- Mówi kapitan, wylądowaliśmy w Dolinie Marinerów, witamy na Marsie. Mamy słoneczny sol. Temperatura odczuwalna -43 stopnie Celsjusza, ciśnienie 610 Pa, grawitacja 0,3 ziemskiej, poziom dwutlenku węgla 95%, prędkość wiatru 40 m/s. Kołujemy na lotnisko im. Stanisława Lema. Prosimy o przygotowanie paszportów i deklaracji celnych. Skafandry ochronne znajdują się pod każdym siedzeniem. W imieniu załogi dziękuję za wybór naszych linii i życzę udanego pobytu.
Możliwe, że tak w przyszłości będzie wyglądał komunikat pilota międzyplanetarnych linii lotniczych, którymi polecimy na urlop na Marsa. Żeby snuć plany najpierw trzeba zbadać, czy w takich warunkach można się osiedlić. Aby to sprawdzić 4 sierpnia 2007, z Przylądka Canaveral (USA), wyruszył jeden pasażer. To lądownik zaprojektowany przez naukowców z NASA i współpracujących laboratoriów. Nazywa się PHOENIX, ponieważ jest odrodzeniem zaniechanego programu Mars Surveyor z 2001, wspartym o doświadczenie i wyniki badań misji Mars Polar Lander.
25 maja tego roku dotarł na powierzchnię Czerwonej Planety. W ciągu 10-miesięcznej podróży przebył ponad 680 mln kilometrów, żeby zmierzyć się z najtrudniejszym jak dotąd wyzwaniem postawionym robotowi: odnaleźć nie ślady, lecz dowody na istnienie życia na Marsie. Ma także zebrać informacje przydatne do przygotowania załogowych wypraw na sąsiednią planetę.
PIERWSZA FAZA
Lądowanie wyglądało inaczej niż zwykle. Dotychczas łaziki lądowały opakowane w poduszki, napełniane gazem po wejściu w atmosferę. Przy zderzeniu z powierzchnią całość odbijała się kilka razy jak piłka, aż do całkowitego zatrzymania.
PHOENIX ma średnicę 1,5 m i wysokość 2,2 m. Przy masie 410 kg system poduszek byłby zbyt ciężki i zajmowałby zbyt dużo miejsca. Dlatego lądownik został wyposażony w silniki pulsacyjne, pozwalające na pionowe lądowanie. Takie rozwiązanie zostało z powodzeniem wykorzystane w sondach Viking w 1976.
Procedura lądowania przewidywała parę manewrów. Na wysokości 125 km nad powierzchnią planety nastąpiło ustalenie trajektorii wchodzenia w atmosferę kapsuły z lądownikiem. W tym momencie rozpoczął się najtrudniejszy etap misji. W ciągu paru chwil cały trud naukowców mógł pójść na marne. Mogli tylko czekać, ponieważ sterowanie lądownikiem odbywa się za pomocą statków Mars Reconnaissance Orbiter i Mars Express, pozostających na orbicie Marsa. Na Ziemi sygnały były odbierane przez radioteleskop Green Bank (w stanie Wirginia), zbudowany specjalnie do poszukiwania substancji organicznych w Kosmosie. Ma średnicę ponad 100 m.
Wytracając prędkość PHOENIX wchodził w marsjańską atmosferę. Temperatura osłony wzrosła do 1400 stopni Celsjusza. W środku musiała pozostać temperatura zbliżona do pokojowej. Na wysokości 12,6 km pojazd otworzył dodatkowe spadochrony. Po 15 sekundach odrzucił osłonę termiczną. Zaraz później wysunął nogi do lądowania i nastąpiła aktywacja radaru. W tym czasie komputer 10 razy na sekundę zbierał dokładne pomiary wysokości, prędkości poziomej i prędkości opadania. Ta ostatnia wynosiła 56 m/s.
Wysokość 1 km. Odrzucenie górnej części kapsuły i połączonych z nią spadochronów. Włączenie silników hamujących pół sekundy później.
30 metrów nad powierzchnią prędkość pozioma wynosiła już 2,4 m/s. Ostatnie sekundy. Ciąg silników pozwala na miękkie i spokojne lądowanie. Zaraz po zetknięciu nóg z powierzchnią Marsa silniki zostały wyłączone. Łączność z lądownikiem była utrzymywana tylko przez minutę, aby PHOENIX mógł się zameldować. Tak kończy się pierwsza faza misji. Informacja o tym, że lądowanie przebiegło dokładnie tak, jak zaplanowali naukowcy, dotarła do Ziemi dopiero po 15 minutach ze względu na dużą odległość. Nastąpiła półtoragodzinna przerwa w komunikacji.
PIERWSZE ZDJĘCIA
W tym czasie PHOENIX musiał zregenerować siły. Po opadnięciu pyłu wzbitego przy lądowaniu rozwinął dwie tarcze paneli słonecznych, aby naładować baterie. Są ustawione na wschód i zachód, aby uzyskać jak największe nasłonecznienie. Następnie wysunął kamerę i zrobił pierwsze zdjęcia. Po wznowieniu komunikacji przesłał je na Ziemię razem z raportem o stanie urządzeń pokładowych. Wtedy naukowcy i widzowie transmisji mogli wreszcie odetchnąć. Wszystko działało poprawnie.
Pierwsze zdjęcia przedstawiały poszczególne elementy lądownika. Było to potwierdzenie stanu urządzeń. Następnie doszedł widok powierzchni. Przedstawiał piękne pustkowie, usiane wieloma małymi kamieniami.
MIEJSCE LĄDOWANIA
Miejsce lądowania ma współrzędne 68 na północ i 224 na wschód. Na Marsie podaje się tylko współrzędną wschodnią, zgodnie z systemem planetocentrycznym. Południk zerowy znajduje się w Sinus Meridiani (Zatoka Południkowa). Na początku XIX wieku był to punkt służący astronomom do wyznaczenia prędkości obrotowej planety. Później stał się punktem odniesienia do tworzenia pierwszych map Marsa, a w XX wieku został ustanowiony południkiem zerowym dla orientacji sond lecących na Czerwoną Planetę. Niestety, punkt jest tak mały, że sonda Mars Global Surveyor, odnalazła go dopiero, przelatując nad nim 10 raz. Mimo to ten system stosuje się do określenia geograficznych współrzędnych lądowania sond.
Miejsce lądowania PHOENIXA w odniesieniu do Ziemi jest to rejon północnej Kanady. W 2002 Mars Oddysey badając próbki podłoża odkrył, że w tym rejonie powierzchnia zawiera aż 30-60% lodu na niewielkiej głębokości. Jeśli kiedyś na Marsie była wyższa temperatura, woda mogła występować tam w postaci ciekłej. O tym, że tak było, wiemy z obserwacji powierzchni planety. Widać ogromne obszary o wyżłobieniach przypominających koryta rzek. Jednym z zadań PHOENIXA jest zbadanie zmian marsjańskiego klimatu.
PROGRAM
Rozeznanie i przygotowanie wszystkich przyrządów trwało tydzień. Dopiero wtedy PHOENIX mógł rozpocząć swoją misję - odnalezienie odpowiedzi na pytanie o pochodzenie wody na marsjańskim biegunie i poszukiwanie dowodów na istnienie czynników mogących podtrzymywać życie.
Do dyspozycji ma całą stację badawczą do analizy próbek. Łączna masa przyrządów to 59 kg.
Najważniejszym elementem lądownika jest dwumetrowe ramię sterowane przez komputer pokładowy. Wyglądem przypomina łopatę koparki z przegubem pozwalającym na ruch o trzech stopniach swobody. Służy do wykopywania próbek gruntu. Tak jak na Ziemi, na różnych głębokościach znajdują się warstwy z kolejnych okresów geologicznych. Zasięg ramienia pozwala na penetrację podłoża do głębokości pół metra. Kły kruszą powierzchnię, a łopatka zgarnia próbki, sprawdzając ich masę, temperaturę i przewodność elektryczną. Następnie dostarcza je do analizatorów znajdujących się na pokładzie robota. Badają skład chemiczny, kwasowość i zawartość tlenu. Za pomocą mikroskopu komputer określa ziarnistość podłoża.
Ramię ma bezpośredni kontakt z podłożem, gdzie możliwe, że zachowały się ślady życia. Dlatego przed lotem ramię zostało dokładnie wyżarzone i zapieczętowane, aby zapobiec pomyłkom przy przedostaniu się ziemskich bakterii.
Podłoże będzie sprawdzane dokładnie warstwa po warstwie, aby nie przeoczyć żadnej z molekuł organicznego węgla lub minerałów, które mogłyby podtrzymywać życie.
Nad łopatką znajduje się małe pudełko. To kamera, która przesyła na Ziemię kolorowe obrazy wykopanych próbek. Naukowcy mogą na bieżąco oceniać zawartość materiału m.in.: po jego barwie. Budową przypomina zwykły aparat fotograficzny. Różnicą są dwa silniczki: jeden nastawia ostrość od 11 mm do nieskończoności, a drugi otwiera przesłonę przeciwpyłową. Rozdzielczość przy największym powiększeniu to 23 mikrony na pixel.
PHOENIX codziennie dostarcza raport o pogodzie na Czerwonej Planecie. Ocena zmian klimatu odbywa się za pomocą pokładowej stacji meteorologicznej. Składają się na nią czujniki do pomiaru ciśnienia i temperatury (zwykłe termopary), a także LIDAR, czyli light detection and ranging instrument. Jest to urządzenie do badania zmian atmosferycznych i obiegu wody na Marsie. Wystrzeliwuje pionowo wiązkę laserową, która odbita od unoszącego się pyłu i kryształków lodu wraca do lądownika. Aparatura mierzy czas powrotu odbitych cząstek i na tej podstawie uzyskuje informacje o wielkości i rozmieszczeniu drobinek w atmosferze.
Dłuższe pomiary pozwolą na dokładne okreś-lenie procesu formowania chmur i obłoków pyłu zasnuwających powierzchnię Czerwonej Planety. Będzie je fotografował za pomocą kamery o zaawansowanym systemie optycznym. Na podstawie zdjęć terenu utworzy mapę powierzchni wraz z trójwymiarowym modelem. Ustawiając kamerę pod Słońce sfotografuje atmosferę, co pozwoli określić gęstość pyłów i ruchy pary wodnej. Lądownik odwróci kamerę również na siebie, aby ocenić, w jakim stopniu panele słoneczne zostały pokryte przez naleciały kurz. Ta informacja jest bardzo przydatna do zrozumienia procesów erozyjnych zachodzących na Marsie.
Na wykonanie zadań PHOENIX ma 90 marsjańskich dni, czyli 90 soli (1 sol jest dłuższy od ziemskiego dnia o ok. 40 minut). Później na tej szerokości geograficznej Słońce zachodzi coraz wcześniej. Oznacza to coraz mniej energii dostarczanej do zasilania.
Przez 3 miesiące stale będą napływać wyniki badań. Tymczasem w przygotowaniu jest już następna misja. Jej start zaplanowano na koniec 2009.
STUDENCKI ŁAZIK MARSJAŃSKI
Na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej nie chcemy tyle czekać! Już teraz bierzemy udział w projekcie studenckiego łazika marsjańskiego. Skarabeusz to pojazd zbudowany na konkurs University Rover Challenge, organizowany w Stanach Zjednoczonych na pustyni w stanie Utah, niedaleko od zasymulowanej bazy marsjańskiej. Konkurs ma zachęcić młodzież do zastanowienia się nad problemami, z którymi musi się zetknąć łazik.
Robot musi poradzić sobie w czterech konkurencjach: geologicznej, biologicznej, ratunkowej i konstrukcyjnej. Musi zbadać próbki gruntu, wkręcać śrubki i dowieźć apteczkę rannemu kosmonaucie. Istotnym kryterium oceny robotów jest łatwość i niski koszt wykonania. Najlepsze rozwiązania mogą zostać wykorzystane w prawdziwym pojeździe. Przy budowie niektórych podzespołów PHOENIXA też pracowali studenci.
- Pasażerowie odlatujący w kierunku Ziemi proszeni są o udanie się do cleanroomu nr 10!
Możliwe że w przyszłości, lecąc na urlop na Marsa, znajdziecie ten artykuł w kieszeni pochylającego się w waszą stronę fotela pasażera z przodu. Będzie należał do zbioru: historia lotów międzyplanetarnych, czyli od pierwszego lotu braci Wright do turystyki kosmicznej.
(Wszystkie obrazy pochodzą ze strony internetowej www.nasa.gov)
