Vysvetlenie: Čo sťažuje pristátie roveru NASA Perseverance na Marse?

Cesta na Mars, ktorý je vzdialený asi 300 miliónov míľ, zvyčajne trvá asi sedem až osem mesiacov. Vytrvalosť bola spustená 30. júla 2020 počas okna, keď boli Mars a Zem najbližšie k sebe.

Rover Perseverance používa svoj vrták na zbieranie vzorky horniny na Marse v tejto nedatovanej umeleckej konceptuálnej ilustrácii. (NASA/JPL-Caltech/Handout cez Reuters)

Vo štvrtok sa očakáva pristátie roveru NASA Perseverance v kráteri Jezero na Červenej planéte, po ktorom bude pokračovať v hľadaní známok minulého života.

Pristátie je najkratšia, ale jedna z najvýznamnejších a tiež náročných fáz misie. NASA tvrdí, že keďže je to ťažké, iba 40 percent misií, ktoré kedy vesmírne agentúry na celom svete vyslali na Mars, bolo úspešných, pretože stovky vecí musíte ísť priamo na kvapku na hryzenie nechtov.

Aby sme dali nejaký kontext obtiažnosti spúšťania misií, ako je táto, je tu príklad výskumnej matematičky Katherine Johnsonovej. Vo filme z roku 2016 Skryté postavy , Taraji P. Henson hral Johnsona, ktorý pracoval na tom, aby prišiel na presné výpočty, ktoré určili trajektóriu kapsuly, ktorá vynesie Johna Glenna do vesmíru v roku 1962.

Ďalšie misie na Mars

Ďalšia misia na Mars, SAE Al Amal (Hope) – prvá takáto misia v arabskom svete – minulý týždeň vstúpil na obežnú dráhu Marsu . Toto je však orbitálna misia a nezahŕňa pristátie na povrchu planéty. Okrem Spojených arabských emirátov v období medzi júlom a augustom spustila misiu na Mars aj Čína.

Vo svetle takýchto ambicióznych vesmírnych misií niektorí astrobiológovia vyjadrili obavy z možnej „medziplanetárnej kontaminácie“. To znamená preniesť mikróby na Zemi do iných nebeských telies a priviesť mimozemské mikróby späť na Zem. Výbor pre vesmírny výskum (COSPAR) stanovuje „politiku planetárnej ochrany“, ktorej cieľom je obmedziť počet mikróbov vysielaných na iné planéty, ako aj zabezpečiť, aby mimozemský život nespôsobil na Zemi zmätok.

Ako sa kozmická loď dostane na Mars?

Cesta na Mars, ktorý je vzdialený asi 300 miliónov míľ, zvyčajne trvá asi sedem až osem mesiacov. Vytrvalosť bola spustená 30. júla 2020 počas okna, keď boli Mars a Zem najbližšie k sebe. Toto okno je dôležité, pretože obe planéty obiehajú okolo Slnka rôznymi rýchlosťami a každé dva roky sú planéty v pozícii, kde sú k sebe najbližšie. Vesmírne agentúry sa snažia spustiť svoju kozmickú loď počas tohto okna, pretože menšia vzdialenosť znamená použitie menšieho množstva raketového paliva.

Podľa an analýza vykonaná Purdue University , náklady na tuhé raketové palivo sa odhadujú na 5 USD za kg. Rover Perseverance vo veľkosti auta však používa systém na jadrový pohon. Za takmer 30 rokov sa stane prvým roverom, ktorý bude používať plutónium vyrobené v domácich podmienkach vytvorených národnými laboratóriami v USA. Rover bude poháňaný generátorom, ktorý premení teplo generované prirodzeným rozpadom plutónia-238 na elektrinu, ktorá udrží rover a jeho nástroje v chode po pristátí na Marse.

Aká je cena misie Perseverance?

Odhaduje sa, že NASA vynaloží 2,7 miliardy dolárov na misiu, ktorá zahŕňa vývoj kozmickej lode, štartovacie operácie a náklady na udržiavanie prevádzky po pristátí na Marse.

Podľa Planetárna spoločnosť , použitie plutónia-238 ako paliva zvýšilo náklady misie, pretože jadrový materiál je spojený so zvýšenými environmentálnymi a bezpečnostnými predpismi. Celkové náklady na misiu zodpovedajú sume peňazí, ktorú Google zarobí za šesť dní, alebo sume peňazí, ktorú Američania minú na svojich domácich miláčikov každých 10 dní alebo ekvivalentnej 33 hodinám chodu amerického ministerstva obrany, tvrdí spoločnosť.

PRIDAŤ SA TERAZ :Express Explained Telegram Channel

Prečo je pristátie na Marse ťažké?

Vstup, zostup a pristátie (EDL) je to, čo sa nazýva najintenzívnejšia fáza misie Mars 2020. Aby vozítko Perseverance úspešne pristálo na Marse, musí ísť správne niekoľko vecí. Fáza EDL sa začína, keď rover dosiahne vrchol marťanskej atmosféry a pohybuje sa rýchlosťou 20 000 km za hodinu. Výzvou pre rover je znížiť rýchlosť z približne 20 000 km za hodinu na nulu a zároveň pristáť na úzkom povrchu krátera.

Fáza EDL, hovorí NASA, skončí o sedem minút, keď bude rover stáť na povrchu planéty. Potom je potrebné použiť brzdy veľmi opatrne, kreatívne a náročným spôsobom.

Desať minút pred vstupom do atmosféry sa rover zbaví svojej plavby, ktorá pozostáva zo solárnych panelov, rádií a palivových nádrží, ktoré sa používajú počas letu. Iba ochranný aeroshell, ktorý sa skladá z roveru a zostupového stupňa, vykoná výlet na povrch planéty. Teraz ako kozmická loď vstupuje na povrch Marsu , bude spomalený odporom, čo je prípad, keď trenie atmosféry planéty pôsobí proti povrchu kozmickej lode, čím ju spomalí a zníži jej orbitálnu výšku.

Zatiaľ čo odpor spomaľuje kozmickú loď, zároveň ju zahrieva a maximálne zahrievanie nastáva asi 80 sekúnd po vstupe roveru do atmosféry. To však neovplyvňuje rover, ktorý je vo vnútri aeroshell pri izbovej teplote.

Kým bude klesať atmosférou, kozmická loď bude musieť odpáliť malé trysky, aby zostala v kurze, pretože môže byť vychýlená z kurzu kvôli malým vreckám vzduchu s rôznou hustotou. Následne tepelný štít spomalí kozmickú loď na približne 1 600 km za hodinu, v tomto momente (asi 240 sekúnd po vstupe) dôjde k rozmiestneniu nadzvukového padáka.

Dvadsať sekúnd po nasadení padáka sa tepelný štít oddelí a rover je prvýkrát vystavený atmosfére planéty. V tomto momente padák pracuje na ďalšom spomalení vozidla. Ale pretože atmosféra Marsu je tenká, vozidlo sa stále pohybuje smerom k povrchu rýchlosťou 320 km za hodinu. Preto pre bezpečné pristátie musí rover opustiť padák a zvyšok cesty absolvovať pomocou rakiet, ktoré sú súčasťou zostupovej fázy, ktorej motory sa naštartujú, keď bude rover asi 2100 metrov nad povrchom.

Konečná rýchlosť klesania roveru je asi 2,7 km za hodinu, čo je pomalšia rýchlosť, než akú priemerný človek dokáže prejsť pešo za hodinu – asi 5 km. V tejto fáze, keď zostáva približne 12 sekúnd na pristátie na povrchu vo výške približne 66 stôp nad povrchom, sa rover spustí na súprave káblov. Keď rover cíti, že sa jeho kolesá dotkli zeme, prereže káble, ktoré potom nezávisle nekontrolovane pristanú na povrchu niekde preč od roveru.

Raketa United Launch Alliance Atlas V nesúca vozidlo NASA Mars 2020 Perseverance Rover štartuje z Cape Canaveral Air Force Station v Cape Canaveral na Floride, USA 30. júla 2020. (NASA/Joel Kowsky/Handout cez Reuters)

Čo urobí vozítko Perseverance na Marse?

Perseverance strávi na planéte jeden rok na Marse (dva roky na Zemi), počas ktorého bude skúmať oblasť miesta pristátia. Kráter Jezero, kde pristane, bol kedysi miestom starej riečnej delty (vedci to vedia vďaka dôkazom zozbieraným počas predchádzajúcich pristávacích a orbitálnych misií, ktoré poukazujú na vlhké podmienky na planéte pred miliardami rokov).

Ak Mars kedysi v dávnej minulosti (pred 3,5 – 3,8 miliardami rokov) skrýval teplejšiu atmosféru umožňujúcu prúdenie vody a ak na ňom existoval mikrobiálny život, je možné, že v špeciálnych oblastiach existuje aj dnes.

Rover nesie so sebou sedem prístrojov, medzi ktoré patrí pokročilý kamerový systém s možnosťou priblíženia, SuperCam, čo je prístroj, ktorý zabezpečí zobrazovanie a analýzu chemického zloženia a spektrometer. Jeden z najzaujímavejších prístrojov na palube roveru sa však volá MOXIE, ktorý bude produkovať kyslík z marťanského atmosférického oxidu uhličitého. Ak bude tento nástroj úspešný, budúci astronauti (zatiaľ sa na Marse nikto neudržal) ho môžu použiť na spaľovanie raketového paliva na návrat na Zem.

Rover ponesie aj Ingenuity, prvý vrtuľník, ktorý lieta na Marse. Pomôže to zozbierať vzorky z povrchu z miest, kam sa rover nedostane. Celkovo je rover navrhnutý tak, aby študoval známky starovekého života, zbieral vzorky, ktoré by mohli byť poslané späť na Zem počas budúcich misií, a testoval novú technológiu, ktorá by mohla byť prínosom pre budúce robotické a ľudské misie na planéte.

Zdieľajte So Svojimi Priateľmi: