Sondy kosmiczne dadzą nam znać czy łazik Perseverance rozbił się na powierzchni Marsa, czy wylądował

W czwartek, 18 lutego o godzinie 21:55 polskiego czasu na Ziemię powinna dostrzec wiadomość o tym, że łazik Perseverance wraz z dronem Ingenuity wylądował na powierzchni Marsa w kraterze Jezero. Jednak ta wiadomość nie zostanie wysłana bezpośrednio z łazika na Ziemię. W momencie lądowania taka komunikacja nie będzie już możliwa, bowiem z perspektywy łazika Ziemia znajdzie się pod horyzontem, a z perspektywy Ziemi łazik wyląduje na niewidocznej z Ziemi części Czerwonej Planety. 

Jeszcze na początku procedury wejścia w atmosferę marsjańską łazik będzie komunikował się z Ziemią za pomocą sygnałów radiowych w pasmie X wysyłanych bezpośrednio na Ziemię do anten sieci DSN. W tym przypadku sygnały będą odbierały anteny w Madrycie, a anteny Goldstone w Kalifornii będą prowadziły dodatkowy nasłuch jako zabezpieczenie.

Przez ostatnie dwie minuty procedury lądowania łazik znajdzie się już (z naszej perspektywy) za tarczą Marsa. Z tego też powodu anteny łazika nie będą już widziały Ziemi i nie będą w stanie wysyłać żadnych sygnałów w kierunku naszej planety. 

W ciągu ostatniego roku dwie sondy znajdujące się na orbicie wokół Marsa: Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) oraz MAVEN, otrzymały aktualizację oprogramowania, która pozwoli im obserwować proces lądowania niemal na żywo. Obie sondy w momencie lądowania będą jednocześnie widziały łazik na powierzchni i Ziemię. Dzięki temu łazik jeszcze w trakcie lądowania przełączy się na anteny UHF i za ich pomocą będzie przesyłał dane do orbiterów, które następnie będą przesyłały je na Ziemię. 

Sonda MRO będzie rejestrowała dane telemetryczne emitowane przez łazik Perseverance i za pomocą swojej 3-metrowej średnicy anteny, będzie na bieżąco przekazywała je na Ziemię. Kilka godzin później, o 1:27 polskiego czasu sonda Mars Odyssey przeleci nad miejscem lądowania i nawiąże kontakt z łazikiem, aby potwierdzić, że działa on prawidłowo. Dwie godziny później, o 3:36 nad miejscem lądowania przeleci europejska sonda Trace Gas Orbiter, która odbierze od łazika dane i być może prześle na Ziemię zdjęcia z miejsca lądowania. 

Sonda MAVEN będzie rejestrowała z orbity całą paletę danych dotyczącą całego procesu lądowania. Wszystkie dane zostaną przesłane na Ziemię kilka godzin po lądowaniu.  

Nie zapominajmy jednak, że na Marsie znajduje się jeszcze platforma stacjonarna InSight (wraz z niedziałającym już „kretem”). Głównym zadaniem misji InSight jest rejestrowanie za pomocą niezwykle czułego sejsmometru delikatnych trzęsień ziemi na Marsie. Na podstawie zarejestrowanych kilkuset trzęsień ziemi badacze po raz pierwszy coraz lepiej poznają wnętrze innej planety niż Ziemia.  

InSight jednak znajduje się ponad 3000 km od miejsca, w którym wyląduje łazik Perseverance. Można by zatem pomyśleć, że akurat podczas tego lądowania platforma InSight nie będzie miała żadnej roli do odegrania. 

Nic bardziej mylnego. Po kolei. Na Ziemi mamy całą sieć sejsmometrów rozsianych po całej Ziemi. Kiedy kilka czy kilkanaście instrumentów rejestruje trzęsienie Ziemi, porównanie pomiarów z różnych instrumentów pozwala momentalnie ustalić miejsce, w którym doszło do trzęsienia. Na Marsie mamy jednak jeden sejsmometr, ten na pokładzie platformy InSight. Dlatego o ile sonda jest w stanie badać natężenie fal sejsmicznych, to już nie jest w stanie ustalić skąd one do niej docierają. Jakby nie patrzeć, do kalibracji instrumentu, niezbędny jest drugi sejsmometr. Gdyby naukowcy wiedzieli gdzie znajdują się oba instrumenty, mogliby skalibrować je, aby lepiej ustalić źródła trzęsień ziemi na Marsie. 

Łazik Perseverance nie ma takiego sejsmometru, ale jego wtargnięcie w atmosferę, lot i lądowanie będą na tyle energetycznymi wydarzeniami, że znajdujący się 3000 kilometrów dalej sejsmometr zainstalowany na pokładzie sondy InSight, będzie w stanie zarejestrować drgania wywołane podczas lądowania przez łazik! A przecież naukowcy będą wiedzieli dokładnie gdzie łazik się znajduje. Można zatem powiedzieć, że lądowanie Perseverance pozwoli na kalibrację sejsmometru sondy InSight. To wprost niewiarygodne, że wysłaliśmy na Marsa aż tak czuły instrument. 

Wyjaśnijmy jednak coś. InSight nie zarejestruje drgań wywołanych przez uderzenie kół łazika o powierzchnię planety. Takie drgania są zdecydowanie za słabe. Analogicznie, najprawdopodobniej nie da się zarejestrować gromu dźwiękowego wywoływanego przez gwałtowne hamowanie łazika w atmosferze. Natomiast, na samym początku sekwencji wejścia w atmosferę, jeszcze w odległości ponad 1000 km od Marsa łazik odrzuci dwa masywne obiekty (Cruise Mass Balance Devices, CMBD) wykorzystywane do kontrolowania trajektorii lotu przez ostatnie sześć miesięcy lotu z Ziemi na Marsa. Z racji tego, że nie będą one w żaden sposób spowalniane podczas wejścia w atmosferę, uderzą w powierzchnię Marsa z prędkością kilku tysięcy kilometrów na godzinę. Naukowcy są przekonani, że wywołane tym fale sejsmiczne zostaną zarejestrowane przez sejsmometr zainstalowany na platformie InSight. Badacze szacują, że w miejscu, gdzie znajduje się lądownik InSight ziemia poruszy się o 0,1 nm. To niezwykle małe drganie, ale wystarczająco silne, aby sejsmometr był w stanie je zarejestrować.

Tak swoją drogą, oba wykonane z wolframu elementy o masie 77 kg każdy, najprawdopodobniej spowodują powstanie dwóch kraterów o średnicy kilku metrów. Zawsze to jakieś sukces.