Mars 2020

Mars 2020 je planetárna misia americkej agentúry NASA, ktorej sonda nesie sofistikovaný rover pomenovaný Perseverance (Vytrvalosť) a malý vrtuľový dron Ingenuity (Vynaliezavosť). K pristátiu na Marse došlo 18. februára 2021 v kráteri Jezero, o ktorom sa vedci domnievajú, že bol v minulosti zaplavený vodou. Misia je plánovaná najmenej na jeden marťanský rok (687 dní), teda asi dva pozemské roky.

Na vynesenie sondy zo vzletovej rampy SLC-41 kozmodrómu Cape Canaveral Air Force Station bola využitá nosná raketa Atlas V vo verzii 541, teda s aerodynamickým krytom s priemerom , štyrmi pomocnými štartovými stupňami s motormi AJ-60A a horným stupňom Centaur s jedným motorom RL10C.

Ciele misie 
Misia Mars 2020 má za úlohu hľadať na červenej planéte známky možného minulého života, ale aj zhromažďovať údaje o jej klíme a geológii. Jej cieľom je tiež vyskúšať nové technológie pre prípadné budúce ľudské prieskumné výpravy na túto planétu. A tiež v miestnych podmienkach overiť technológiu, pomocou ktorej sa dá z oxidu uhličitého získať kyslík.

Rover Perseverance má zároveň zhromažďovať vzorky tamojších hornín a pôdy, ktoré by v budúcnosti mali byť prepravené na Zem. Perseverance by mal nazbierať vzorky hornín a uložiť ich do trubičiek, ktoré v budúcnosti vyzdvihne iný rover, ktorého štart sa uskutoční najskôr v roku 2026. Toto chce NASA uskutočniť v rámci misie nazvanej Mars Sample Return (MSR). Na prepravu vzoriek z povrchu Marsu použije malú nosnú raketu s tuhými pohonnými látkami, ktorá nesie označenie MAV (Mars Ascent Vehicle).

Vybavenie

Perseverance 

Perseverance je zdokonalenou replikou roveru Curiosity. V porovnaní so svojím predchodcom má robustnejšie hliníkové kolesá s priemerom  a o 17 % vyššiu celkovú hmotnosť . Jeho robotické rameno je dlhé . Je vybavený siedmimi vedeckými prístrojmi, kamerami a dvoma mikrofónmi a jeho poslaním bude pátranie po stopách marťanského prehistorického života. Bude schopný vŕtať do povrchu Marsu a odoberať vzorky pôdy a hornín. Je vybavený zariadením MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment), ktoré je určené na výrobu kyslíku z oxidu uhličitého. Podľa NASA je to jej zatiaľ najväčšie a najsofistikovanejšie vozidlo pre prieskum Marsu.

Pohon roveru bude zabezpečovať plutóniový rádioizotopový termoelektrický generátor MMRTG (Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator). Generátor má hmotnosť  a obsahuje  oxidu plutoničitého ako zdroja stáleho tepla, ktoré sa bude meniť na elektrinu. MMRTG bude na začiatku misie produkovať približne 110 wattov elektrickej energie, pričom každým rokom poklesne táto produkcia o niekoľko percent. Prevádzková životnosť generátora je odhadovaná na 14 rokov a agentúre NASA ho poskytlo americké ministerstvo energetiky. Na rozdiel od solárnych panelov poskytuje MMRTG inžinierom značnú flexibilitu pri obsluhe prístrojov rovera aj v noci, počas prachových búrok ako aj počas zimného obdobia. Prebytočné teplo z generátora bude udržovať prístroje a systémy rovera na ich správnych prevádzkových teplotách.

Súčasťou pohonného systému sú aj dve lítium-iónové nabíjateľné batérie, ktoré pokryjú zvýšené nároky vozidla aj v čase, keď jeho potreba energie dočasne prekročí stabilnú úroveň elektrického výkonu MMRTG (počas niektorých vedeckých aktivít môže požadovaný výkon stúpnuť až na 900 wattov). Tieto dve batérie vážia spolu  a každá z nich má kapacitu približne 43 ampérhodín.

Perseverance disponuje celkom 23 kamerami, čo je najviac zo všetkých roverov, ktoré boli doteraz na Mars poslané. Vytvoria pôsobivé panoramatické snímky, ale okrem toho majú aj schopnosť odhaľovať prekážky, študovať atmosféru a pomáhať vedeckým prístrojom. Vytvoria zábery zo zostupu k Marsu a vôbec prvýkrát aj snímky z vystrelenia padáku na cudzej planéte. K tým najdôležitejším kamerám patria tieto:

 Vylepšené inžinierske kamery – farebné kamery s vyšším rozlíšením (20 megapixelov) a širším zorným poľom, než aké majú inžinierske kamery na roveri Curiosity. Kamery navyše budú schopné redukovať pohybovú neostrosť, takže budú môcť robiť snímky aj keď bude rover v pohybe.
 Mastcam-Z – dvojica kamier, ktoré sú najdokonalejším párom „očí“, aký kedy ľudstvo poslalo na Mars. Tento prístroj bude napríklad disponovať zoomovacím schopnosťami novej generácie, ktorá má uľahčiť tvorbu 3D snímka. Operátori vozidla, ktorí budú starostlivo plánovať trasu každej jazdy a každý pohyb robotickej paže, si prezrú tieto 3D snímky pomocou špeciálnych 3D okuliarov, aby mohli lepšie vidieť terén na Marse. Kamery sú namontované na stožiari roveru v úrovni očí osoby vysokej 2 metre. Sú od seba vzdialené . Obe je možné zazoomovať na rovnakú úroveň a potom „jedným stlačením spúšte“ vyhotoviť dve fotky, z ktorých sa dá priamo vytvoriť 3D obrázok. Tieto kamery však nebudú slúžiť len pre hľadanie najbezpečnejšie cesty. Mastcam-Z pomôže geológom vytipovať vedecky zaujímavé objekty a celkovo lepšie porozumieť okolitej krajine, v ktorej sa budú odoberať vzorky. Tento kamerový systém ponúkne vedcom doslova nadľudský pohľad na krajinu v rôznych vlnových dĺžkach vrátane tých, ktoré ľudské oko nevidí. Prehliadka terénu treba v ultrafialovej alebo infračervenej časti spektra môže odhaliť miesta dopadov meteoritov, alebo farebné rozdiely naznačujúce že by si dané miesto zaslúžilo bližšiu analýzu ďalšími prístrojmi. Kamery môžu tiež snímať nebo červenej planéty vrátane slnka a mesiacov Marsu.
 SuperCam Remote Micro-Imager (RMI) – kamera, ktorá poskytne najvyššie rozlíšenie, bude farebná a pôjde o vylepšenie prístroja ChemCam z roveru Curiosity.
 CacheCam – bude sledovať, ako sa vzorky hornín ukladajú do tela roveru.
 Kamery pre vstup do atmosféry, zostup a pristátie: Sedem kamier, ktoré budú zaznamenávať proces vstupu zostavy do atmosféry Marsu a prinesú historicky prvé zábery z vystrelenia padáku mimo Zeme.
 Lander Vision System Camera – použije počítačový náhľad na riadenie pristátia, ku ktorému využije technológiu zvanú terrain relative navigation (relatívna navigácia podľa terénu).
 SkyCam – zostava prístrojov študujúcich počasie bude obsahovať aj kameru mieriacu k oblohe, ktorej úlohou bude sledovať oblačnosť a ďalšie atmosférické javy.
 Jedna kamera bude uložená v tele roveru, kde bude dohliadať na ukladanie vzoriek do puzdra, ktoré sa neskôr položí na povrch planéty, kde ho vyzdvihnú budúce misie.

Kľúčovým systémom roveru je odberný mechanizmus Bit Carousel. Ten obsahuje 9 vrtákov, ktorými bude odoberať horniny a regolit. Následne sa o spracovanie vzoriek postará Adaptive Caching System. Súčasťou systému je aj rameno Sample Handling Arm, ktoré bude manipulovať s trubicami pre uloženie vzoriek.

Na konci robotického ramena sa nachádza zariadenie SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals). To bude pomocou ultrafialového laseru analyzovať drobné zrnká piesku. Pri tejto činnosti mu bude pomáhať WATSON, čo je kamera, ktorá dokáže vyhotoviť detailné snímky textúr kameňov. Spoločne potom táto dvojica preštuduje povrchy kameňov, zmapuje prítomnosť niektorých minerálov a organických molekúl, ktoré na Zemi predstavujú základné kamene života. Vďaka prístroju SHERLOC bude navyše možné navrhnúť skafandre, ktoré by mali odolať podmienkam na Marse, až sa raz ľudia vydajú k červenej planéte. Perseverance prinesie na Mars päť kúskov látok pre skafandre a materiálu pre helmy, ktoré vyvinuli odborníci z Johnsonovho strediska. SHERLOC má sledovať, ako sa tieto vzorky menia v priebehu času v drsných podmienkach červenej planéty. Návrhári skafandrov tak budú mať lepšiu predstavu o tom, ako tieto látky postupne degradujú a umožní im to vyvinúť bezpečný skafander pre budúcu ľudskú posádku.

Ingenuity 

Ingenuity je solárny vrtuľník s hmotnosťou , ktorý bol uložený na bruchu roveru Perseverance. Je vybavený dvomi protibežnými vrtuľami z uhlíkových vlákien s priemerom , ktoré musia rotovať rýchlosťou až 2 400 ot./min, aby bol vrtuľník schopný letu v riedkej atmosfére Marsu so 100 až 150-krát nižším tlakom na úrovni povrchu než v prípade zemskej atmosféry. Užitočným zaťažením sú kamery s vysokým rozlíšením, jedna smerujúca horizontálne, druhá nadol pre navigáciu a prieskumy terénu a komunikačný systém na prenos údajov do vozidla Perseverance. Primárnou úlohou Ingenuity sú letové skúšky, v priebehu 31 pozemských dní má vrtuľník zrealizovať päť riadených letov. Údaje získané počas týchto letových testov pomôžu pri vývoji ďalšej generácie marťanských vrtuľníkov. Ak by sa potvrdilo, že helikoptéra je schopná úspešne lietať v atmosfére Marsu, budúca misia by z tohto úspechu mohla čerpať a získať tak inteligentného prieskumníka okolia. Nápomocné by marťanské drony mohli byť aj prípadným budúcim ľudským posádkam.

Misia 

Štartovacie okno, keď boli Zem a Mars v optimálnej polohe pre cestu na Mars, sa otvorilo 17. júla 2020 a trvalo do 15. augusta 2020. Raketa Atlas V 541 s roverom Perseverance vyštartovala 30. júla 2020 o 11:50 UTC.

Pristátie roveru na na povrchu červenej planéty prebehlo 18. februára 2021 o 21:44 SEČ a nebolo vôbec jednoduché. Kvôli oneskoreniu signálu zo Zeme muselo všetko prebiehať automaticky. Sonda s roverom Perseverance bola vybavená tepelným štítom a trením o atmosféru prišla o väčšinu rýchlosti. Potom sa rozvinul padák s hmotnosťou 88 kilogramov. Jeho úlohou bolo spomaliť najťažší náklad, aký kedy na Marse pristával – samotný rover Perseverance váži 1025 kilogramov. Pôjde o spomalenie z rýchlosti Mach 1,7 na približne /h. Padák je vyrobený z nylonu, Technory a kevlaru. Bol vložený do hliníkového valca s priemerom 50 centimetrov – padák v ňom bol tak tesne natlačený, že jeho hustota bola porovnateľná s dubovým drevom. K jeho vystreleniu došlo vo výške 11 kilometrov nad povrchom Marsu a počas pol sekundy sa rozvinul na priemer 21,5 metra. V tretej fáze brzdenia sa využila špeciálna plošina s brzdiacimi motormi, ktorá sa nachádzala nad roverom Perseverance. Úlohou motorov bolo znížiť rýchlosť na nulu. Následne bol rover pomocou lán vysadený na povrch. Hneď ako pristál, laná sa uvoľnili a plošina odletela preč.

Misia bude skúmať kráter Jezero s priemerom 45 kilometrov. Vedci predpokladajú, že pred 3,9 až 3,5 miliardami rokov bol kráter asi  hlbokým jazerom, do ktorého privádzala vodu veľká rieka. Vedci dúfajú, že rieka tam po celé veky ukladala veľa usadenín, v ktorých môžu byť dodnes zachované organické molekuly a ďalšie známky mikrobiálneho života. Sedimenty môžu obsahovať uhličitany a hydratovaný oxid kremičitý, o ktorých je známe, že uchovávajú mikroskopické fosílie na Zemi po miliardy rokov. Misia je naplánovaná 1 marťanský rok, čo predstavuje 687 pozemských dní.

Celá misia bude stáť asi 2,1 miliardy amerických dolárov, čo výrazne viac ako sa pôvodne očakávalo. V decembri 2012 boli celkové náklady odhadované na 1,5 miliardy.

Prepravu zozbieraných vzoriek na Zem by mala následne zabezpečiť misia Mars Sample Return (MSR). Vzorky prinesie kozmická loď Earth Return Orbiter vyvíjaná vesmírnou agentúrou ESA. Earth Return Orbiter má odštartovať na rakete Ariane 64 v roku 2027 a doraziť k Marsu v roku 2029, pričom sa pomocou iónového pohonu a samostatného chemického pohonného systému postupne dostane na správnu obežnú dráhu tejto planéty. Tu sa stretne s dvojstupňovou raketou Mars Ascent Vehicle (MAV), ktorá dopraví vzorky z povrchu Marsu na obežnú dráhu. MSR sa so vzorkami vráti na Zem v roku 2033.

Referencie

Iné projekty

Externé odkazy 
 Oficiálna stránka

Prieskum Marsu
Planetárne sondy
Planetárne vozidlá
Prebiehajúce misie
Kozmonautika v 2020
Kozmonautika v 2021
NASA