Mars 2020

by Dr. Jozef Kozár · Published June 18, 2020 · Updated January 27, 2024

V mojom predchádzajúcom príspevku me sa pozreli na dôvody skúmania Marsu, opísali sme si, ako bude prebiehať pristávanie v rámci nadchádzajúcej misie NASA Mars 2020. Teraz sa však pozrime na to podstatné – na jednotlivé časti misie, resp. na robotických “členov” posádky misie Mars 2020.

Tip:

[EN] The English version of this article you can find here.

Misia NASA Mars 2020 pozostáva z troch jednotlivých komponentov, ktoré tvoria letovú sústavu. Samozrejme táto sústava ako taká nemá v podstate žiadny konkrétny cieľ v rámci vedeckého bádania. Jej úlohou je dopraviť k Marsu dva hlavné komponenty, ktorých úlohou je realizácia samotnej planetárnej misie. Ale pekne po poriadku.

Cruise Stage

Prvým komponentom misie je tzv. “cruise stage”, teda tzv. “cestovný stupeň”. Tento zabezpečuje samotnú dopravu na miesto určenia – tzv. medziplanetárny let, počas ktorého nielen chráni robotickú “posádku” vnútri, ale zabezpečuje aj samotnú navigáciu a spätnú komunikáciu s riadiacim strediskom na Zemi.

Mars 2020 “Cruise Stage” – letová konfigurácia tesne pred zložením. (NASA/JPL-Caltech)

Navigáciu a určovanie presnej polohy na letovej trajektórii (heliocentrická transferová) realizuje pomocou špeciálnych senzorov detekujúcich neustálu polohu známych hviezd a Slnka a súvisiacu pozíciu cestovného stupňa voči tejto zistenej polohe. Niekedy sa môže stať, že samotný cestovný stupeň (pokojne ho pre zjednodušenie vysvetlenia nazvime v tejto letovej fáze ako “kozmická loď”) vybočí z presného kurzu. Letová fáza trvá niekoľko mesiacov a vdzialenosť, ktorú kozmická loď musí prekonať po presne stanovenej trajektórii je takmer 515 miliónov kilometrov. Preto prípadné vybočenie z kurzu (vychýlenie z trajektórie) nie je ničím nezvyčajným a počíta sa s ním. V tomto prípade nastupuje ďalšia funkcia cestovného stupňa a tou je schopnosť opráv kurzu – tzv. “korekčné manévre”. Pre tento účel má k dispozícii cestovný stupeň niekoľko hliníkových nádrží s hydrazínom (raketové palivo). Ich celková kapacita je 31 kilogramov, preto majú kontrolóri misie v riadiacom centre možnosť vykonať korekciu kurzu len šesťkrát v priebehu celého letu k Marsu. Cestovný stupeň má ešte jednu ďalšiu nezastupiteľnú úlohu a tou sú jeho palubné kontrolné systémy, ktoré zabezpečujú pravidelné kontroly celého systému vrátane systémov robotickej posádky – rovera a ďalších systémov na palube. Cestovný stupeň disponuje dvoma samostatnými anténami, určenými na komunikáciu so Zemou. Samotná komunikácia nie je samozrejme priama, pretože poloha riadiaceho centra na Zemi sa voči kozmickej lodi mení a nie vždy je v priamej rádiovej viditeľnosti. Z tohto dôvodu sa využíva sieť veľkých pozemných rádiových antén, rozmiestnených po celej Zemi – tzv. “Deep Space Network”. Takto je zabezpečený nepretržitý kontakt s misiou a vzdialená kontrola všetkých palubných systémov a potrebnej telemetrie (letových dát). Antény systému “NASA Deep Space Network” sú rozmiestnené na Zemi vo vzdialenosti približne 120 stupňov na troch miestach – Goldstone v Kalifornskej púšti, neďaleko Madridu v španielsku a neďaleko Canberry, hlavného mesta Austrálie.

Rover Perseverance

Dostali sme sa k robotickej “posádke” misie Mars 2020. Prvou a najdôležitejšou časťou misie je samotný rover Perseverance spolu so systémom EDLS (Entry, Derscent and Landing System, čiže systém vstupu do atmosféry, klesania a pristátia). Rover Perseverance sa na prvý pohľad podobá na svojho predchodcu Curiosity. Curiosity však nedisponovala niekoľkými technologickými vymoženosťami oproti jej mladšej “sestre” Perseverance.

Rover Perseverance v priestoroch JPL. (NASA/JPL-Caltech)

Napríklad na Curiosity sme sa “naučili” ako je asi najlepšie pri takto ťažkej mobilnej sonde vyrobiť tie správne systémy zabezpečujúce jej mobilitu po povrchu Marsu. Ide napríklad o kolesá. V prípade Curiosity sa celkom rýchlo opotrebovávali a doteraz dochádza k ich poškodeniu. Perseverance ich má teda iné. Ich materiál bol zmenený, boli pridané vrstvy titánu a taktiež ich rozmer sa zmenil.

MSL Curiosity a poškodenie jedného z kolies. Zdroj NASA/JPL-Caltech.

Na palube má celkom sedem vedeckých prístrojov, 23 kamier a dva špeciálne mikrofóny. Hmotnosť Perseverance je 1025 kg, čo je viac oproti Curiosity, ktorej hmotnosť je 899 kg. Energiu nebude Perseverance získavať pomocou solárnych článkov, ale rovnako ako Curiosity, bude využívať nukleárny zdroj energie – palubný rádioizotopový termoelektrický generátor používajúci ako zdroj 4,8 kilogramu plutónia (oxid plutoničitý). Perseverance bude mať na svojej palube taktiež novinku – bude zbierať vzorky regolitu (pôdy na Marse), ktoré bude ukladať do návratových kapsúl. Je predpokladom (skôr plánom), že tieto budú neskôr inou misiou vyzdvihnuté a doručené na Zem. Jednou z najnovších technologických vychytávok je samostatný lietajúci vrtuľový systém.

Ingenuity

Tento je naším ďalším robotickým členom posádky. Ako som spomenul v predchádzajúcom odstavci, ide o samostatný lietajúci vrtuľový systém. Tento prvý “Marťanský” vrtuľník je v podstate technologickým testovacím zariadením, pomocou ktorého zistíme možnosti využitia lietajúcich sond a iných technologických zariadení na Marse pre jeho budúce skúmanie. Atmosféra Marsu sa totiž oproti tej pozemskej zásadne líši najme svojou hustotou, atmosférickým tlakom a samozrejme aj zložením. Bude preto veľmi zaujímavé zhodnotiť výsledky tohto technologického experimentu. Samotné predpokladané letové schopnosti tohto zariadenia sú limitované: maximálna výška letu 5 m (nad povrchom), maximálna letová rýchlosť 10 m/s (horizontálna) a 3 m/s (vertikálna), dolet 300 m, možný čas letu je 90 sekúnd denne. Samotná prevádzka je odhadovaná na 1 alebo viac letov v rámci 30 dní. Energeticky bude toto zariadenie zásobované solárnym článkom a palubnými elektrickými článkami. Bude disponovať rôznymi senzormi a palubnou kamerou, ktorá by mala umožniť preskúmanie okolitého terénu z výšky.

Ingenuity v zloženom stave. Podrobnejšie sa na toto zariadenie pozrieme v budúcich príspevkoch. (NASA/JPL-Caltech)

Takmer každá robotická misia NASA má na palube niekoľko pamäťových prvkov s nahratými menami dobrovoľníkov z radov ľudí. Má ich na svojej palube aj Perseverance.

Mená dobrovoľníkov sú nahraté na týchto médiách. (NASA/JPL-Caltech)

Dnešná doba poznačená globálnou pandémiou sa odzrkadlila aj na misii Mars 2020. Na palube Perseverance ja pripevnená plaketa na počesť všetkých zdravotníkov a tých, ktorí pomohli pri zvládaní pandémie.