Kosmos  / News

Kurz po lądowaniu opadł i Perseverance bierze się za robotę. Po co wysłaliśmy kolejny łazik na Marsa?

Picture of the author
1775 interakcji
dołącz do dyskusji

Skoro łazik Perseverance miękko i bezpiecznie wylądował na powierzchni Marsa, to teraz można na spokojnie przyjrzeć się jego budowie i misji, jaką na najbliższe lata zaplanowali inżynierowie i naukowcy z NASA. 

Lądowanie na Marsie stanowiło prawdziwy majstersztyk. Po drodze z przestrzeni międzyplanetarnej na powierzchnię Marsa było tak wiele elementów, które mogły pójść nie tak, że tylko ogromne doświadczenie zespołu inżynierów i precyzja instrumentów na pokładzie łazika umożliwiły miękkie lądowanie. Dopóki nie zostanie opublikowane nagranie z lądowania wykonane za pomocą kamer i mikrofonów na pokładzie samego łazika, mamy do dyspozycji tylko poniższą animację.

No dobrze, ale łazik już teraz stoi na powierzchni Marsa i wkrótce będzie gotowy zabrać się za realizację poszczególnych celów misji. Podstawowa część misji przewidziana jest na jeden rok marsjański, czyli 687 dni ziemskich. 

Perseverance - cel misji 

Perseverance to piąty już amerykański łazik marsjański, ale pierwszy, który został przygotowany specjalnie do poszukiwania śladów dawnego życia na powierzchni Marsa. Jeżeli kiedykolwiek, na przestrzeni czterech i pół miliarda lat istnienia Marsa istniało tam życie, to Perseverance jest naszą największą szansą na odkrycie jego śladów w skałach i osadach znajdujących się wewnątrz krateru Jezero i w jego bezpośrednim otoczeniu.  

Poszukiwanie życia na Marsie 

Na pokładzie łazika znajduje się specjalne wiertło, które będzie w stanie wwiercać się w co ciekawsze skały. Za pomocą instrumentu SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals) inżynierowie będą poszukiwać materii organicznej i minerałów, natomiast za pomocą PIXL (Planetary Instrument for X-ray Litochemistry) będą analizowali skład chemiczny skał i osadów wypełniających krater Jezero. Najciekawsze próbki natomiast łazik będzie umieszczał w specjalnych, całkowicie sterylnych fiolkach, które po szczelnym zamknięciu będzie pozostawiał na powierzchni Marsa. Jeżeli program Mars 2020 będzie przebiegał tak jak zaplanowano, w roku 2026 lub 2028 próbki te zbierze kolejny łazik, który następnie dostarczy je do zasobnika niewielkiej rakiety, której zadaniem będzie dostarczenie ich na Ziemię na początku lat trzydziestych. 

Lot nad powierzchnią Marsa 

Oprócz tego, na pokładzie łazika znalazły się także dwa dodatkowe instrumenty. Pierwszym z nich jest helikopter Ingenuity, który jako pierwsze urządzenie w historii spróbuje wykonać lot nad powierzchnią innej planety niż Ziemia. Zważając na niezwykle specyficzne warunki atmosferyczne, naukowcy przyznają, że istnieje ogromne ryzyko niepowodzenia już przy pierwszym kilkunastosekundowym locie. Jeżeli jednak się okaże, że Ingenuity będzie w stanie bezpiecznie wystartować, przemieścić się i wylądować, jego lot może stanowić wstęp do wysyłania kolejnych, bardziej zaawansowanych aparatów latających na inne globy. 

Pozyskiwanie tlenu z atmosfery Marsa 

Drugim równie ważnym eksperymentem jest MOXIE. Choć na Ziemi od wielu lat trwają rozważania o tym, kiedy pierwszy człowiek stanie na powierzchni Marsa, a nawet kiedy powstanie pierwsza baza/kolonia/miasto, to jak dotąd nie wiemy wciąż jak w warunkach marsjańskich sprawdzą się nasze technologie produkcji tlenu, wody czy paliwa lotniczego, w skrócie wszystkich elementów, bez których człowiek na Marsie nie postawi ani jednego palca, nie mówiąc o całej stopie. W tym kontekście MOXIE stanowi pierwszy poważny krok na drodze do załogowej misji marsjańskiej. Urządzenie będzie miało za zadanie przetestować proces produkcji tlenu z wypełniającego atmosferę w 96 proc. dwutlenku węgla. 

Budowa łazika 

Perseverance stanowi nieco cięższą i nowocześniejszą wersję łazika Curiosity, który już od 2012 r. jeździ po dnie krateru Gale, badając okolicę góry Aeolis Mons (znanej także pod nazwą Mt. Sharp). 

Masa łazika: 1025 kg w tym ramię robotyczne z głowicą naukową o masie 45 kg. Na Marsie łazik waży 393 kg. 

Wymiary: długość: 3 m, szerokość: 2,7 m, wysokość: 2,2 m. Ramię robotyczne: długość 2,1 m. 

Zasilanie: radioizotopowy generator termoelektryczny (MMRTG) z zapasem 4,8 kg dwutlenku plutonu-238 dostarczający 110W energii w pierwszym roku (wydajność będzie spadała stabilnie o kilka procent rocznie). Dwa akumulatory litowo-jonowe. 

Podwozie: tak samo jak w przypadku Curiosity, Perseverance został wyposażony w sześć kół wykonanych z aluminium. Tym razem są one nieco węższe i wyższe od Curiosity i mają inaczej ukształtowany bieżnik.  

Instrumenty naukowe

  • Mastcam-Z – para kamer z funkcją zoomu zainstalowana na „głowie” łazika. Kamery posłużą do wykonywania nagrań wideo oraz kolorowych zdjęć w wysokiej rozdzielczości. Są to podstawowe „oczy” całego łazika. 
  • MEDA - zespół instrumentów służących do analizowania warunków pogodowych (prędkość i kierunek wiatru, ciśnienie atmosferyczne, wilgotność, temperatura otoczenia itd.) oraz zmienności zapylenia atmosfery. 
  • MOXIE – demonstrator technologii produkcji tlenu z dwutlenku węgla. 
  • PIXL – instrument rentgenowski do analizowania składu chemicznego skał. Jest w stanie wykryć 20 różnych pierwiastków chemicznych. Do analizy potrzebuje zaledwie 10 sekund i próbki wielkości ziarnka piasku. 
  • RIMFAX – radar pozwalający „zajrzeć” nawet 10 metrów pod powierzchnię Marsa 
  • SHERLOC – instrument wyposażony w ultrafioletowy laser, który pozwoli na identyfikację różnych minerałów i sprawdzanie, czy w próbkach znajdują się związki organiczne. 
  • SuperCam – kamera zainstalowana na szczycie masztu (na głowie) łazika. Za pomocą laserów jest ona w stanie badać skład chemiczny skał i regolitu z odległości nawet siedmiu metrów  
  • System zbierania próbek 
  • 19 kamer na łaziku, 2 kamery na helikopterze Ingenuity 
  • 2 mikrofony 

Jeszcze żaden łazik marsjański nie był wyposażony w tak wiele kamer. Na pokładzie samego łazika znajduje się ich 19, aczkolwiek jeszcze cztery dodatkowe znajdowały się na osłonie i module opadania, za pomocą których łazik wylądował na powierzchni Marsa. Kamery znajdujące się bezpośrednio na łaziku w zależności od potrzeb charakteryzują się rozdzielczością od 1,3 Mpix do 43 Mpix. 

Mikrofon wykorzystywane w trakcie misji pozwolą/pozwoliły zarejestrować m.in. szum wiatru, dźwięk pracy silników odrzutowych modułu opadania, moment przyziemienia łazika na powierzchni Marsa oraz dźwięk uderzenia modułu opadania po dostarczeniu łazika na powierzchnię. Drugi mikrofon zainstalowany przy kamerze SuperCam będzie rejestrował dźwięki powstające podczas badania skał marsjańskich za pomocą lasera. Zarejestrowany dźwięk powinien pozwolić naukowcom na zbadanie cech fizycznych badanego obiektu.  

Do wysyłania danych na Ziemię łazik będzie wykorzystywał cylindryczną antenę niskiego zysku zainstalowaną w tylnej części łazika. Wszystkie dane będą wysyłane do sond MAVEN oraz MRO znajdujących się na orbicie wokół Marsa. Instrukcje z Ziemi natomiast będą odbierane za pomocą anteny wysokiego zysku w pasmie X. 

Początek misji 

Na pierwsze 90 soli (dni marsjańskich. Na Marsie każdy dzień/sol trwa 24 godziny 39 minut i 35 sekund.) misji inżynierowie zaplanowali szczegółowy proces sprawdzania poprawności działania wszystkich instrumentów zainstalowanych na pokładzie łazika.  

Nie oznacza to jednak, że nic ciekawego w tym czasie nie zobaczymy. Już w ciągu pierwszych trzydziestu dni łazik prześle na Ziemię wysokiej rozdzielczości zdjęcia kół po lądowaniu (z osłonami i bez), zdjęcia całego miejsca lądowania, a także samego łazika. Wkrótce potem inżynierowie planują zaktualizować oprogramowanie całego łazika (co się może zdarzyć podczas niewinnej aktualizacji oprogramowania możesz przeczytać tutaj w sekcji poświęconej sondzie Viking 1), przeprowadzić prawidłowość pracy wszystkich instrumentów, przejechać około 5 metrów po powierzchni i rozłożyć i przetestować ramię robotyczne. Po 30 pierwszych solach łazik skieruje się do miejsca, które zostanie wybrane jako najlepsze w okolicy miejsce na lądowisko dla helikoptera Ingenuity. 

Po opuszczeniu Ingenuity na powierzchni, łazik oddali się na co najmniej 100 metrów. Odjeżdżając łazik wykona zdjęcia oraz nagranie wideo przedstawiające Ingenuity w miejscu przyszłego startu. Od tego momentu wszystkie próby lotu będą musiały odbyć się w ciągu kolejnych 30 soli. 

Dopiero po zakończeniu testów helikoptera Ingenuity NASA planuje rozpocząć właściwy etap misji, w którym łazik zacznie poszukiwania śladów przeszłego życia na Marsie, zbieranie próbek regolitu i skał oraz analizowanie warunków pogodowych na Marsie. 

W trakcie swojej misji łazik Perseverance może w bardzo krótkim czasie pobić rekord odległości pokonanej przez jakikolwiek łazik na Marsie. Związane jest to z faktem, że plan zakłada pokonywanie średnio 200 metrów dziennie – oznacza to, że na prześcignięcie rekordu łazika Opportunity może wystarczyć nawet 200 dni. Na jego ustanowienie Opportunity potrzebował 15 lat. 

Dalsze działania łazika na powierzchni Marsa będą zależały od bieżących potrzeb i wyników badań przeprowadzonych na początkowym etapie misji. 

Helikopter Ingenuity 

Tak naprawdę Ingenuity to niewielki dron o masie zaledwie 1,8 kilograma wyposażony w dwa wirniki, które aby unieść dron w bardzo rzadkiej atmosferze Marsa będą rozpędzały się do nawet 2400 obr./min. 

Z uwagi na odległość między Marsem a Ziemią i związanym z nią opóźnieniem w przesyłaniu sygnałów, wszystkie loty Ingenuity będą całkowicie autonomiczne.

Co dalej?

Łazik Perseverance stanowi dopiero pierwszy etap znacznie szerszego projektu, którego celem ma być dostarczenie na Ziemię pierwszych próbek gruntu marsjańskiego.

Aktualnie NASA wciąż finalizuje projekt dalszych etapów programu. Pierwotnie w 2026 r. na Marsa miał polecieć kolejny łazik, który miałby zebrać z powierzchni krateru Jezero próbki, które pozostawi tam łazik Perseverance. Zebrane próbki miałyby zostać wyniesione na orbitę wokół Marsa na szczycie niewielkiej rakiety, która autonomicznie wystartuje z powierzchni Czerwonej Planety.

Europejska Agencja Kosmiczna miałaby wysłać na orbitę marsjańską sondę, która odnajdzie owe próbki marsjańskie na orbicie, przechwyci je, a następnie dostarczy je na Ziemię.

Trzeba przyznać, że jak na początek 2021 r. brzmi to bardziej jak fantastyka naukowa. Z drugiej strony, nigdy nie wiadomo czy za 5-10 lat faktycznie nie będziemy mieli technologii niezbędnej do przeprowadzenia tak odważnej misji. Pozostaje zatem trzymać kciuki za realizację tego planu.

przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst