Zmeny v prístupe k americko-európskemu programu Mars Sample Return súvisia aj s financiami.
Fotomontáž zobrazuje puzdrá so vzorkami z Marsu, ktoré zozbieralo marťanské vozidlo NASA Perseverance. NASA plánuje v rámci programu návratu vzoriek z Marsu priniesť tieto vzorky späť a skúmať ich v najmodernejších zariadeniach na Zemi. Zdroj: NASA. Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS
„Rozpočet 11 miliárd dolárov je príliš vysoký a rok 2040 na doručenie vzoriek príliš vzdialený.“ Týmito slovami odôvodnil bývalý administrátor NASA Bill Nelson v polovici apríla 2024 nutnosť hľadať nové inovatívne návrhy programu Mars Sample Return.
Cieľom programu, ktorý vznikol z iniciatívy Európskej vesmírnej agentúry, je v polovici 30. rokov dopraviť na Zem prvé vzorky z planéty Mars. V najbližších mesiacoch bude NASA intenzívne zvažovať medzi dvoma alternatívami jeho pokračovania. Definitívne rozhodnutie by malo zaznieť v druhej polovici roka 2026.
Skôr a lacnejšie
Keď poprední predstavitelia agentúry avizovali na 7. januára tohto roka telekonferenciu, na ktorej malo zaznieť budúce smerovanie programu, vedecká komunita aj zapojené firmy s napätím očakávali ich vyjadrenia. Zostali ale sklamaní. Agentúra nevyslovila jednoznačné riešenie. Informovala o tom, že bude súbežne a podrobne skúmať dva spôsoby pristávania na Marse.
„NASA bude schopná v porovnaní s predchádzajúcimi plánmi zabezpečiť pokračovaním v dvoch možných variantoch úsporu nákladov i času,“ uviedol Nelson.
Revidované plány oznámil verejnosti a médiám bývalý riaditeľ Národného úradu pre letectvo a vesmír (NASA) aj spolu s pridruženou administrátorkou z riaditeľstva vedeckých misií Nicky Foxovou, ktorá akcentovala najmä časový harmonogram.
„Zariadenia NASA odolávajú drsnému prostrediu planéty Mars, aby získali prelomové vedecké vzorky,“ vysvetlila Foxová a dodala, „chceme tieto vzorky čo najrýchlejšie priviezť späť, aby sme ich mohli skúmať v najmodernejších zariadeniach.“
Hoci je pokrok v miniaturizácii analytických prístrojov výrazný, ľudstvo ešte nedokáže robiť plnohodnotný a širokospektrálny výskum na mieste odberu vzoriek. Zariadenia, ktoré by ho umožňovali, majú mnohokrát veľkosť šatníkových skríň.
„Je preto jednoduchšie uskutočniť najzložitejší projekt v histórii planetárneho prieskumu a dopraviť na Zem kúsok Marsu,“ vysvetlil pre portál VEDA NA DOSAH český popularizátor kozmonautiky Dušan Majer.
Žeriavom na Mars
Program s názvom Mars Sample Return (MSR) trpel podľa Majera dvoma zásadnými problémami. Predražoval sa a jeho vyvrcholenie – doprava vzoriek na Zem – sa neustále odďaľovalo.
„Skôr než NASA projekt pozastavila, aby začala hľadať nové riešenia, mala americká časť očakávanú cenovku takmer 11 miliárd amerických dolárov a s dopravou vzoriek na Zem sa počítalo až okolo roku 2040,“ dodal Majer.
Aktuálne ohlásené zmeny sa týkajú problematiky, akým spôsobom dosadne pristávací modul SRL (Sample Retrieval Lander) s integrovaným vzletovým modulom MAV (Mars Ascent Vehicle) na povrch červenej planéty. Prvé zo zariadení bude slúžiť ako nákladová plošina pre odobraté vzorky marťanskej pôdy, ďalšie ich vynesie na obežnú dráhu do prepravného zariadenia smerujúceho na Zem.
Podľa najnovších vyjadrení NASA prichádza do úvahy buď tzv. metóda sky-crane (nebeský žeriav, pozn. redakcie), alebo verzia využívajúca veľký komerčný lander. Cena prvého spôsobu sa pohybuje v rozmedzí od 6,6 do 7,6 miliardy amerických dolárov, druhý variant zase počíta s rozpočtom približne 5,8 až 7,1 miliardy.
Koncept misie na návrat vzoriek z Marsu s farebne zvýrazneným pristávacím modulom na odber vzoriek. Zdroj:
NASA/JPL-Caltech
Od hádzania k spúšťaniu
K Marsu ešte žiadny komerčný lander neletel. Okrem rakiet lode Starship od spoločnosti SpaceX sa podľa Majera ani nič využiteľné na let k červenej planéte zatiaľ nestavia, hoci na januárovej konferencii zaznelo, že NASA osloví s návrhmi aj ďalšie komerčné firmy.
„Podstatný rozdiel medzi oboma variantmi je v tom, že sky-crane je v praxi už dvakrát osvedčená metóda. Naopak, verzia využívajúca veľký komerčný lander operuje s technológiami, ktoré zatiaľ v praxi nemáme,“ odôvodnil Majer.
Sľubný potenciál preto v sebe skrýva inovatívny postup, ktorý americká vesmírna agentúra po prvýkrát použila 5. augusta 2012 v rámci misie kozmickej sondy Curiosity. V roku 2021 pomocou nebeského žeriavu dosadol rover Perseverance v kráteri Jezero.
Na metóde nebeského žeriavu začali pracovať experti z Laboratória prúdového pohonu (Jet Propulsion Laboratory, skr. JPL) začiatkom milénia. Spôsob, ktorým sa dovtedy pristávalo na Marse, nevyhovoval potrebám veľkých a ťažkých roverov. Ochrannú vrstvu okolo predchádzajúcich zariadení tvoril systém nafúknutých airbagov, pripomínajúcich strapec hrozna. Takto obalené stroje dopadali na povrch planéty z výšky približne 20 metrov.
Inžinierov limitoval i obmedzený počet lokalít, v ktorých mohli týmto spôsobom vozidlá bezpečne vysadiť. Pred misiami sond Curiosity a Perseverance prichádzali do úvahy iba tri marťanské oblasti.
Metóda overená praxou
Proces spúšťania rovera pomocou lán NASA po prvý raz zrealizovala pri zariadení Curiosity. Akcia na prvý pohľad pripomínala sci-fi filmy a spočiatku ju za šialený nápad označil aj vtedajší administrátor NASA.
Fáza, keď finančne nákladné zariadenie visí nad planétou na tenkých kábloch a chystá sa pristáť, vstúpila do slovníka kozmonautiky pod označením sedem minút hrôzy. Ide o technicky najnáročnejšiu časť zostupu – takzvaný EDL (Entry – vstup, Descent – zostup, Landing – pristátie). Inžinieri vtedy nedokážu sondu manuálne riadiť, preto sa musia spoľahnúť na správne naprogramované príkazy.
Sedem minút hrôzy
Ak si NASA v budúcom roku zvolí práve tento spôsob pristávania na Marse, v praxi by mal celý proces vyzerať približne nasledovne.
Dopravovaný náklad je spolu so zostupovým stupňom (označovaným občas i ako sky-crane) uložený v ochrannom puzdre, ktoré pripomína orechovú škrupinu. Spodnú časť tvorí tepelný štít, ktorý plní dôležitú ochrannú funkciu. Pri prelete atmosférou planéty môže dosiahnuť teplotu až 1300 stupňov Celzia, pričom obsah vnútri by mal mať izbovú teplotu.
Vo výške približne 11 kilometrov nad povrchom planéty odpadáva tepelný štít a rozvinie sa supersonický padák. Súprava výrazne spomaľuje rýchlosť a po chvíli sa od nej oddeľuje aj padák. Hlavný manéver nastáva, keď sa zostava nachádza približne dva kilometre nad vytypovanou lokalitou.
„Sky-crane sa aj s nákladom oddelia od ochrannej škrupiny s padákom a najprv padajú voľným pádom k povrchu. Následne dôjde k zapnutiu raketových motorov v rohoch zostupového modulu a zostava sa začína spomaľovať,“ vysvetľuje Majer a ďalej uvádza, „vo výške okolo 20 metrov je zostup už veľmi pozvoľný a sky-crane začína na niekoľkých lanách spúšťať svoj náklad k povrchu. Len čo sa ho dotkne, malé gilotínky preseknú laná.“
Nebeský žeriav splnil v tomto okamihu svoju úlohu, zapáli motory a odlieta niekoľko sto metrov ďalej, kde neriadene dopadne a dôjde k jeho zničeniu.
Pošta pre kuriéra
Mars je po Zemi jednou z najlepšie preskúmaných planét slnečnej sústavy. Na jeho povrchu sa nachádza niekoľko vzoriek, ktoré počas svojej misie odobralo vozidlo Perseverance. Časť z vyše dvadsiatky titánových puzdier s veľkosťou pera sa nachádza na rôznych lokalitách Marsu, časť je uložená v útrobách rovera. Zaujímavosťou je, že súčasťou vzoriek, ktoré odletia z planéty, je aj súprava piatich takzvaných svedeckých puzdier. Slúžia na spätnú kontrolu vylúčenia kontaminácie vzoriek rôznymi látkami, ktoré pochádzajú z činnosti rovera alebo vznikli pri jeho doprave na planétu.
Perseverance odoberal vzorky cielene. Systém kamier a analytických prístrojov umožňoval vedcom presne sa rozhodnúť, aký bude obsah puzdra.
„Vedeckú komunitu asi najviac zatiaľ zaujal kameň, ktorý dostal prezývku Cheyava Falls. Obsahuje totiž látky, ktoré vznikajú iba vo vodnom prostredí,“ uviedol Majer a vysvetlil, že sú na ňom viditeľné škvrny známe aj zo Zeme, kde sú prejavom života.
Vedci dúfajú, že sa im vďaka privezeným vzorkám podarí zodpovedať mnohé otázky vzniku a vývoja obývateľných svetov a rovnako aj lepšie pripraviť budúcich ľudských prieskumníkov.
S optimistickým výhľadom si ešte budeme musieť na túto časť misie počkať prinajmenšom desaťročie. Vzorky by mali na Zem doletieť medzi rokmi 2035 a 2040. „Keby to bolo neskôr, znamenalo by to, že nebola splnená jedna z požiadaviek NASA,“ uzatvoril český popularizátor kozmonautiky.
Zdroj: NASA, kosmonautix.cz, Astronomy.com
(zh)
