Vozítko Curiosity: zvědavý tulák rudou planetou

Petr Kubala  |  Vesmír
Curiosity na povrchu Marsu (kresba). Foto: NASA

Koncem příštího roku by se měl vydat vstříc Marsu dosud největší pojízdný robot – Mars Science Laboratory (MSL) alias Curiosity.

Myšlenka posílat na vesmírná tělesa pojízdné průzkumníky není nová. Asi každý zná slavnou dvojku Lunochodů, které se dostaly nejen do historie kosmonautiky, ale i na známky. Mezi tuláky (rovery) lze zařadit i vozítka z programu Apollo. Ta ovšem po povrchu Měsíce nebrouzdala automaticky, ale stala se cenným dopravním prostředkem astronautů.

Rudé planetě Mars se výsady hostit na svém povrchu pojízdného vyslance lidstva dostalo až v roce 1997. Sonda Mars Pathfinder přistála na povrchu 4. července 1997. O několik desítek hodin později vyjelo na povrch malé vozítko Sojourner. Svými rozměry (délka 65 cm, šířka 45 cm a výška 30 cm) připomínalo spíše mikrovlnou troubu na šesti kolech. Během zhruba tří měsíců najezdilo vozítko osmdesát metrů a dokonce se dostalo i do reklamy na jednu čokoládovou tyčinku.

V lednu 2004 přistály na povrchu Marsu dva identické rovery. Spirit dosedl v kráteru Gusev 4. ledna 2004. Jeho kolega Opportunity přistál v oblasti Meridiani Planum 25. ledna stejného roku. Rovery byly už o poznání větší (délka 160 cm, šířka 230 cm a výška 150 cm).

Vozítka měla na povrchu pracovat minimálně tři měsíce, tedy zhruba do konce dubna 2004. Spirit však nakonec vykonával vědeckou činnost do roku 2009 a teprve v březnu 2010 s ním NASA patrně definitivně ztratila spojení. Jeho kolega, kterému v NASA nikdo neřekne jinak než Oppy, funguje už téměř sedm let a najel přes 25 km!

Srovnání všech marťanských vozítek. Zleva: Mars Exploration Rover (Spirit, Opportunity), Sojourner, Curiosity. Foto: NASA

Curiosity Let's Go!

Někdy v období listopadu až prosince 2011 by měly na mysu Canaveral zaburácet motory nosné rakety Atlas V 541. K povrchu Marsu vyrazí laboratoř MSL (Mars Science Laboratory), která byla loni pokřtěna vlídnějším novem Curiosity – Zvědavost. Laboratoř bude mít délku 2,7 m a hmotnost 900 kg, což je pětkrát více ve srovnání se Spiritem a Opportunity.

Pokud start Curiosity proběhne ve stanoveném termínu, dorazí k Marsu v létě 2012. Na povrchu čtvrté planety Sluneční soustavy by měla laboratoř pracovat minimálně jeden tamní rok, tedy asi 685 pozemských dní. Náklady na projekt se odhadují na 2,3 miliardy USD.

Netypické přistání

Kvůli velké hmotnosti pojízdné laboratoře si museli technici v NASA lámat hlavu nad tím, jak uskutečnit přistání na rudé planetě. Hledání inspirace v archívu nemělo příliš smysl. Statické sondy přistávaly na Marsu obvykle pomocí vzpěr, což pro účely Curiosity není příliš vhodné. Předchůdci Curiosity pak dosedli (nebo spíš doskákali) na povrch Marsu prostřednictvím nafukovacích airbagů. Ani tato možnost ovšem s ohledem na hmotnost MSL nepřipadá v úvahu.

Prvotní část přistávacího manévru bude probíhat klasickým způsobem. Přistávací modul se odpojí od „transportního“ modulu, který sloužil během cesty mezi Zemí a Marsem. Při průletu řídkou atmosférou Marsu ochrání Curiosity tepelný štít o průměru 4,5 metru. V atmosféře planety přijde přistávací modul o většinu kinetické energie. Z rychlosti asi 6 km/s by měl zpomalit na Mach 2, tedy dvojnásobek rychlosti zvuku.

Hladký průlet atmosférou zajistí systém EDL, který se používal už za dob legendárního programu Apollo. Systém dokáže v reálném čase sledovat rozložení vztlakových sil po povrchu modulu a podle toho regulovat směr letu změnou využitím pohyblivých závaží.

Curiosity při testech. Foto: NASA

Jakmile sestupová rychlost klesne na Mach 2, přijde velká chvíle brzdicího padáku. Ten má průměr 16 metrů a bude vybaven 80 lany o délce 50 metrů. Následně dojde k odhození tepelného štítu a aktivaci přistávacího radaru, který bude přinášet informace o aktuální výšce a rychlosti.

Poté se Curiosity a přistávací plošina odpojí od modulu s padákem. O závěrečné zbrzdění se postarají hydrazinové motory přistávací plošiny. Nakonec bude laboratoř Curiosity „vysazena“ na povrch planety pomocí 7,5 m dlouhého lana. Jakmile se kola laboratoře dotknou povrchu, plošina počká asi dvě sekundy, než si Curiosity ujasní, že skutečně přistála. Poté bude lano odpáleno, plošina odmanévruje do bezpečné vzdálenosti a neškodně dopadne na povrch.

Video ukazuje animovaný průběh sestupného manévru a práci Curiosity na povrhu Marsu:
 

Vědecké vybavení a cíle

Spirit a Opportunity používaly jako zdroj energie solární panely. V případě Curiosity by ovšem musely být příliš velké. Jako zdroj energie proto bude využit radioizotopový termoelektrický generátor. Nejedná se o novinku, obdobný zdroj využívaly obě sondy Viking, které na Marsu přistály v sedmdesátých letech.

Laboratoř Curiosity bude vybavena šesti koly o průměru 50 cm, které ji dovolí překonat překážky vyšší než je průměr samotných kol. Každé z nich bude disponovat vlastním motorem, dvě přední a dvě zadní navíc i motorem pro otáčení. Laboratoř je schopna pohybovat se rychlostí až 40 mm/s, reálná rychlost však bude daleko menší – po povrchu Marsu by měla Curiosity za hodinu urazit asi 30 metrů.

K Marsu se Curiosity vydá s několika základními cíli:

  • Zjištění povahy a množství organických uhlíkových sloučenin.
  • Hledání základních chemických kamenů života: uhlíku, vodíku, dusíku, kyslíku, fosforu a síry.
  • Identifikace prvků, které se mohou účastnit biologických procesů.
  • Výzkum chemického, izotopového a mineralogického složení povrchu rudé planety.
  • Stanovení vývoje atmosféry Marsu během posledních 4 miliard let.
  • Zjištění současného stavu, distribuce a koloběhu vody a oxidu uhličitého.
  • Měření širokého spektra povrchového záření, včetně galaktického záření, kosmického záření, solárních protonů a sekundárních neutronů.
  • Výzkum procesů, které vytvořily a upravovaly horniny na Marsu.
Rozmístění vědeckých přístrojů. Foto: NASA

Kamery na Curiosity

MastCam – kamerový systém bude schopen pořizovat až 10 snímků za sekundu ve vysokém rozlišení 720p. Každá ze dvou kamer bude vybavena flash pamětí o velikosti 8 GB, na kterou se vejde až 5 500 snímků.

MAHLI (Mars Hand Lens Imager) – kamera bude instalována na robotickém rameni Curiosity. Sloužit bude k pořizování detailních mikroskopických snímků hornin. Rozlišení kamery bude jen 12,5 mikrometrů a do její výbavy patří také bílé a UV LED. Ultrafialové záření bude použito k vyvolání fluorescence, která by měla pomoci odhalit uhličitany v marťanských horninách.

MARDI (Mars Descent Imager) – jinak také kamera na jedno použití. MARDI by nám měla přinést úchvatný pohled na poslední okamžiky přistávacího manévru. Do akce se zapojí ve výšce asi 3,7 km nad povrchem a po dobu dvou minut bude pořizovat pět fotografií za sekundu o rozlišení 1 600 × 1 200 bodů. Na video si však budeme muset počkat, přenos dat bude probíhat postupně po dobu několika týdnů (bude možné využít jen část kapacity přenosu). Kromě pokochání se budou mít snímky i vědeckou hodnotu – konfrontace snímků z povrchu a obrázků z MARDI bude pro geology velmi cenným nástrojem.

Kromě těchto kamer bude Curiosity vybaven i 3D kamerami pro usnadnění pohybu po povrchu planety.

Spektrometry na Curiosity

Laser ChemCam v akci (kresba). Foto: NASA

ChemCam – jedná se o sadu vědeckých nástrojů k analýze hornin. Klíčovou částí bude laser, který bude ze vzdálenosti 1 až 9 m „ostřelovat“ marťanské horniny. Složení odpařovaného materiálu pak bude zkoumat trojice spektrografů z paluby Curiosity. Na projektu se podílí také francouzští vědci.

APXS (Alpha-particle X-ray spectrometer) – jeho úkolem bude ozařovat vzorky marťanských hornin částicemi alfa. Rentgenový spektrometr pak bude zkoumat jejich složení. Projekt financuje Kanadská kosmická agentura.

CheMin (Chemistry and Mineralogy) – jeden z menších přístrojů pro studium minerálů na Marsu.

SAM (Sample Analysis at Mars) – klíčový americko-francouzský projekt. Robotické rameno dopraví vzorky marťanské půdy do pece, kde budou „rozžhaveny“ na teplotu až 1 000 °C. Pro výzkum pak bude určena trojice přístrojů: plynový chromatograf, hmotnostní spektrometr a laserový spektrometr. Posledně jmenovaný bude rovněž provádět studium složení atmosféry a to s důrazem na oxid uhličitý a metan.

Detektory radiace na Curiosity

RAD (Radiation Assessment Detector) – bude měřit radiaci na povrchu planety. Výsledky budou důležité pro plánování budoucí pilotované mise k Marsu. Na projektu se podílí Německo.

DAN (Dynamic Albedo of Neutrons) – přístroj Ruské kosmické agentury bude hledat led pod povrchem Marsu prostřednictvím detekce neutronů.

Astrobiologie a Curiosity

REMS (Rover Environmental Monitoring Station) – španělský přístroj k měření atmosférického tlaku, teploty a vlhkosti vzduchu, směru a rychlosti větru a úrovně ultrafialového záření. Hlavní část bude instalována na stožáru Curiosity, další pak na jeho „těle“. Součástí balíčku přístrojů REMS jsou rovněž čidla k měření teploty samotného povrchu prostřednictvím pozorování emitovaného infračerveného záření.

Atmosférický výzkum s Curiosity

Schéma kamery MastCam. Foto: NASA

MEDLI (MSL Entry Descent and Landing Instrumentation) – bude měřit parametry atmosféry při sestupném manévru. Data budou mít cenu zlata pro inženýry, kteří tak mohou lépe připravit budoucí mise k Marsu.

Mise na vlastní oči

NASA vždy patřila v propagaci svých misí mezi absolutní špičku. Úřad si dobře uvědomuje nutnost přesvědčit veřejnost o přínosu výzkumu vesmíru, neboť jsou to právě daňoví poplatníci, kteří ho ze svých peněz financují. Nikoho proto nepřekvapí, že Curiosity má svou stránku na Twitteru a že celou misi můžeme sledovat živě prostřednictvím internetu.

Díky webu ustream.tv můžete kdykoliv živě nahlédnout do haly NASA na přípravu a testy laboratoře Curiosity. Živý přenos najdete na této stránce.

Pošlete své jméno na Mars

Kromě toho ještě stále běží tradiční kampaň NASA. Zdarma, snadno a rychle můžete společně s Curiosity poslat na Mars i své jméno nebo jméno některého z vašich přátel či příbuzných.

Stačí otevřít tuto stránku a napsat své křestní jméno (First Name), příjmení (Last Name), vybrat stát původu a zadat PSČ (u států mimo USA si ho můžete vymyslet). Po kliknutí na Submit vám systém vygeneruje pěkný certifikát, potvrzující vaší účast na misi. Vaše jméno pak bude společně se jmény dalších pozemšťanů nahráno na čip, který bude instalován na palubu Curiosity a vydá se k Marsu.


Tip: Podívejte se také na oficiální stránky projektu.

Nejčtenější