Roverská vytrvalost. Zdroj: mars.nasa.gov
Předchůdci
První rover, který úspěšně přistál na Marsu, byl americký Sojourner. V rámci programu Mars Pathfinder pracoval v roce 1997 na planetě celé tři měsíce, čímž mnohokrát zablokoval odhadovanou životnost. Rover neměl žádné zvlášť těžké úkoly – už samotný fakt, že na Rudé planetě našli pozemské robotické vozidlo, způsobil rozruch ve světě. Přesto se Sojournerovi podařilo poslat spoustu fotografií Marsu a také provést jednoduché meteorologické a geologické studie.
Rover Curiosity. Zdroj: en.wikipedia.org
O dva roky později NASA opět vyslala do vesmíru marťanskou misi, jejímž cílem bylo podrobné studium půdních a klimatických podmínek planety. Mise Mars Polar Lander skončila neúspěchem – sestupové vozidlo z dosud neznámých příčin havarovalo. Na palubě kosmické lodi zmizel i ruský laserový radar (lidar), určený ke studiu složení atmosféry.
Tři generace amerických roverů. Zdroj: en.wikipedia.org
Američané vstoupili do 2003. století jako nesporní světoví lídři v oblasti průzkumu Marsu a svůj úspěch posílili v roce 2004 spuštěním programu Mars Exploration Rover. Podle plánu měly planetu zkoumat dva rovery – Spirit a Opportunity. Oba landery přistály na povrchu Marsu v lednu 21, 2018 pozemských dnů od sebe. Konstrukce Opportunity se ukázala být tak spolehlivá a odolná, že rover fungoval až do června XNUMX.
V současné době pracuje na Marsu 900kilogramový rover Curiosity s radioizotopovým zdrojem energie, který planetu zasáhl již v srpnu 2012. Jeho hlavním úkolem je vrtat a zkoumat vzorky. V tuto chvíli byla mise prodloužena na neurčito.
To se Američanům zdálo málo a ještě dříve, v roce 2008, se na planetě objevila malá stanice Phoenix, jejíž jednou z misí bylo pátrání po mimozemském životě. Zařízení nebylo uzpůsobeno pro pohyb, bylo relativně levné (400 milionů dolarů) a žilo v aktivním stavu jen pár měsíců. Přesto Phoenix objevil na Marsu vodu a provedl jednoduchý chemický rozbor půdy.
Chcete-li vyměnit stacionární robot-výzkumník, který se na podzim 2008 odpojil od komunikace, to Američanům trvalo téměř deset let. Marťanská seismická stanice s vrtnou soupravou InSight od NASA přistála na planetě v roce 2018 a zatím úspěšně posílá na Zemi výsledky výzkumu.
Trajektorie přistání vytrvalosti na Marsu. Zdroj: mars.nasa.gov
Přítomnost jednoho mobilního a jednoho pevného marťanského aparátu Američanům zjevně nestačí. Pro upevnění přítomnosti na Marsu 18. února 2021 přistál na povrchu rover Perseverance. A má vlastní vrtulník.
Existuje život na Marsu?
Za prvé, Perseverance je největší rover, který byl dosud vržen na Rudou planetu. Elon Musk kdysi katapultoval svůj elektrický roadster do vesmíru a NASA poslala na Mars rover o velikosti auta. Vytrvalost je asi 3 metry dlouhá, 2,7 metru široká a 2,2 metru vysoká. Na docela velký rover byly použity ultrapevné a ultralehké materiály, a proto hmotnost zařízení v pozemských podmínkách sotva přesahuje tunu. V podmínkách Marsu bude Perseverance vážit dvaapůlkrát méně.
Okamžik přistání roveru. Zdroj: mars.nasa.gov
Vytrvalost přinesla na Mars takové roztomilé drobnosti. Zdroj: mars.nasa.gov
Spuštění takto složitého a nákladného projektu (více než 3 miliardy dolarů) by měl podpořit příslušný výzkumný program na Marsu. Aby Američané utratili, vybavili rover několika zajímavými vychytávkami najednou.
V prvé řadě se jedná o modelové zařízení MOXIE pro syntézu kyslíku z oxidu uhličitého marsovské atmosféry, jehož podíl dosahuje 93 %. Teoreticky je vše velmi jednoduché - z molekuly oxidu uhličitého CO2 odtrhneme atomový kyslík a spojíme ho s jedním stejným. Výfuk produkuje oxid uhelnatý a molekulární kyslík, který je docela prodyšný.
Předtím se ve vesmírných podmínkách kyslík syntetizoval elektrolýzou vody, ale život jednoho člověka vyžaduje celý kilogram vody denně – na Mars tato metoda není použitelná. Stroj MOXIE zkrátka stlačí oxid uhličitý, zahřeje ho až na 800 stupňů a propustí jím elektrický proud. V důsledku toho se na anodě plynového článku uvolňuje čistý kyslík a na anodě se uvolňuje oxid uhelnatý. Dále se směs plynů ochladí, zkontroluje se na čistotu a uvolní se do atmosféry Marsu.
Je zřejmé, že v daleké budoucnosti tisíce takových generátorů zpracují oxid uhličitý na Marsu do atmosféry vhodné pro lidi. Je pozoruhodné, že tato technologie není nejprogresivnější. Stále, podle teorie, ze dvou molekul CO2 vyrábí se pouze jeden2. A to je velmi vzdálené skutečné účinnosti takových instalací. Mnohem zajímavější je myšlenka okamžitého štěpení oxidu uhličitého na molekulu uhlíku C a O.2. V roce 2014 Science zveřejnila techniku pro syntézu kyslíku z CO2 působením ultrafialových laserů. O pět let později přišel Caltech s nápadem urychlit a narazit molekuly oxidu uhličitého na inertní povrchy, jako je zlatá fólie. V důsledku tohoto barbarského zacházení se oxid uhličitý štěpí na molekulární kyslík a uhlík, tedy saze. Jenže zatím mají takové techniky k technologické dokonalosti daleko a NASA se musí spokojit se zařízeními typu MOXIE.
"Smyslové orgány" roveru. Zdroj: mars.nasa.gov
Generátor kyslíku MOXIE. Zdroj: mars.nasa.gov
Druhou zajímavou vychytávkou pro rover je PIXL, určený ke skenování okolí pomocí rentgenu. Zařízení provádí dálkové testování půdy na chemikálie a prvky, které mohou být markery živých bytostí. Vývojáři tvrdí, že PIXL je schopen rozpoznat více než 26 chemických prvků. Podobný úkol plní multifunkční skener SuperCam, schopný určit atomové a molekulární složení hornin ze sedmi metrů. K tomu je vybaven laserem a vysoce citlivými infračervenými senzory.
Shora dolů: RIMFAX, SHERLOC a SuperCam. Zdroj: mars.nasa.gov
A to není vše. Rozbor na přítomnost stop života provádějí „kriminalisté“ SHERLOC a WATSON. SHERLOC pracuje v ultrafialovém pásmu a ohmatává okolní horniny laserem. Princip je velmi podobný práci pozemského detektiva hledajícího biologické důkazy pomocí UV baterky. WATSON zase zachycuje vše, co se děje na kameru. Dvojice senzorů spolu s „rentgenovým“ PIXL je umístěna na konci ramene-manipulátoru roveru.
Perseverance nemá vrták na průzkum marťanského nitra. K tomuto účelu slouží radarový skener RIMFAX, který je schopen „prohlédnout“ Mars až do hloubky 10 metrů. Georadar bude mapovat podkladový povrch a také hledat nánosy marťanského ledu.
Mars rover s vrtulníkem
Hlavním „show-stopperem“ Perseverance nejsou výše popsané supergadgety a dokonce ani jaderná elektrárna, ale první v příběhy letadla pro Mars. Po přistání v marťanském kráterovém jezeře vezl rover pod svým břichem miniaturní koaxiální vrtulník. V nejlepších tradicích americké kosmonautiky bylo jméno pro vrtulník vybráno soutěží a tím nejlepším se stal Ingenuity (Ingenuity). Napsal Waniza Rupani, žákyně 11. třídy z Northportu.
Tak vidí umělci NASA první let marťanského vrtulníku. Zdroj: mars.nasa.gov
Koaxiální vynalézavost. Zdroj: mars.nasa.gov
Vrtulník nenese žádné vědecké vybavení. Jeho hlavním úkolem je demonstrovat potenciální možnost letu v atmosféře Marsu, která se skládá téměř výhradně z oxidu uhličitého. Atmosféra rudé planety má podobnou hustotu jako zemská, ale gravitace je 2,5krát menší. Letoun táhne 1,8 kilogramu a je vybaven relativně malými vrtulemi na svou hmotnost (rychlost otáčení - 2537 ot./min) - bonusy marťanské gravitace. Obrovské teplotní rozdíly na povrchu planety však donutily inženýry postavit na vrtulníku složitý systém tepelné ochrany. První let Ingenuity je naplánován nejdříve na 8. dubna a celý testovací program by měl být dokončen do měsíce. Vrtulník je na jedno použití - po testování zůstane na Marsu jako mimozemský odpad. Vytrvalost se také časem promění v mrtvý kus drahých slitin, ale její životní cyklus je mnohem delší.
Perseverance odhodí krabici vrtulníku. Zdroj: mars.nasa.gov
Navrhované „letiště“ pro Ingenuity a letový program. Zdroj: mars.nasa.gov
Předpokládá se, že Perseverance shodí svůj satelit v ochranném obalu ve tvaru kytary, vrátí se o pár desítek metrů a na dálku spustí testovací letový program. Vrtulník bude muset obletět rover, aniž by opustil oblast pozorování kamer a skenerů. Nejtěžší je přežít první chladnou marťanskou noc pro miniaturní vrtulník. Pokud čtete materiál před 8. dubnem 2021, pak se marťanský rover právě pohybuje směrem k letišti předem vybranému pro start Ingenuity.