Łazik „Martian Chronicles” Wytrwałość
Wytrwałość łazika. Źródło: mars.nasa.gov
Poprzednicy
Pierwszym łazikiem, który z powodzeniem wylądował na Marsie, był American Sojourner. W ramach programu Mars Pathfinder w 1997 roku pracował na planecie przez całe trzy miesiące, wielokrotnie blokując szacowany czas życia. Dla łazika nie było żadnych szczególnie trudnych zadań - sam fakt odnalezienia ziemskiego pojazdu robota na Czerwonej Planecie zrobił furorę na świecie. Mimo to Sojournerowi udało się przesłać wiele zdjęć Marsa, a także przeprowadzić proste badania meteorologiczne i geologiczne.
Ciekawość łazika. Źródło: en.wikipedia.org
Dwa lata później NASA ponownie wysłała misję marsjańską w kosmos, mającą na celu szczegółowe zbadanie warunków glebowych i klimatycznych planety. Misja Mars Polar Lander zakończyła się niepowodzeniem - zstępujący pojazd rozbił się z nieznanych dotąd przyczyn. Na pokładzie statku kosmicznego zniknął również rosyjski radar laserowy (lidar), zaprojektowany do badania składu atmosfery.
Trzy pokolenia amerykańskich łazików. Źródło: en.wikipedia.org
Amerykanie weszli w XXI wiek jako niekwestionowani światowi liderzy w dziedzinie eksploracji Marsa i umocnili swój sukces w 2003 roku, uruchamiając program Mars Exploration Rover. Zgodnie z planem, planetę miały badać dwa łaziki - Spirit i Opportunity. Oba lądowniki wylądowały na powierzchni Marsa w styczniu 2004 roku, w odstępie 21 dni ziemskich. Konstrukcja Opportunity okazała się na tyle niezawodna i wytrzymała, że łazik pracował do czerwca 2018 roku.
Obecnie na Marsie pracuje 900-kilogramowy łazik Curiosity z radioizotopowym źródłem zasilania, który uderzył w planetę w sierpniu 2012 roku. Jego głównym zadaniem jest wiercenie i badanie próbek. W tej chwili misja została przedłużona bezterminowo.
Amerykanom wydawało się to za mało, a jeszcze wcześniej, w 2008 roku, na planecie pojawiła się niewielka stacja Phoenix, której jedną z misji było poszukiwanie życia pozaziemskiego. Urządzenie nie było przystosowane do ruchu, było stosunkowo tanie (400 mln dolarów) i żyło w stanie aktywnym zaledwie kilka miesięcy. Niemniej jednak Phoenix odkrył wodę na Marsie i przeprowadził prostą analizę chemiczną gleby.
Do wymiany stacjonarny robot- badaczowi, który jesienią 2008 roku odłączył się od komunikacji, zajęło to Amerykanom prawie dziesięć lat. Marsyjska stacja sejsmiczna z platformą wiertniczą InSight z NASA wylądowała na planecie w 2018 roku i do tej pory z powodzeniem wysyła wyniki badań na Ziemię.
Trajektoria lądowania Perseverance na Marsie. Źródło: mars.nasa.gov
Obecność jednego ruchomego i jednego stałego aparatu marsjańskiego wyraźnie nie wystarcza Amerykanom. Aby skonsolidować obecność na Marsie 18 lutego 2021 r., łazik Perseverance wylądował na powierzchni. I ma własny helikopter.
Czy na Marsie jest życie?
Przede wszystkim Perseverance to największy łazik, jaki do tej pory został rzucony na Czerwoną Planetę. Elon Musk katapultował kiedyś swój elektryczny roadster w kosmos, a NASA wysłała na Marsa łazik wielkości samochodu. Wytrwałość ma około 3 metry długości, 2,7 metra szerokości i 2,2 metra wysokości. W przypadku dość dużego łazika zastosowano ultra mocne i ultralekkie materiały, dlatego waga urządzenia w warunkach naziemnych ledwo przekracza tonę. W warunkach Marsa Perseverance waży dwa i pół raza mniej.
Moment lądowania łazika. Źródło: mars.nasa.gov
Wytrwałość przyniosła na Marsa takie urocze drobiazgi. Źródło: mars.nasa.gov
Uruchomienie tak złożonego i kosztownego projektu (ponad 3 miliardy dolarów) powinno być wsparte odpowiednim programem badawczym na Marsie. Aby usprawiedliwić wydane pieniądze, Amerykanie naraz wyposażyli łazika w kilka ciekawych gadżetów.
Przede wszystkim jest to modelowe urządzenie MOXIE do syntezy tlenu z dwutlenku węgla atmosfery marsjańskiej, którego udział sięga 93%. W teorii wszystko jest bardzo proste – od cząsteczki dwutlenku węgla CO2 odrywamy tlen atomowy i łączymy go z jednym z nich. Spaliny wytwarzają tlenek węgla i tlen cząsteczkowy, który jest całkiem oddychający.
Wcześniej w warunkach kosmicznych tlen był syntetyzowany przez elektrolizę wody, ale życie jednej osoby wymaga całego kilograma wody dziennie - ta metoda nie dotyczy Marsa. Krótko mówiąc, maszyna MOXIE kompresuje dwutlenek węgla, podgrzewa go do 800 stopni i przepuszcza przez niego prąd elektryczny. W rezultacie na anodzie ogniwa gazowego uwalniany jest czysty tlen, a na anodzie uwalniany jest tlenek węgla. Następnie mieszanina gazów jest schładzana, sprawdzana pod kątem czystości i wypuszczana do atmosfery marsjańskiej.
Oczywiście w odległej przyszłości tysiące takich generatorów będą przetwarzać marsjański dwutlenek węgla w atmosferę odpowiednią dla człowieka. Warto zauważyć, że ta technologia nie jest najbardziej postępowa. Jednak zgodnie z teorią z dwóch cząsteczek CO2 tylko jeden jest produkowany2. A to jest bardzo dalekie od rzeczywistej wydajności takich instalacji. O wiele ciekawszy jest pomysł natychmiastowego rozszczepienia dwutlenku węgla na węgiel C i cząsteczkę O.2. W 2014 roku Science opublikował technikę syntezy tlenu z CO2 pod działaniem laserów ultrafioletowych. Pięć lat później w Caltech wpadli na pomysł przyspieszenia i uderzenia cząsteczek dwutlenku węgla o obojętne powierzchnie, takie jak złota folia. W wyniku tej barbarzyńskiej obróbki dwutlenek węgla rozkłada się na tlen cząsteczkowy i węgiel, czyli sadzę. Ale jak dotąd takie techniki są dalekie od doskonałości technologicznej, a NASA musi zadowolić się urządzeniami typu MOXIE.
„Narządy zmysłów” łazika. Źródło: mars.nasa.gov
Generator tlenu MOXIE. Źródło: mars.nasa.gov
Drugim ciekawym gadżetem dla łazika jest PIXL, przeznaczony do skanowania okolicy za pomocą promieni rentgenowskich. Urządzenie przeprowadza zdalne badania gleby pod kątem substancji chemicznych i pierwiastków, które mogą być markerami organizmów żywych. Twórcy twierdzą, że PIXL jest w stanie rozpoznać ponad 26 pierwiastków chemicznych. Podobne zadanie wykonuje wielofunkcyjny skaner SuperCam, zdolny do określania składu atomowego i molekularnego skał z siedmiu metrów. W tym celu jest wyposażony w laser i bardzo czułe czujniki podczerwieni.
Od góry do dołu: RIMFAX, SHERLOC i SuperCam. Źródło: mars.nasa.gov
A to jeszcze nie wszystko. Analizę na obecność śladów życia przeprowadzają „kryminaliści” SHERLOC i WATSON. SHERLOC działa w zakresie ultrafioletu, wyczuwając otaczające skały za pomocą lasera. Zasada jest bardzo podobna do pracy ziemskiego detektywa szukającego dowodów biologicznych za pomocą latarki UV. Z kolei WATSON rejestruje wszystko, co dzieje się przed kamerą. Na końcu ramienia manipulatora łazika znajduje się para czujników wraz z „rentgenowskim” PIXL-em.
The Perseverance nie ma wiertła do odkrywania marsjańskiego wnętrza. W tym celu wykorzystywany jest skaner radarowy RIMFAX, zdolny „przejrzeć” Marsa do głębokości 10 metrów. Georadar zmapuje leżącą poniżej powierzchnię, a także będzie szukał złóż marsjańskiego lodu.
Łazik marsjański z helikopterem
Głównym „popisem” Perseverance nie są opisane powyżej supergadżety, ani nawet elektrownia atomowa, ale pierwsza w Historie samolot na Marsa. Po wylądowaniu w marsjańskim jeziorze kraterowym łazik niósł pod brzuchem miniaturowy współosiowy helikopter. W najlepszych tradycjach amerykańskiej astronautyki nazwa helikoptera została wybrana przez konkurencję, a Ingenuity (Ingenuity) stał się najlepszy. Napisane przez Wanizę Rupani, 11-klasistkę z Northport.
Tak artyści NASA widzą pierwszy lot marsjańskiego helikoptera. Źródło: mars.nasa.gov
Współosiowa pomysłowość. Źródło: mars.nasa.gov
Śmigłowiec nie jest wyposażony w sprzęt naukowy. Jego głównym zadaniem jest wykazanie możliwości lotu w atmosferze Marsa, która prawie w całości składa się z dwutlenku węgla. Atmosfera Czerwonej Planety ma gęstość podobną do ziemskiej, ale grawitacja jest 2,5 razy mniejsza. Samolot ciągnie 1,8 kg i jest wyposażony w stosunkowo małe jak na swoją wagę śmigła (prędkość obrotowa - 2537 obr./min) - premie marsjańskiej grawitacji. Jednak ogromne różnice temperatur na powierzchni planety zmusiły inżynierów do zbudowania złożonego systemu ochrony termicznej na śmigłowcu. Pierwszy lot Ingenuity zaplanowano nie wcześniej niż 8 kwietnia, a cały program testowy powinien zakończyć się w ciągu miesiąca. Helikopter jest jednorazowy - po testach pozostanie na Marsie jako obce szczątki. Wytrwałość w końcu zamieni się również w martwy kawałek drogich stopów, ale jego cykl życia jest znacznie dłuższy.
Perseverance upuszcza skrzynię helikoptera. Źródło: mars.nasa.gov
Proponowane „lotnisko” dla pomysłowości i programu lotu. Źródło: mars.nasa.gov
Zakłada się, że Perseverance zrzuci swojego satelitę do ochronnego pojemnika w kształcie gitary, cofnie się o kilkadziesiąt metrów i zdalnie uruchomi program lotu testowego. Śmigłowiec będzie musiał latać wokół łazika nie opuszczając obszaru obserwacji kamer i skanerów. Najtrudniej jest przetrwać pierwszą zimną marsjańską noc dla miniaturowego helikoptera. Jeśli czytasz materiał przed 8 kwietnia 2021 r., łazik marsjański właśnie zmierza w kierunku lotniska wybranego z góry na start Ingenuity.
informacja