Mars wita nas

Zobacz infografikę na temat łazika Curiosity

Najbardziej ambitna i najdroższa amerykańska misja na Marsa w poniedziałek rano wchodzi w kluczową, a zarazem najbardziej ryzykowną fazę – lądowania łazika Curiosity na Czerwonej Planecie. Dotknięcie powierzchni Marsa po ośmiu i pół miesiąca międzyplanetarnej podróży planowane jest na 7.31 czasu polskiego.

Decydujące minuty

Operacja, którą specjaliści nazywają „siedmioma minutami horroru", to wyhamowanie łazika z prędkości... 21 tys. km na godz. do zera. Kontrolerzy lotu w Laboratorium Napędów Odrzutowych (JPL) w Pasadenie w Kalifornii, podczas gdy łazik będzie przebijał się przez atmosferę Marsa, będą oddaleni o 248 mln km. Operacja lądowania jest w pełni automatyczna, wszystkie jej elementy są z góry zaprogramowane. Kontrolerzy nie mają na nią żadnego wpływu, bo sygnał radiowy potrzebuje 14 minut, aby dotrzeć do Ziemi.

– Mamy zamiar posadzić na Marsie urządzenie wielkości samochodu kompaktowego z bagażnikiem pełnym instrumentów – tłumaczy skalę trudności Doug McCuistion, szef programu badań Marsa w NASA.

Jeśli wszystko pójdzie dobrze, kamera zainstalowana w korpusie łazika przekaże obraz z ostatniej fazy lotu. Kontrolerzy po raz pierwszy będą mieli szansę obejrzeć film z lądowania na odległej planecie.

– To będzie największy technologiczny krok naprzód. Jeśli, rzecz jasna, się uda – powiedział Howard McCurdy, ekspert polityki kosmicznej z American University w Waszyngtonie. – Ale to wielkie ryzyko.

Statystyki pokazują, że dotąd aż 60 proc. prób lądowania na Marsie kończyło się fiaskiem. Nawet udane lądowania na Czerwonej Planecie do miękkich nie należały. Sondy waliły w powierzchnie z olbrzymią prędkością, pozawijane w ochronne poduszki powietrzne. Tak wylądowały znacznie mniejsze łaziki Spirit i Opportunity w 2004 roku. A ważący 900 kg Curiosity jest po prostu za ciężki na twarde lądowanie. Dlatego wyląduje inaczej niż jego poprzednicy. Najpierw zamknięty w kapsule łazik wykona szereg manewrów hamujących w kształcie litery S – podobnie jak robiły to wahadłowce podczas powrotu na Ziemię. Potem otwarta zostanie czasza spadochronu. Następnie z muszli uwolniony zostanie lądownik z łazikiem podwieszonym na specjalnej uprzęży. Później uruchomione zostaną silniki lądownika. Łazik podwieszony na linach opadnie wolno na powierzchnię. W momencie zetknięcia kół z marsjańskim gruntem liny zostaną odcięte, a moduł lądownika odrzucony na bezpieczną odległość.

– Wygląda to dość zwariowanie. Ale przysięgam, że jest to najmniej zwariowana metoda lądowania tak dużego łazika – mówi Adam Steltzner, który odpowiada w NASA za przygotowanie tego manewru.

Krater pełen wody

To misja wyjątkowa, także pod względem ceny. NASA wydała na nią 2,5 mld dolarów. Za te pieniądze specjaliści chcą się dowiedzieć, czy na Marsie są lub kiedykolwiek były warunki dla powstania życia. Curiosity jest najdoskonalszą bezzałogową sondą, jaka została wysłana w kosmos.

– To maszyna marzeń badaczy Marsa – przekonuje Ashwin Vasavada należący do zespołu naukowców JPL. Sonda wyposażona została w dziesięć najbardziej precyzyjnych instrumentów, jakie dzisiaj są do wykorzystania.

Robot, choć nie może bezpośrednio wykryć obecności żywych organizmów, będzie poszukiwał związków organicznych zawierających węgiel. Łazik wyląduje na dnie krateru Gale niedaleko marsjańskiego równika. Naukowcy sądzą, że kiedyś krater wypełniony był wodą. Zdjęcia robione przez sondy na orbicie Marsa wskazują na obecność gliny i siarczanów, które formują się w obecności wody.

Po pomyślnym lądowaniu Curiosity czeka 30 dni bezruchu, podczas których specjaliści będą kalibrować instrumenty. Potem łazik wyruszy w dwuletnią podróż po dnie krateru i okolicznych wzniesieniach.

Pierwsze, jeszcze czarno-białe, zdjęcia z powierzchni Marsa Curiosity prześle kilka godzin po wylądowaniu. Naukowcy niepokoją się jednak marsjańską pogodą. W okolicach krateru Gale na południowej półkuli właśnie zawitała wiosna. Ta pora roku charakteryzuje się silnymi wiatrami i burzami pyłowymi. Jedna z takich burz rozpędza się właśnie ok. 1000 km od miejsca lądowania. Eksperci NASA przewidują jednak, że do poniedziałku zawierucha ucichnie.

Co jest na pokładzie? Podstawowym instrumentem jest kamera na maszcie (MastCam) złożona z dwóch niezależnych systemów. Sporządzi zdjęcia i wideo otaczającego krajobrazu. Będzie oczami kontrolerów lotu i posłuży do sterowania robotem.

Badacze będą mogli się przyjrzeć w powiększeniu marsjańskim skałom – na końcu ramienia robota jest kamera mikroskopowa MARS Hand Lens Imager (MAHLI), która będzie działać jak gigantyczna lupa. Drugi instrument umieszczony na ramieniu robota to Alpha Particle X-Ray Spectrometer (APXS). Będzie identyfikował obecność pierwiastków chemicznych w skałach.

Próbki na ramieniu

Jednak sercem Curiosity jest analizator próbek Marsa (SAM). Ważący 38 kg aparat umieszczony w głównym korpusie robota zajmuje aż połowę przestrzeni ładunkowej. Jest zestawem trzech urządzeń – spektrometru masowego, chromatografu gazowego i spektrometru laserowego. Instrumenty te będą szukać związków zawierających węgiel – budulec życia – a także innych pierwiastków związanych z życiem na Ziemi takich jak wodór, tlen i azot.

Próbki do analizy będzie dostarczać ramię robota przez otwór w korpusie. Analizator będzie w stanie badać materiał pochodzący z wnętrza skał starty na proszek przez wiertło na końcu wysięgnika.

Do badań minerałów służy również aparatura CheMin. Ma pomóc naukowcom w lepszym poznaniu warunków środowiskowych panujących w przeszłości na Czerwonej Planecie. Urządzenie będzie prześwietlać próbki promieniami rentgenowskimi. Dzięki temu naukowcy będą mogli poznać ich strukturę krystaliczną.

Do analizy chemicznej skał służy również ChemCam, która ma palić powierzchnię Czerwonej Planety promieniami laserowymi. Generator promieni znajduje się na maszcie, podobnie jak kamera i mały teleskop. Poniżej lasera na maszcie jest jeszcze stacja meteorologiczna.

Na pokładzie są również przyrząd do poszukiwania wody do głębokości 6 metrów pod powierzchnią oraz miernik promieniowania (RAD). Zebrane przez RAD informacje są ważne dla planowanych wypraw załogowych.

Łazik ma własne zasilanie (źródłem energii jest pluton). Poprzednie pojazdy musiały polegać na bateriach słonecznych, które zawodziły w warunkach marsjańskiej zimy, zasypywane pyłem. Inżynierowie liczą, że łazikowi prądu nie zabraknie przez ok. 14 lat.

masz pytanie, wyślij e-mail do autora k.urbanski@rp.pl

Rozmowa  dla „Rzeczpospolitej"

Wstęp do lotów załogowych

prof. Ewa Szuszkiewicz astrobiolog, Uniwersytet Szczeciński

Czy misja Curiosity pozwoli potwierdzić istnienie życia na Marsie?

Ewa Szuszkiewicz: Wśród pytań, na jakie odpowie, nie będzie jeszcze tego o istnienie życia na Marsie, ale z pewnością wyniki badań zbliżą nas do odpowiedzi i na to pytanie.

Czy Curiosity może więcej niż poprzednie łaziki?

Spirit i Opportunity posiadały instrumenty, za pomocą których poszukiwać mogliśmy jedynie istnienia wody na Marsie. Dostarczyły silnych argumentów na poparcie hipotezy, że woda w stanie ciekłym istniała tam w przeszłości, ale jak ona powstała i w jakich warunkach formowały się skały na tej planecie, tego już nie zdołały zbadać. Curiosity potrafi dużo więcej – dzięki niemu będziemy mogli wykonać pełną analizę geochemiczną skał i gruntu marsjańskiego. Wskaże nam najlepsze miejsca na poszukiwanie życia.

Jak będzie wyglądać codzienna praca łazika?

Wyląduje u podnóża Mount Sharp, góry składajacej się z wielu warstw minerałów nagromadzonych w różnych okresach geologicznych ułożonych jedna na drugiej i doskonale zachowanych tak, że tworzą one doskonałą sekwencję czasową. Łazik rozpocznie analizę od warstw najniższych, które są jednocześnie najstarsze. Potem, posuwając się w górę, będzie śledził chemiczną i fizyczną ewolucję skał i gruntu. Prześledzi proces formowania się skorupy Marsa, zachodzące tam podczas milionów lat procesy. Odczyta historię planety ukrytą w skałach marsjańskich.

Łazik ma także zbadać atmosferę Marsa.