Dvanáct kol na Marsu

22. září 2010

(Seriál o sondách, díl 20/26.) Po fenomenálním úspěchu malého vozítka Sojourner, projíždějícího se po povrchu Marsu v polovině roku 1997, přišly na řadu jeho větší nástupci Spirit a Opportunity. Ti na rudé planetě neúnavně pracují od začátku roku 2004 až dodnes.

Vozítka dobývají sluneční soustavu
Americká NASA se zabývá vývojem mobilních kosmických průzkumníků již dlouhou řadu let, ale až poslední desetiletí umožnilo plně rozvinout jejich potenciál. Výbornou ukázkou je již zmiňované vozítko Sojourner, které bylo vysláno k Marsu pod hlavičkou mise Mars Pathfinder (viz díl 14/26). Dosažené výsledky a technická výdrž malého vozítka byly signálem, že pojízdné průzkumné laboratoře jsou krokem správným směrem. Začalo se proto pracovat na programu Mars Exploration Rovers, zkráceně MERs, jehož úkolem bylo vyslání dvou robotů na povrch rudé planety.

První z roverů odstartoval k Marsu 10. června 2003 a nese jméno Spirit (Duch). Identické dvojče Opportunity (Příležitost) jej následovalo o necelý měsíc později 8. července, ale protože se vydalo po energeticky náročnější trase, musela být k jeho vynesení použita silnější nosná raketa. Oba kosmičtí bráškové dorazili k Marsu v lednu následujícího roku a v pořádku přistáli v předem vybraných oblastech. Scénář přistání byl velmi podobný misi Mars Pathfinder a opět došlo na technologii airbagů, které kompletně obalily a chránily přistávací modul s vlastním roverem. Spirit přistál ve 175 kilometrů velkém kráteru Gusev, Opportunity na planině Meridiani Planum. Obě tato místa jsou situována poblíž marsovského rovníku a klimatické podmínky, které zde panují jsou pro práci vozítek přijatelnější než v oblastech polárních.

Srovnání velikosti roveru MER s jeho předchůdcem - vozítkem Sojourner
Parametry mise sondy Mars Exploration Rover - Spirit
Datum startu 10. června 2003 v 17:58:46,77 UT
Nosná raketa Delta II 7925
Kosmodrom Eastern Test Range
Přistání na Marsu 4. ledna 2004 ve 04:36 UT
Hmotnost celé sondy 1 062 kg
Výška sondy 1,58 m
Maximální průměr sondy 2,65 m
Hmotnost vozítka 174 kg
Rozměry vozítka 1,49 x 2,29 x 1,58 m
Zdroj: Space 40 a NASA

Parametry mise sondy Mars Exploration Rover - Opportunity
Datum startu 8. července 2003 ve 03:18:15,170 UT
Nosná raketa Delta II 7925H
Kosmodrom Eastern Test Range
Přistání na Marsu 26. ledna 2004 v 05:05 UT
Hmotnost celé sondy 1 062 kg
Výška sondy 1,58 m
Maximální průměr sondy 2,65 m
Hmotnost vozítka 174 kg
Rozměry vozítka 1,49 x 2,29 x 1,58 m
Zdroj: Space 40 a NASA

Spanilá jízda po Marsu
Každý z roverů má hmotnost téměř 200 kilogramů a svými rozměry již nepřipomíná hračku jako vozítko Sojourner, ale opravdové a nefalšované marsovské terénní vozidlo. Rychlost s jakou se rovery Spirit a Opportunity pohybují po povrchu je v průměru asi jeden centimetr za sekundu. Zdá se to sice málo, ale uvědomíme-li si, v jakých podmínkách jízda probíhá a na jakou vzdálenost rovery komunikují s techniky a vědci ze Země, je to rychlost úctyhodná. Navíc jsou Spirit i Opportunity vybaveny sofistikovaným systémem autonomní navigace, který umožňuje nezávislou jízdu bez větší pomoci pozemního personálu.

Zkoumání kamenu pomocí vybavení na robotickém rameni umístěném v přední části roveru

Jak taková navigace vlastně funguje? Dalo by se říct, že velmi podobně jako u lidí. Nejprve se pořídí dva snímky pomocí kamer, které jsou od sebe o několik centimetrů posunuté (jako naše oči). Oba snímky se složí a ve speciálním softwaru přímo na palubě roverů se z nich vytvoří 3D model terénu. Následuje velmi složitá procedura, ve které se simuluje možnost pohybu v různých místech povrchu před vozítkem. V průměru se tato operace opakuje pro 16 000 bodů z každé dvojice snímků! Po vyhodnocení si rover sám naplánuje nejbezpečnější trasu tak, aby nedošlo k nárazu do kamenu, velkému bočnímu či čelnímu náklonu atd. Po ujetí daného úseku se celý proces opakuje a vozítko tak bez zásahu člověka může ujet velké vzdálenosti. V případě, že si neví rady, zastaví a požádá o vyřešení problému pozemský personál.

Vyobrazení činnosti autonomního navigačního systému

Nesmrtelní roboti
Hlavními úkoly mise obou roverů je zjistit, zda na Marsu byla voda a najít důkazy, které by to potvrdily. S tím souvisí i sledování vlivu větru, sopečné činnosti a dopadů meteoritů na vytváření vzhledu marsovského povrchu. V širších souvislostech, ve spolupráci s ostatními kosmickými sondami zkoumající Mars, se rovery podílí i na studiu klimatu a dalších aspektů potřebných pro připravované pilotované mise k Marsu.

Původně měly vozítka Spirit a Opportunity na rudé planetě pracovat 90 marsovských dní, tj. přibližně do dubna 2004. Výborný stav obou roverů a vidina dalších objevů zapříčinily, dnes již celkem běžné, prodloužení mise. Především svým rozsahem je ale pro kosmonautiku nevídané. V současné době je schválen provoz marsovských vozítek až do roku 2010, pokud se to podaří a rovery budou pracovat až do tohoto roku, tak překonají téměř 30x svoji plánovanou životnost. Přestože se Spirit a Opportunity nacházejí na pusté a liduprázdné planetě, mají i tam nepřátele. Jedná se zejména o prach, který soustavně zanáší jejich solární panely a klesá tak pomalu jejich účinnost. Naštěstí je Mars milostivý a rover Opportunity se s tímto problémem potýká jen velmi málo a jeho dvojče Spirit se zase od prachu téměř dokonale očistil ve vzdušném víru - rarášku. Vozítka tak mohou pokračovat nadále ve výzkumu a pokračovat v putování po povrchu. Doposud urazil Spirit vzdálenost přibližně 7,5 kilometrů a Opportunity téměř 12 kilometrů.

Zdeformovaný tepelný štít a v pozadí vyčnívá železný meteorit

Kámen z nebes
Psát o všem, co doposud marsovské rovery objevily, snad ani není v jednom článku možné. Přesto se přihodilo několik zajímavých událostí, které stojí za to zmínit. V lednu 2005, rok po svém přistání na Marsu, objevil rover Opportunity dopadovou oblast tepelného štítu, který jej chránil při návratu a o kousek dál i samotný tepelný štít. Tato skutečnost byla sama o sobě zajímavá, avšak překvapení mělo teprve přijít. Téměř hned vedle pokrouceného tepelného štítu byl nalezen prazvláštní kámen. Již na první pohled bylo jasné, že se jedná o meteorit. Bližší zkoumání pomocí spektrometrů odhalilo jeho chemické složení a byl zařazen mezi takzvané siderity - železné meteory obsahující v tomto případě 93 % železa, 7 % niklu a stopové množství dalších prvků. Velmi přínosné by bylo podívat se hlouběji do nitra meteoritu, k čemuž mají oba rovery ve vybavení speciální brusný nástroj RAT. Bohužel při testech na Zemi se ukázalo, že při použití na železný meteorit by s velkou pravděpodobností došlo k poškození soupravy RAT a to bylo samozřejmě nežádoucí z hlediska jejího budoucího použití.

Meteor zachycený kamerou roveru Spirit

Narozdíl od Opportunity pohybující se na rovné pláni, začal rover Spirit v průběhu své mise šplhat do kopcovitého terénu Columbia Hills. Ten byl, jak asi tušíte, pojmenován na počest nešťastného letu STS-107 amerického raketoplánu Columbia. Význačné vrcholky byly pak pokřtěny jmény sedmy členů posádky, kteří zahynuli v troskách raketoplánu. Těžkým terénem se Spirit pohybuje pomalu a opatrně s nutností provádět častější měření a plánování trasy. Kamery roveru nebyly vždy zaměřeny pouze na terén okolo, ale sem tam vzhlédly i k obloze a provedly "astronomické" pozorování z povrchu Marsu. V průběhu 68. dne na rudé planetě vyfotografovala navigační kamera roveru Spirit naši rodnou planetu Zemi, která se na snímku jeví jako malinká tečka o rozměrech několika málo pixelů. Podařilo se také sledovat oba Marsovy měsíce Phobos a Deimos, u prvního z nich bylo pozorováno i zatmění. Ještě vzácnějším jevem, který se podařilo roveru Spirit zahlédnout a vyfotografovat, byly meteory. Jeden obzvláště pěkný byl zachycen 25. října 2005 a byl spojen s kometou P/2001R1 LONEOS.

Sráz Burns Cliff na okraji kráteru Endurance, který zkoumal rover Opportunity

Co bude dál?
Málokomu se v životě podaří, že se po něm pojmenuje nějaké nebeské těleso nebo povrchový útvar na některé z planet či měsíců. Rovery Spirit a Opportunity jsou ale natolik úspěšné, že byť se jedná o neživá vozítka, zasloužily se o to, aby se po nich pojmenovaly dvě planetky. Obě byly objeveny na Vánoce roku 1960 trojicí holandských astronomů a nacházejí se v hlavním pásu planetek mezi Marsem a Jupiterem. I po skončení mise Mars Exploration Rovers tak budou jména obou vozítek navěky kroužit okolo Slunce.

Pohoří Columbia Hills, kde většinu času pracoval rover Spirit

Na to je však ještě čas a minimálně do roku 2010 mají rovery práci na Marsu. Otázka je, zda po tomto datu najde NASA peníze pro další provoz nebo bude jejich pobyt násilně ukončen. Doufejme, že se potřebné finance na provoz najdou a Spirit s Opportunity nám přinesou ještě hodně zajímavých informací z povrchu rudé planety.

autor: Michal Václavík