Seznam kapitol
Planeta Mars byla vždy v popředí zájmu jako náš druhý nejbližší souputovník na cestě kolem Slunce a planeta, která v minulosti mohla hostit alespoň základní formy života. Jaká je tedy historie průzkumu Marsu, z nějž jsme se toho tolik dozvěděli?
Curiosity: ambice ve velikosti automobilu
Curiosity bylo vysláno na Mars v roce 2011 jako součást lodi
Mars Science Laboratory (MSL)
, jejíž úkol byl jediný, dopravit vozítko bezpečně na Mars. Jedná se o vozítko o délce téměř 3 metry, které váží 900 kg. Na Marsu přistálo zcela novým způsobem pomocí "nebeského jeřábu" během procedury, kterou NASA označila za 7 minut hrůzy. Sedm minut trval přistávací manévr, o jehož začátku se NASA kvůli zpoždění komunikace dozvěděla o 14 minut později. Čili když tato informace přišla, Curiosity už mohlo 7 minut v pořádku sedět na Marsu, nebo ležet v troskách.
jeřáb Sky Crane s podvěšeným Curiosity
První fáze probíhala stejně jako obvykle, čili loď vstoupila do atmosféry, v níž se zpomalila s využitím tepelného štítu. Následovalo otevření supersonického padáku a odhození štítu, který už jen tvořil nepotřebnou zátěž a blokoval radar a poté se od skořepiny s padákem oddělil i raketový jeřáb se samotným vozítkem, který musel v konečné fázi zbrzdit z rychlosti 100 m/s. Curiosity bylo spuštěno na lanech na místo, které si s pomocí radaru jeřáb sám vybral a ten po dosednutí vozítka s uvolněnými lany odletěl pryč. Už jen přistání tedy bylo obrovským úspěchem této mise, v níž si NASA opět jednou vyzkoušela nový přístup.
3 generace vozítek a 3 velikosti: Sojourner, Spirit/Opportunity a Curiosity
Na fotografii ukazující všechny 3 generace roverů hezky vedle sebe je vidět postupný vývoj od Sojourneru, který vypadá spíše jako autíčko na dálkové ovládání přes střední Spirit a Opportunity s nezbytnými solárními panely, které jsou na prašném Marsu jejich slabinou až ke Curiosity ve velikosti lunární buginy (LRV) z programu Apollo. Curiosity se také evidentně nemusí spoléhat na energii ze Slunce a využívá něco jiného, ale o tom později.
Podívejme se také ještě na mapu oblasti přistání, kde lze identifikovat všechny jednotlivé části. Nejdříve odpadl tepelný štít (Heat Shield), pak se oddělila skořepina s padákem (Back shell a Parachute) a od samotného Curiosity nakonec do bezpečné vzdálenosti odlétl jeřáb (Sky crane). Tato oblast se nachází kousek pod rovníkem a jde o kráter
Gale
, přičemž místo přistání bylo pojmenováno
Bradbury Landing
po známém autoru sci-fi románů.
Cíl mise a její prostředky
Jaké jsou hlavní úkoly Curiosity? Stále jde v základu o to samé, čili zkoumání marťanského klimatu a geologie, ovšem nyní už je vozítko vybaveno také zařízeními, která hledají přítomnost základních stavebních kamenů života (uhlík, vodík, dusík, kyslík, fosfor a síra) a identifikují rysy ukazující na dávné biologické procesy. Navíc se zde NASA zaměřila také na výzkum radiace, důležité to informace pro budoucí mise s lidskou posádkou, dále také na zkoumání evoluce marťanské atmosféry, a to pokud možno až do doby před 4 miliardami let a stejně jako předchozí rovery i Curiosity rozpoznává složení půdy a nalezených nerostů.
Curiosity již po roce zkoumání potvrdilo, že Mars mohl mít vhodné prostředí pro mikrobiální život, a tak dostalo další cíl své mise z oblasti tafonomie. Tato disciplína paleontologie zkoumá vznik fosílií a způsob, díky němuž se zachovaly do našich dní. Jinými slovy se vědci budou snažit zjistit, jakými způsoby bychom mohli dnes objevit, že před miliardami let na Marsu existoval život.
topografická mapa 150km kráteru Gale s 5,5km horou Aeolis Mons
Impaktní kráter Gale je bezpochyby vhodným místem pro takový průzkum. Předpokládá se, že je starý mezi 3,5 až 3,8 miliardami let a dle hypotézy byl nejdříve zaplněn vodními usazeninami, které poté ovlivnila větrná eroze, jež uprostřed kráteru vytvořila izolovanou horu Aeolis Mons. Právě ta je jedna z hlavních cílů roveru, a to vedle útvaru, o němž vědci věří, že jde o aluviální kužel, tedy rozlévající se naplaveninu vytvořenou tekoucí vodou.
vizualizace kráteru Gale, vyznačená pozice přistání roveru je přímo v předem vyznačené oblasti
Co má tedy Curiosity k dispozici? Nejdříve se podívejme na malé srovnání hlavní hardwarové výbavy od vozítka Sojourners s jeho stanicí Pathfinder přes dvojici MER až k našemu MSL.
Vozítko (stanice) | CPU | RAM | Flash | EEPROM | Operační systém | Čas CPU pro autonomní operace |
| Sojourner Rover (Pathfinder, NASA, 1997) | 2MHz Intel 80C85 | 512 kB | 176 kB | - | není (cyclic executive) | - |
| Pathfinder Lander (NASA, 1997) | 20MHz MFC (předchůdce IBM RAD6000) | 128 MB | None | 6 MB | VxWorks (multitasking) | méně než 75% |
| Spirit a Opportunity (Mars Exploration Rover (MER), NASA, 2004) | 20MHz BAE RAD6000 | 128 MB | 256 MB | 3 MB | VxWorks (multitasking) | méně než 75% |
| Curiosity (Mars Science Laboratory (MSL), NASA, 2011) | 132MHz BAE RAD750 | 256 MB | 2 GB | 256 KB | VxWorks (multitasking) | méně než 75% |
Ve věci napájení se NASA vrátila k sondám Viking, neboť opět použila radioizotopový termoelektrický generátor (RTG) jako zdroj stejnosměrného proudu a tepla. RTG vytváří primárně teplo, a to rozpadem oxidu plutoničitého (
238
PuO2), které je přivedeno na termoelektrické články, z nichž už se získává elektrická energie. Odpadní teplo pak může být využito pro nezbytné vytápění životně důležitých částí, což je důležité zvláště v chladnějších obdobích. RTG na Curiosity produkuje 125 W elektrické energie (2,5 kWh za den, nehledě na tepelnou), což do 14 let klesne na 100 W, přičemž životnost také bude záviset na kondici li-ion baterií, které poskytují energii v případě, že okamžitý výkon RTG nestačí. Pro porovnání, solární panely na MER Spirit a Opportunity poskytnou denně maximálně 0,58 kWh, ovšem tyto rovery jsou také podstatně menší.
Zbylá výbava roveru je také daleko lepší, než kdy jindy, což je zřejmé už jen z pohledu na cíle mise. Počet fotoaparátů zde vzrostl na 17, z nichž hlavní je dvojitá
MastCam
a také
ChemCam
, obě umístěné na hlavním "stožáru". MastCam je tedy v podstatě už kamera, která dokáže vytvořit hardwarově komprimované video s rozlišením 720p s až 10 snímky za sekundu a fotografie dokáže pořizovat v rozlišení 1600 x 1200. Dělí se na kameru MAC s zorným polem (FOV) 15° a NAC s pouze 5,1° FOV. Svou kameru MAHLI (Mars Hand Lens Imager) nese také robotická ruka (opět 1600 x 1200, truecolor), díky níž se můžeme koukat na krásná
selfie, které Curiosity občas vytvoří
.
jeden z autoportrétů roveru Curiosity
Ihned u MastCam je další hlavní kamera, a to ChemCam (Chemistry and Camera) a jde v podstatě o dvě zařízení, z nichž jedno slouží pro laserovou spektroskopii (LIBS) a jistý RMI (Remote Micro Imager). Obě využívají tu samou optiku, aby dokázala detekovat základní složení zaměřených hornin a zároveň poskytnout obrazový materiál, který dá zjištěné informace do kontextu. LIBS tak může až na vzdálenost 7 metrů použít svůj infračervený laser, který odpaří trochu horniny a následně sleduje vzniklé plazma ve viditelném, UV i infraspektru. A i zde stejně jako v předchozích případech máme Alpha Particle X-ray Spectrometer (APXS) pro další analýzu hornin. Pak je tu ještě modul CheMin, který přímo v sobě analyzuje nasátý prach z rozvrtaného materiálu a posledním spektrometrem na palubě MSL je SAM (Sample Analysis at Mars) analyzující plyny a potenciálně i organické materiály. Právě tento modul dokázal v roce 2014
vyčmuchat metan a organické molekuly
.
Další důležitou součástí je
REMS
(Rover Environmental Monitoring Station), což je jakási meteorologická stanice měřící vlhkost, tlak, teploty, rychlost větru a intenzitu ultrafialového záření, DRT (Dust Removal Tool) se nebude starat o kondici vozítka, tomu by udělal leda medvědí službu. Jde totiž o rotující ocelový kartáč na robotické ruce, který slouží k očištění povrchu kamenů a skal.
nástroje na konci robotické ruky, uprostřed objektiv MAHLI (fotografie byla pořízena kamerou MastCam)
Nakonec zmíníme také ještě samotnou robotickou ruku, bez níž by toho Curiosity moc neudělalo. Jde o 2,1 metrů dlouhou ruku se třemi klouby, která má na svém konci celkem 5 nástrojů. Jde jednak o zmíněné APXS, MAHLI a DRT a pak tu je příklepová vrtačka se dvěma náhradními vrtáky a mechanismy pro nabírání, přesívání a porcování vzorků kamenů a půdy. Ty pak může ládovat do modulů SAM a CheMin.
Úspěchy zvědavce
Curiosity je na Marsu už 5 a půl roku, takže pokud se nestane něco nepředpokládaného, čeká jej ještě dlouhá kariéra. NASA už dříve zveřejnila časosběrné video, které smrskne prvních 12 měsíců do dvou minut:
Nedlouho po přistání si Curiosity mohlo odškrtnout jeden z primárních cílů, když potvrdilo, že kráter Gale skutečně mohl v minulosti být vhodné místo pro mikrobiální život. Paralelně s tím se také měřilo marťanské prostředí s ohledem na škodlivé záření, které bude překážkou pro budoucí lidské návštěvníky. Výsledky jsou povzbudivé, neboť se ukázalo, že tamní prostředí je srovnatelné s tím, co nabízí Mezinárodní vesmírná stanice. Větší problém je radiace při cestě na Mars, která by přesahovala limity NASA, ovšem dle agentury jde o řešitelný problém, takže zjištěné údaje jsou zatím povzbudivé. Vždy se ale může něco pokazit a zde by tím něčím mohly být především nešťastně nasměrované sluneční erupce, jež by kvůli absenci ochranného magnetického pole byly problém i na Marsu.
detail okraje vyschlého koryta
Asi 7 týdnů po přistání bylo objeveno koryto, kudy před miliardami let proudila voda a poté už se Curiosity odhodlalo k využití své příklepové vrtačky, aby se mohlo podívat do hloubky 64 mm ve výchozu horniny, čímž se dívalo i miliardy let do minulosti. Ze skály pojmenované John Klein získalo vzorky, v nichž identifikovalo síru, dusík, vodík, kyslík, fosfor a uhlík, tedy základní prvky života. Objevilo také hydrosilikáty vznikající v jílovité půdě, které dle výzkumníků ukazují na dávnou přítomnost vodního prostředí s neutrálním pH a ne příliš velkým množstvím soli. Přišli dokonce s vyjádřením, že taková voda by mohla být pro nás i pitelná a mohla na Marsu hostit život po miliardy let.
Dále tu máme už zmíněnou přítomnost metanu, která může a nemusí znamenat organický původ. Každopádně může být metan předmětem dalšího zkoumání, stejně jako se bude dále zkoumat způsob, jakým měl Mars přijít o svou atmosféru a větší část své vodní zásoby. To ale bude práce především pro družici
MAVEN
.
povrch Marsu plný světlých žil
Nakonec můžeme zmínit překvapivě bohatou nabídku různých geologických útvarů, které se v kráteru Gale objevily. Jde o různé typy štěrku, jílovec, ložiska v korytech, vulkanické horniny, písečné duny i trhliny vyplněné rudními žilami.
Nyní je Curiosity stále na cestě po úpatí hory Aeolis Mons, kterého dosáhl již v roce 2014. Nyní by měl být na cestě k tzv. vstupnímu bodu (vyznačen vlaječkou), od nějž již není daleko a z něj bude pokračovat vzhůru, tedy dále na jih až jihovýchod. Vyznačený bod by ale přeci jen znamenal zajížďku, a tak uvidíme, kam se rover nakonec vydá.
