Siemens sa úspešne vrátil na Mars

K pojazdnému laboratóriu Curiosity sa pridal jeho dvojník, rover Perseverance. Bude hľadať stopy dávneho mikrobiálneho života na Marse a uskutoční niekoľko unikátnych experimentov. Pri konštrukcii oboch robotov sa uplatnili digitálne riešenia spoločnosti Siemens.

Pojazdný robot Perseverance (Vytrvalosť) pristál v kráteri Jezero a bezchybne zvládol najriskantnejšiu operáciu celej misie. Dostať na marťanský povrch náklad s hmotnosťou menšieho osobného automobilu je mimoriadne náročná operácia. Agentúra NASA preto opäť zvolila technológiu „nebeského žeriavu“ (Sky Crane), lietajúcej konštrukcie s raketovými motormi, ktorá sa po zbrzdení padákom zniesla s roverom nad cieľovú oblasť a na vhodnom mieste ho opatrne položila na kolesá.

Snímka, ktorá má šancu zaradiť sa medzi kultové fotografie kozmonautiky. Rover Perseverance visí z „nebeského žeriavu“ dva metre nad povrchom dve sekundy pred dosadnutím.

Takmer nezničiteľná Curiosity
Dych berúci pristávací manéver sa osvedčil už v roku 2012 pri misii roveru Curiosity (Zvedavosť), ktorý jazdí v kráteri Gale. Podobnosť nie náhodná – oba roboty vznikli v rámci programu Mars Science Laboratory a Perseverance bol pôvodne záložným vozidlom pre prvú výpravu. Oba majú zhodnú konštrukciu, líšia sa len v niektorých detailoch a prístrojovým vybavením podľa vedeckých cieľov každej misie. Kým Curiosity mal za úlohu zistiť, či boli geologické podmienky na červenej planéte pred miliardami rokov vhodné pre vznik mikrobiálneho života, Perseverance už bude pátrať po jeho stopách.  

Vedecké prístroje na roveri Perseverance, zdroj: časopis Kozmos

Prvý z dvojice preukázal mimoriadnu odolnosť – pôvodne mal fungovať dva roky, no dnes jeho misia trvá vyše deväť rokov. Za ten čas toho zažil naozaj veľa: odolal štyrom drsným marťanským zimám a často čelí prachovým búrkam, pri ktorých sa červený prach dostáva do ovzdušia. Niekedy sú také silné, že ich možno rozoznať aj zo Zeme. Naďalej však bezchybne funguje a inžinieri predpokladajú, že zdroj energie i riadiaci systém vydržia ešte najmenej päť rokov.

Selfie roveru Curiosity ukazuje, ako sa zmenil po deviatich rokoch na Marse: trochu zaprášený a so zjazdenými kolesami, ale stále plne funkčný.

Curiosity počas postupného výstupu na Mount Sharp zdolal trasu dlhú vyše 22 kilometrov. Svoj vedecký program už stihol vrchovato naplniť: v pôde našiel dôkazy o prítomnosti vody a objavil organické molekuly, čo sú základné podmienky pre vznik života. Zachytil tiež stopy metánu v atmosfére, ktoré by mohli signalizovať, že na Marse bol alebo stále je život.

Družice v digitálnom svete
Curiosity i Perseverance sú najzložitejšie zariadenia, aké kedy jazdili po inej planéte. Vznikli v konštrukčných dielňach Jet Propulsion Laboratory (JPL) v južnej Kalifornii, špičkového centra NASA pre vývoj medziplanetárnych prieskumných družíc. Na svojom konte má aj predchádzajúce marťanské pojazdné roboty Pathfinder a dvojičky Spirit a Opportunity. Skonštruovali tu tiež planetárne sondy Galileo a Cassiny k Jupiteru a Saturnu a jeho inžinieri sa podieľali na vývoji dvojice Voyagerov, ktoré navštívili všetky vzdialené planéty slnečnej sústavy a ako prvé stroje skúmajú priestor za jej hranicami.

Roboty v rámci programu Mars Science Laboratory vznikali inak ako predchádzajúce zariadenia. Podmienky pre konštruktérov sa zmenili po nástupe administratívy Baracka Obamu, ktorý nepatril medzi veľkých priaznivcov kozmonautiky – zasiahli ich finančné škrty vo výskumných programoch, no zároveň vzrástla technická náročnosť pripravovaných misií. Inými slovami: za menej peňazí sa od nich očakávalo viac muziky. Riešenie našli v širokom použití digitálnych technológií a sondy začali vznikať vo virtuálnom prostredí. Šetrili tým nielen náklady, ale aj čas – digitálne nástroje minimalizujú chyby a redukujú sa fyzické testy, takže je šanca, že konštruktéri dodržia harmonogram vývoja a výroby.

Pri návrhu Curiosity a Perseverance využili inžinieri z Jet Propulsion Laboratory systém PLM (Product Life Management) spoločnosti Siemens.

Pri medziplanetárnych výpravách môže aj krátke zaváhanie ohroziť plánové termíny – napríklad pri letoch na Mars sa „štartovacie okno“, keď je proti Zemi vo výhodnom postavení, otvára raz za dva roky. Odklad by zvýšil náklady na misiu o desiatky miliónov dolárov, keďže aj v tomto „hluchom čase“ treba udržiavať techniku i tímy expertov. To sa stalo európskej ESA a ruskému Roskosmos, keď kvôli technickým problémom nestihli vlani vyslať sondu ExoMars 2020 a jej štart museli odložiť na rok 2022.   

Jazda plná prekvapení
Perseverance však všetko zvládla na výbornú a môže sa pustiť do plnenia svojej primárnej vedeckej úlohy: pátrať po príznakoch dávneho mikrobiálneho života. Nájsť fundovanú odpoveď nebude jednoduché, ale aj samotná pátračka bude vzrušujúca. Robot vyrazí k okrajovému valu krátera Jezero k menšiemu kráteru Belva, kde pred tromi alebo štyrmi miliardami rokov stekala delta mohutnej rieky Neretva Vallis. Vybavený je 23 kamerami, navigačným systémom a autonómnym riadením, ktoré vyhodnocuje prekážky a vyhýba sa im.

Perseverance pristál neďaleko malého krátera Belva, pri ktorom sa pred miliardami rokov vlievala v mohutnej delte rieka Neretva Vallis do krátera Jezero.

Ak pôjde všetko podľa plánu, budeme svedkami ďalších unikátnych experimentov. Perseverance vezie na palube malý robotický vrtuľník Ingenuity (Dôvtip) s hmotnosťou menej ako dva kilogramy a rozpätím rotorov 1,2 metra. Ako prvý vyskúša let v atmosfére inej planéty a keďže na povrchu Marsu je riedka ako v 40-kilometrej výške na Zemi, pôjde o výnimočný výkon. Prvý let sa očakáva v máji – vo výške tri až päť metrov nad povrchom Ingenuity zaletí 50 metrov ďaleko a vráti sa na miesto štartu. Ak dokáže prežiť ďalšie mrazivé marťanské noci a jeho solárne články mu dodajú dostatok energie, pokúsi sa svoj let ešte štyrikrát zopakovať.

Vrtuľový dron Ingenuity (Dôvtip) si ako prvý vyskúša let v atmosfére inej planéty.

Skladisko marťanských vzoriek
A to nie je všetko – Perseverance je prvým článkom ambiciózneho projektu Mars Sample Return, cieľom ktorého je doprava vzoriek z Marsu na Zem. Splní sa tak sen vedcov, ktorý trvá už dlhé štyri desaťročia, ale možnosti kozmickej techniky ho doteraz neboli schopné naplniť. O náročnosti celého projektu svedčí fakt, že dopravu vzoriek z Marsu budú zabezpečovať štyri špičkové kozmické zariadenia (tri z nich sú zatiaľ vo vývoji).

Úlohou Perseverance bude odber vzoriek hornín a pôdy na vedecky zaujímavých miestach, na ktoré narazí počas svojich presunov. Uloží ich do 31 puzdier veľkých ako ceruzka a nechá ich na nejaký čas odložené na marťanskom povrchu. V roku 2026 vyštartujú na Mars európsky rover a americká plošina s raketou MAV (Mars Ascent Vehicle). Úlohou roveru bude nájsť a zozbierať odložené puzdrá. Zavezie ich k rakete MAV, ktorá ich následne vynesie na obežnú dráhu okolo Marsu. Tu sa stretne s európskou družicou ERO (Earth Return Orbiter), ktorá puzdrá s cennými vzorkami zachytí, uloží do dobre zabezpečeného návratového kontajnera a ten sa vypraví späť na Zem. Pristáť by mal v roku 2031. Doprava marťanských vzoriek bude jedným z najväčších technických dobrodružstiev v dejinách a my už dnes máme možnosť sledovať jeho úvodnú fázu.

Raketa MAV štartuje so vzorkovnicou materiálu na obežnú dráhu Marsu (zatiaľ v predstave umelca).

Foto: NASA/JPL-Caltech, imgur.com, Siemens