Przejdź do treści

Kolejny łazik marsjański gotowy do startu

img

Już w czwartek 30 lipca z kosmodromu Cape Canaveral na Florydzie wystartuje rakieta Atlas V z kolejnym amerykańskim łazikiem marsjańskim na szczycie. Pojazd Perseverance zostanie skierowany w stronę Czerwonej Planety i wyląduje na jej powierzchni, w kraterze Jezero 18 lutego 2021 r.

Łazik Perseverance to najbardziej skomplikowany pojazd, który zostanie wysłany w kierunku Marsa. Bazuje w wielu aspektach na łaziku Curiosity, który od 2012 r. eksploruje obszar w Kraterze Gale. Perseverance kontynuuje misję poprzednika poszukiwania dowodów na występujące w przeszłości warunki pozwalające na występowanie życia na Marsie. Na dodatek jest on wyposażony w instrumenty, które pozwolą bezpośrednio poszukiwać dowodów na występowanie mikroorganizmów w dawnej historii Marsa.

Misja Perseverance ma postawione cztery główne cele naukowe. Oprócz poszukiwania dawnych warunków sprzyjających życiu i dowodów na istnienie takiego życia w przeszłości, łazik zbierze z powierzchni krateru próbki materiału, które na początku lat 30. zostaną zabrane na Ziemię w oddzielnej misji. To też pierwszy pojazd, który przeciera szlak dla przyszłych misji załogowych. Na łaziku przetestowane zostanie wytwarzanie tlenu z marsjańskiej atmosfery.

Miejsce lądowania - Krater Jezero to szeroki na 45 km krater, który kilka miliardów lat temu mieścił jezioro i deltę rzeczną.

Łazik został nazwany przez 13-latka Alexa Mather z Burke w stanie Virginia, który wygrał konkurs na nazwę dla pojazdu zorganizowany przez NASA.

Perseverance będzie trzecią i ostatnią misją marsjańską wysłaną w obecnym oknie startowym lotu na Marsa. Swoje misje wysłały już Zjednoczone Emiraty Arabskie i Chiny.


Przygotowania do startu

Łazik Perseverance został zapakowany do specjalnej kapsuły, w której wejdzie w atmosferę marsjańską. Do kapsuły przymocowano stopień podróżny, zapewniający napęd i zasilanie w drodze do Czerwonej Planety. Całość została zamknięta pod owiewką i zamontowana na rakiecie Atlas V.

img
Zdjęcie: NASA/KSC.

27 lipca łazik przeszedł wraz z rakietą nośną przegląd Launch Readiness Review, w którym oficjalnie zatwierdzono gotowość do lotu 30 lipca. Według prognoz w czasie startu jest 80% prawdopodobieństwo wystąpienia dogodnych warunków do lotu.

Rakieta Atlas V w konfiguracji 541 (owiewka o średnicy 5 m, 4 rakiety pomocnicze na paliwo stałe i pojedynczy silnik drugiego stopnia Centaur) wystartuje 30 lipca o 13:50 czasu polskiego ze stanowiska SLC-41 na kosmodromie w Cape Canaveral na Florydzie. Dokładnie ten sam typ rakiety wynosił dwie poprzednie amerykańskie misje marsjańskie: Curiosity i InSight.

Jeżeli start nie zostałby z jakiegoś powodu przeprowadzony 30 lipca, to kolejne możliwości startu pojawiają się codziennie do 15 sierpnia. Tyle trwa dogodne położenie Ziemi względem Marsa, które umożliwia transfer w kierunku Marsa przy pomocy tej rakiety.


Jak będzie wyglądał start?

img
Rakieta Atlas V transportowana na stanowisko startowe SLC-41. Źródło: NASA/Joel Kowsky.

Rakieta wystartuje o 30 lipca o 13:50 czasu polskiego. 1 minutę i 49 sekund po starcie nastąpi odrzucenie pomocniczych rakiet bocznych na paliwo stałe. Niecałe 2 minuty później odrzucona zostanie owiewka chroniąca statek w locie w niskich warstwach atmosfery.

Dolny stopień rakiety przestanie pracować 4 minuty i 21 sekund po starcie. Kilka sekund później zostanie odrzucony, a po kolejnych 10 sekundach po raz pierwszy uruchomi się silnik górnego stopnia Centaur.

11 minut i 39 sekund od startu silnik stopnia Centaur wyłączy się i rakieta wejdzie w fazę dryfu na niskiej orbicie okołoziemskiej. Gdy statek zbliży się do optymalnej pozycji na orbicie, ponad 45 minut po starcie silnik stopnia Centaur uruchomi się drugi raz. Po trwającym ponad 7 minut odpaleniu statek z łazikiem zostanie skierowany wraz z górnym stopniem rakiety na orbitę heliocentryczną w kierunku Marsa.

Separacja statku i górnego stopnia nastąpi niecałą godzinę po starcie.


Co po starcie?

img
Transfer łazika Perseverance w kierunku Marsa. Źródło: NASA/JPL-Caltech.

Po separacji statku nastąpi faza międzyplanetarnej podróży (Interplanetary Cruise). W tym czasie łazik wraz ze stopniem zniżania znajduje się w specjalnej kapsule przyczepionej do stopnia podróżnego. Inżynierowie misji sprawdzą w tym czasie wszystkie systemy statku i przeprowadzą pierwsze trzy manewry korekcji trajektorii, które będą zbliżały łazik do lądowania w wyznaczonym miejscu.

45 dni przed lądowaniem rozpocznie się faza zbliżania (Approach Phase), podczas której będą mogły zostać wykonane dwa dodatkowe manewry korekcji trajektorii, jeśli zajdzie taka potrzeba.

Ostatnie siedem minut lotu to faza EDL (Entry, Descent and Landing), podczas której statek wejdzie w atmosferę Marsa, otworzy spadochrony i następnie wyląduje za pomocą żurawia wyposażonego w rakiety odrzutowe.

Technika lądowania wykorzystana w tej misji to ta sama, która była użyta podczas lądowania łazika Curiosity. Została jedna usprawniona o dodatkowe technologie: Range Trigger - czyli autonomiczną zmianę czasu otwarcia spadochronu na bazie pozycji oraz Terrain-Relative Navigation - czyli możliwość zmiany miejsca lądowania podczas lotu rakietowego na podstawie porównywania zdjęć wykonanych przez łazik z dokładnymi zdjęciami orbitalnymi.


Budowa łazika

img
Zdjęcie: NASA/JPL-Catelch.

Łazik misji Mars 2020 bazuje na konstrukcji działającego obecnie na powierzchni Marsa łazika Curiosity. Pojazd ma około 3 m długości (nie licząc ramienia robotycznego), 2,7 m szerokości i 2,2 m wysokości. Jego całkowita masa wynosi 1070 kg.
 
System jezdny łazika, podobnie jak w przypadku Curiosity składa się z sześciu kół, każdy zasilany własnym silnikiem. Możliwość sterowania posiadają dwa przednie i dwa tylne koła. Koła mają średnicę 52,5 cm i są wykonane z aluminium. Nogi składające się na strukturę jezdną są wykonane z tytanu.
 
Korpus pojazdu ma kształt prostopadłościanu i jego głównym zadaniem jest ochrona komputera pokładowego, elektroniki i części instrumentów naukowych. Do korpusu przymocowane jest ramię robotyczne, podobne do tego wykorzystywanego w łaziku Curiosity. Funkcjonalna końcówka ramienia jest jednak większa i ma zamontowane inne instrumenty naukowe.
 
Z korpusu wychodzi też maszt, na którym zamontowane są kamery nawigacyjne i spektrometr do analizy chemicznej SuperCam.
 
Łazik zasilany będzie radioizotopowym generatorem termoelektrycznym (MMRTG) stworzonym przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych. Urządzenie zamienia energię cieplną pochodzącą z izotopu plutonu-238 na energię elektryczną, która ładuje dwie główne baterie łazika mocą 110 W. Część ciepła jest przekazywana do systemu kontroli termalnej odpowiedzialnej za utrzymywanie sprzętu łazika w odpowiednich temperaturach pracy.
 
Łazik będzie komunikował się przez większość czasu za pośrednictwem cylindrycznej anteny niskiego zysku pasma UHF, która będzie przesyłać dane na Ziemię przez orbitery marsjańskie: MAVEN, MRO i TGO. Antena wysokiego zysku pasma X umieszczona z tyłu pokładu łazika posłuży do wysłania komend do pojazdu z Ziemi. Do sytuacji awaryjnych, przy odpowiedniej odległości od Ziemi i jej widoczności można też użyć anteny niskiego zysku pasma X.
 
Rozwój i budowa łazika Perseverance kosztowała NASA około 2,4 mld dolarów. Dodatkowo prowadzenie misji będzie kosztować w podstawowym czasie 300 milionów dolarów.


Instrumenty naukowe misji

Łazik Perseverance zabiera ze sobą 7 instrumentów naukowych o łącznej masie 59 kg, które będą realizowały cele naukowe misji.

  • MASTCAM-Z - zestaw kamer, które będą stanowić "oczy" łazika. W odróżnieniu od poprzednika kamera masztowa będzie zdolna wykonywać zbliżenie optyczne. Zestaw umożliwi także wykonywanie filmów w wysokiej rozdzielczości oraz obrazów stereoskopowych.
  • MEDA (Mars Environmental Dynamics Analyzer) - stacja pogodowa zamontowana na korpusie pojazdu i maszcie. Umożliwi pomiary kierunku i prędkości wiatru, temperatury, wilgotności, ciśnienia oraz promieniowania.
  • MOXIE (Mars Oxygen ISRU Experiment) - demonstrator technologii wytwarzania tlenu z marsjańskiej atmosfery.
  • PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) - spektrometr fluorescencji rentgenowskiej z rejestracją obrazu wysokiej rozdzielczości. Pozwoli na wykonanie dokładnych analiz chemicznych skał i gruntu.
  • RIMFAX (Radar Images for Mars' Subsurface Exploration) - georadar przeznaczony do pierwszych w historii pomiarów w wysokiej rozdzielczości profilu skał pod powierzchnią planety.
  • SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics and Chemicals) - spektrometr ramanowski do badania mineralogii skał i wykrywania związków organicznych.
  • SuperCam - spektrometr laserowy do analizy chemicznej i mineralnej skał oraz pomiarów atmosferycznych. SuperCam to następca instrumentu ChemCam, wzbogacony o możliwości analizy minerałów i cząsteczek oraz rejestrowanie kolorowego obrazu.

Oprócz instrumentów naukowych łazik Perseverance został wyposażony w system pakowania próbek skalnych, które zostaną pozostawione na Marsie do zebrania przez przyszłą misję. Pod korpusem pojazdu umieszczono też dron Ingenuity - pierwszy pojazd, który będzie latał poza Ziemią.

Na kamerze SuperCam i z boku pojazdu umieszczono mikrofony, które pozwolą po raz pierwszy usłyszeć dźwięki planety i posłużą do późniejszych analiz lądowania łazika.

 

Na podstawie: NASA

Opracował: Rafał Grabiański

 

Więcej informacji:

 

 

Na zdjęciu: Rakieta Atlas V z łazikiem Perseverance gotowa do startu na stanowisku SLC-41. Źródło: NASA/Joel Kowsky.