technologii, bez których trudno sobie wyobrazić współczesność, opracowano właśnie w jego trakcie. Niestety mało osób to rozumie, a jeśli dodać do tego jego gigantyczne koszty, to nietrudno sobie wyobrazić, że jakiś polityk chciałby położyć na jego finansowaniu rękę i przeznaczyć tę kasę na jakieś łatwiejsze do „sprzedania” wyborcom cele.

NASA już raz się o tym boleśnie przekonała. Lądowanie Apollo 11 na księżycu był bardzo głośnym wydarzeniem, ale już o Apollo 13 ludzie zaczęli mówić dopiero po awarii. Następne były tak bardzo obojętne publice, że politycy od razu zaczęli ciąć budżet i programu nie dokończono. Jedyną metodą uchronienia się przed tym losem jest sprawienie, że zainteresowanie publiki będzie tak wielkie, że żaden polityk się na to nie odważy. A fakt, że wysłaliśmy na Marsa zdalnie sterowany samochód o napędzie atomowym aby szukał Marsjan najwidoczniej jest zbyt mało interesujący, więc podjęto kilka działań PR.

Oprócz wspomnianego konkursu na nazwę NASA zdecydowała między innymi, że każdy chętny będzie mógł umieścić na Marsie swoje imię i nazwisko. Zgłosiło się do nich niemal 11 milionów osób i ich nazwiska zostały wygrawerowane, razem z 150 najlepszymi esejami uczniów, na trzech krzemowych płytkach wielkości paznokcia. Te zamontowano na przykręconej do łazika blaszce z wygrawerowanym Marsem, ziemią i słońcem. Na drugiej plakietce wygrawerowano laskę eskulapa zwieńczoną ziemią jako hołd dla medyków walczących z pandemią.

Na łaziku znalazł się również mały dysk z poliwęglanu o średnicy ok. 1 cala na którym wygrawerowano numer do geocachingu. Oczywiście fani tej rozrywki nie będą mieli jak odnaleźć go osobiście, ale będzie można go przeczytać z ziemi. Dysk ten jest bowiem fragmentem celu kalibracyjnego dla kamery WATSON, więc pewnie więcej niż raz pojawi się w transmisjach. Plastik z którego go wykonano prawdopodobnie będzie użyty do produkcji wizjerów w hełmach astronautów, którzy kiedyś staną na czerwonej planecie osobiście, więc NASA przy okazji sprawdzi, jak zachowuje się w warunkach w jakich będzie kiedyś eksploatowany.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.