Mars 2020

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Mars 2020
Emblemat Mars 2020
Dane misji
Indeks COSPAR 2020-052A
Zaangażowani NASA
Pojazd
Statek kosmiczny Perseverance, Ingenuity
Masa pojazdu 1025 kg
Rakieta nośna Atlas V 541
Start
Miejsce startu CCAFS Space Launch Complex 41
Początek misji 30 lipca 2020
Lądowanie
Miejsce lądowania Krater Jezero
Lądowanie 18 lutego 2021, 20:55 UTC
Czas trwania misji 211 dni
Trajektoria lotu
Start misji Mars 2020 z Przylądka Canaveral

Mars 2020 – bezzałogowa misja badawcza Marsa amerykańskiej agencji kosmicznej NASA rozpoczęta w lipcu 2020 roku. W skład bezzałogowej sondy weszły: moduł przelotowy, lądownik wraz z żurawiem oraz pojazdy marsjańskie: łazik Perseverance i helikopter Ingenuity. Całość została wyniesiona z wyrzutni nr 41 wojskowej bazy lotniczej na Przylądku Canaveral rakietą Atlas V w wariancie 541, 30 lipca 2020 roku o godzinie 11:50 UTC. Lądowanie w kraterze Jezero odbyło się, zgodnie z planem, 18 lutego 2021 roku[1][2]. Łazik wylądował o godzinie 20:56 UTC. Lądowanie zakończyło się pełnym powodzeniem. Łazik nie został uszkodzony i ok 21:00 UTC przesłał pierwsze zdjęcia z powierzchni[3].

Do zadań misji należy zbadanie możliwości istnienia życia na Marsie (gł. w przeszłości), analiza marsjańskiego klimatu, geologii, a także przygotowanie przyszłych misji załogowych na Marsa[4].

Podróż na Marsa[edytuj | edytuj kod]

Lot na Marsa[edytuj | edytuj kod]

W dniu lądowania na Marsie, sonda przebyła dystans 470 milionów kilometrów względem Słońca[5]. Odległość między Ziemią a Marsem mierzy od 56 milionów kilometrów do 401 milionów kilometrów[6].(wynika to z położenia planet na orbitach). Sonda przebyła większy dystans niż maksymalna odległość między Ziemią a wolniej orbitującym Marsem - okno startowe jest kompromisem między czasem lotu a energią napędu. Na około 20 godzin przed lądowaniem prędkość przelotowa sondy (względem Słońca) wynosiła około 76 820 kilometrów na godzinę[5].

Lądowanie na Marsie[edytuj | edytuj kod]

Podejście do lądowania i lądowanie w dniu 18 lutego 2021 r. było w pełni zautomatyzowane, podobnie jak w poprzednich misjach, ze względu na czas tranzytu sygnału między Ziemią a Marsem wynoszący około 11 minut; odpowiednie instrukcje zostały zaprogramowane w statku kosmicznym i łaziku. Stopień zejściowy był w stanie wykryć przeszkody i w razie potrzeby zmienić miejsce lądowania za pomocą ruchów bocznych do 300 metrów[7][8].

Miejsce lądowania łazika

Podczas i po lądowaniu, które zostało potwierdzone w Centrum Kontroli Misji JPL o 20:55 UTC, nad miejscem lądowania przeleciała sonda Mars Reconnaissance Orbiter, która jest połączona z Ziemią poprzez Deep Space Network i służyła jako stacja przekaźnikowa. Kilka godzin po lądowaniu, Exomars Trace Gas Orbiter przeszedł nad miejscem lądowania i przejął rolę stacji przekaźnikowej[9]. Ze swojej strony, sonda kosmiczna Maven zmieniła swój kurs przed lądowaniem na Marsie 2020, aby udokumentować to wydarzenie za pomocą swoich instrumentów[10]. Mars Express monitoruje lokalne warunki pogodowe w miarę postępu misji[9].

Pierwszy lot helikopterem[edytuj | edytuj kod]

Pierwszy lot Ingenuity odbył się 19 kwietnia 2021 roku, po raz pierwszy przeleciał na Marsie przez 39 sekund, osiągając wysokość lotu trzech metrów.[11][12] Był to pierwszy lot śmigłowca na obcym ciele niebieskim[12].

Misja[edytuj | edytuj kod]

Misja ma na celu poszukiwanie dowodów - biosygnatur istnienia życia drobnoustrojów i wody na Marsie w przeszłości. Jest częścią Mars Exploration Program. Planowane jest zebranie i przechowanie 31 próbek rdzeni skalnych i gleby powierzchniowej które w późniejszej fazie misji będą wysłane na ziemię do analizy - co jest głównym etapem misji. Perseverance zbada również powierzchnię Marsa i dokona pomiarów pod kątem planowania przyszłych ekspedycji ludzkich na czerwoną planetę. Ponadto dokona zamiany małej próbki CO2 z marsjańskiej atmosfery na tlen.

marsPerseveranceRoutes
Możliwe trasy łazika Perseverance

Łazik Perseverance bada krater Jezero, który jak przypuszczają naukowcy był głębokim na 250 m jeziorem około 3,9 miliarda do 3,5 miliarda lat temu[13]. Jezero posiada dziś widoczną deltę rzeczną, gdzie przepływająca przez nią woda zdeponowała przez eony wiele osadów, które są "niezwykle dobre w zachowywaniu biosygnatur"[13][14]. Osady w delcie prawdopodobnie zawierają węglany i uwodnioną krzemionkę, o których wiadomo, że zachowują mikroskopijne skamieniałości na Ziemi przez miliardy lat. Przed wyborem Jezero, do września 2015 roku rozważano osiem proponowanych miejsc lądowania misji; Columbia Hills w kraterze Gusev, krater Eberswalde, krater Holden, krater Jezero[15][16], Mawrth Vallis, północno-wschodni Syrtis Major Planum, Nili Fossae oraz południowo-zachodnia Melas Chasma[17].

Ulepszona technologia precyzyjnego lądowania, która zwiększy wartość naukową misji robotycznych, będzie miała również kluczowe znaczenie dla przyszłej eksploracji powierzchni przez człowieka[18]. W oparciu o wkład zespołu Science Definition Team, NASA określiła ostateczne cele dla łazika. Stały się one podstawą do ogłoszenia wiosną 2014 roku przetargu na dostarczenie instrumentów dla ładunku naukowego łazika[19]. Misja będzie również próbowała zidentyfikować wodę podpowierzchniową, ulepszyć techniki lądowania oraz scharakteryzować pogodę, pył i inne potencjalne warunki środowiskowe, które mogą mieć wpływ na przyszłych astronautów mieszkających i pracujących na Marsie.

Kluczowym wymogiem misji dla tego łazika jest pomoc w przygotowaniu NASA do kampanii Mars sample-return mission (MSR), która jest potrzebna przed jakąkolwiek załogową misją[20][21]. Taki wysiłek wymagałby trzech dodatkowych pojazdów: orbitera, łazika pobierającego i dwustopniowego, napędzanego paliwem stałym pojazdu wznoszącego na Marsa (MAV) które nie wchodzą w skład misji[22]. Od 20 do 30 wywierconych próbek zostanie zebranych i zbuforowanych wewnątrz małych rurek przez łazik Perseverance[23], i pozostawionych na powierzchni Marsa w celu ewentualnego późniejszego pobrania przez NASA we współpracy z ESA. "Łazik pobierający" odzyskałby skrytki z próbkami i dostarczył je do dwustopniowego, napędzanego paliwem stałym pojazdu wznoszącego na Marsa (MAV)[24][21].

W lipcu 2018 roku NASA zleciła Airbusowi opracowanie projektu koncepcyjnego "łazika pobierającego". MAV wystartowałby z Marsa i wszedł na orbitę o wysokości 500 km, a następnie dokonał rendez-vous z Next Mars Orbiter(ang.) lub Earth Return Orbiter. Pojemnik z próbkami zostałby przeniesiony do pojazdu wejścia na Ziemię (EEV), który przywiózłby go na Ziemię, wszedł w atmosferę pod spadochronem i twardo wylądował w celu odzyskania i przeprowadzenia analiz w specjalnie zaprojektowanych bezpiecznych laboratoriach.

Łazik Perseverance[edytuj | edytuj kod]

Łazik Perseverance

Perseverance został zaprojektowany z pomocą zespołu inżynierów Curiosity, ponieważ oba są dość podobne i mają wspólny sprzęt[25][26]. Inżynierowie przeprojektowali koła Perseverance, aby były bardziej wytrzymałe niż koła Curiosity, które po kilometrach jazdy po powierzchni Marsa wykazały postępujące pogorszenie[27].Perseverance będzie miał grubsze, bardziej wytrzymałe aluminiowe koła, o zmniejszonej szerokości i większej średnicy, 52,5 cm, niż koła Curiosity o średnicy 50 cm[28][29]. Aluminiowe koła są pokryte knagami dla trakcji i zakrzywionymi tytanowymi szprychami dla sprężystego wsparcia[30]. Połączenie większego zestawu instrumentów, nowego systemu pobierania próbek i buforowania oraz zmodyfikowanych kół sprawia, że Perseverance jest o 14 procent cięższy od Curiosity, ważąc odpowiednio 1025 kg i 899 kg.[29] Łazik będzie wyposażony w pięcioprzegubowe ramię robotyczne o długości 2,1 m. Ramię to będzie używane w połączeniu z wieżyczką do analizy próbek geologicznych z powierzchni Marsa[31].

Łazik wyposażony jest w 23 kamery, każda pełniąca inną funkcję. Oprócz tego na jego pokładzie znajdują się również dwa mikrofony które dały możliwość po raz pierwszy na transmisję dźwięków z Marsa. Chociaż dwie poprzednie misje NASA miały na pokładzie przetworniki dźwięku, lądowanie Mars Polar Lander zakończyło się niepowodzeniem, a mikrofon wbudowany w kamerę modułu schodzącego Phoenixa nigdy nie został aktywowany[32].

Planetarny instrument do litochemii rentgenowskiej (PIXL)[edytuj | edytuj kod]

Planetarny Instrument do Rentgenowskiej Litochemii (PIXL) to spektroskop fluorescencji rentgenowskiej, wyposażony również w kamerę o wysokiej rozdzielczości, zaprojektowany w celu określenia składu pierwiastkowego powierzchni Marsa. PIXL został opracowany przez zespół kierowany przez Abigail Allwood, NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) w Pasadenie, Kalifornia[33][34].

SuperCam[edytuj | edytuj kod]

SuperCam to zespół czterech spektrometrów przeznaczonych do wykonywania analiz skał i gleb metodą spektroskopii plazmy indukowanej laserem. Supercam może być użyty do poszukiwania związków organicznych w skałach i regolitach. Został on opracowany w celu identyfikacji biosygnatur mikrobów na Marsie[35].

Instrument ten, opracowany głównie przez zespół z Los Alamos National Laboratory w Los Alamos w Nowym Meksyku, był również wspierany przez francuską agencję kosmiczną (L'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie [CNES/IRAP]), jak również przez ośrodki badawcze na Uniwersytecie Hawajskim i Uniwersytecie Valladolid w Hiszpanii[36].

Mastcam-Z[edytuj | edytuj kod]

Mastcam-Z to system kamer panoramicznych i stereoskopowych z obiektywem zmiennoogniskowym. Instrument ten ma również za zadanie określić minerały na powierzchni Marsa i pomóc w nawigacji. Instrument został opracowany przez grupę Jamesa Bella z Arizona State University w Tempe[37], a zbudowany m.in. przez Malin Space Science Systems w San Diego w Kalifornii. Oprócz innych amerykańskich uniwersytetów, w projekt zaangażowane były lub są również Niemieckie Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki oraz austriackie Joanneum Research GmbH[38]. Instrument został opracowany przez Niemieckie Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki.

Helikopter Ingenuity[edytuj | edytuj kod]

Test śmigieł Ingenuity na powierzchni Marsa

W ramach misji Mars 2020 po raz pierwszy na inne ciało niebieskie został wysłany dron-śmigłowiec[39][40], zwany również Ingenuity[41]. Ingenuity to zrobotyzowany helikopter, który zademonstrował technologię lotu wiropłatów w niezwykle cienkiej atmosferze Marsa[42]. Samolot został wypusczony z pokładu łazika i oczekuje się, że podczas 30-dniowej kampanii testowej na początku misji poleci do pięciu razy[43]. Każdy lot będzie trwał nie więcej niż 90 sekund, na wysokości od 3 do 5 metrów od ziemi, ale potencjalnie może pokonać maksymalny dystans około 50 m podczas jednego lotu[42]. Będzie wykorzystywał autonomiczne sterowanie i przesyłał dane do Perseverance bezpośrednio po każdym lądowaniu. Jest to pierwszy zasilany lot na innej planecie, a NASA będzie mogła oprzeć się na projekcie w przyszłych misjach na Marsa[44].

Poza kamerami, Ingenuity nie przenosi żadnego wyposażenia[45]. Dron służy przede wszystkim jako model testowy dla przyszłych obiektów latających na Marsie[46]. Jest zasilany przez akumulatory ładowane z ogniw słonecznych. Jego waga na Ziemi wynosi 1,8 kilograma (około 18 niutonów), co odpowiada 6,8 niutonom na Marsie[20]. Fakt, że na helikopter na powierzchni Marsa działa tylko około jedna trzecia ziemskiej grawitacji, ułatwia jego wznoszenie. W przeciwieństwie do tego, gazowa atmosfera Marsa, która ma tylko jedną setną gęstości ziemskiej, utrudnia wirnikom helikoptera wytwarzanie siły nośnej. Aby wystartować, dwie współosiowo zamontowane, przeciwbieżnie obracające się łopaty wirnika z CFRP o długości 1,2 m obracają się z prędkością 2400 obrotów na minutę[20].

Kroki milowe[edytuj | edytuj kod]

  • 18 lutego 2021 r. - Lądowanie Perseverance na powierzchni Marsa
  • 4 marca 2021 r. - Pierwszy test funkcji napędu łazika Perseverance
  • 3 kwietnia 2021 r. - Umieszczenie na powierzchni Marsa helikoptera Ingenuity
  • 3-4 kwietnia 2021 r. - Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) zarejestrował pierwszy raport pogodowy na Marsie[47]
  • 19 kwietnia 2021 r. - Pierwszy test lotu helikoptera Ingenuity
  • 20 kwietnia 2021 r. - Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE) wygenerował 5,37 g tlenu z dwutlenku węgla podczas testu na Marsie

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. Adam Krzysztof Piech, Mars 2020 w drodze na Czerwoną Planetę, Kosmonauta.net, 31 lipca 2020 [dostęp 2020-07-31].
  2. Mars 2020 Mission, Perseverance Rover Launch, mars.nasa.gov, 30 lipca 2020 [dostęp 2020-07-31] (ang.).
  3. Ashley Strickland CNN, Perseverance rover has successfully landed on Mars, CNN [dostęp 2021-02-18].
  4. Mars 2020 – misja łazika Perseverance. Urania – Postępy Astronomii. [dostęp 2021-02-19].
  5. a b mars.nasa.gov, Mars 2020 Perseverance Rover, mars.nasa.gov [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  6. Wie weit ist der Mars von der Erde entfernt? - WAS IST WAS, www.wasistwas.de [dostęp 2021-05-02].
  7. Mars-Rover Perseverance: Landung geglückt, www.spektrum.de [dostęp 2021-05-02] (niem.).
  8. Landing the Mars 2020 rover: Autopilot will avoid terrain hazards autonomously, phys.org [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  9. a b Mars-Rover „Perseverance“ schickt spektakuläres 360-Grad-Panorama zur Erde, www.fr.de, 25 lutego 2021 [dostęp 2021-05-02] (niem.).
  10. NASA's MAVEN Shrinking Its Orbit for Mars 2020 Rover, [w:] jpl.nasa.gov [online], NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  11. Alexandra Witze, Lift off! First flight on Mars launches new way to explore worlds, „Nature”, 592 (7856), 2021, s. 668–669, DOI10.1038/d41586-021-00909-z [dostęp 2021-05-02] (ang.).c?
  12. a b DER SPIEGEL | Online-Nachrichten, www.spiegel.de [dostęp 2021-05-02].
  13. a b Kenneth Chang, NASA Mars 2020 Rover Gets a Landing Site: A Crater That Contained a Lake, „The New York Times”, 20 listopada 2018, ISSN 0362-4331 [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  14. Mike Wall, Jezero Crater or Bust! NASA Picks Landing Site for Mars 2020 Rover, Space.com, 2018 [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  15. Eric Hand, Mars scientists tap ancient river deltas and hot springs as promising targets for 2020 rover, Science | AAAS, 6 sierpnia 2015 [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  16. Catalog Page for PIA19303, photojournal.jpl.nasa.gov [dostęp 2021-05-02].
  17. Researcher discusses where to land Mars 2020, phys.org [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  18. Chris Bergin, Curiosity EDL data to provide 2020 Mars Rover with super landing skills, NASASpaceFlight.com, 2 września 2014 [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  19. Mars 2020 Rover To Include Test Device To Tap Planet’s Atmosphere for Oxygen, SpaceNews, 30 listopada 1 [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  20. a b c National Aeronautics and Space Administration, Ingenuity Mars Helicopter Landing Press Kit.
  21. a b Denver Museum Of Nature & Science, www.dmns.org [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  22. Douglas Ross, James Russell, Brian Sutter, Mars Ascent Vehicle (MAV): Designing for high heritage and low risk, 2012 IEEE Aerospace Conference, marzec 2012, s. 1–6, DOI10.1109/AERO.2012.6187296 [dostęp 2021-05-02].
  23. Mike Wall, How NASA's Next Mars Rover Will Hunt for Alien Life, Space.com, 2019 [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  24. Fetch rover! Robot to retrieve Mars rocks, „BBC News”, 6 lipca 2018 [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  25. William Harwood, NASA announces plans for new $1.5 billion Mars rover, CNET [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  26. Mike Wall, NASA to Launch New Mars Rover in 2020, Space.com, 2012 [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  27. Curiosity wheel damage: The problem and solutions, The Planetary Society [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  28. Chris Gebhardt, Mars 2020 rover receives upgraded eyesight for tricky skycrane landing, NASASpaceFlight.com, 11 października 2016 [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  29. a b mars.nasa.gov, Rover Body, mars.nasa.gov [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  30. mars.nasa.gov, Rover Wheels, mars.nasa.gov [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  31. mars.nasa.gov, Mars 2020 Rover's 7-Foot-Long Robotic Arm Installed, NASA’s Mars Exploration Program [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  32. mars.nasa.gov, Microphones, mars.nasa.gov [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  33. Mars 2020 Rover's PIXL to Focus X-Rays on Tiny Targets, [w:] jpl.nasa.gov [online], NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  34. Wayback Machine, web.archive.org, 8 sierpnia 2014 [dostęp 2021-05-02] [zarchiwizowane z adresu 2014-08-08].
  35. mars.nasa.gov, SuperCam, mars.nasa.gov [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  36. Karen Northon, NASA Signs Agreements to Advance Journey to Mars, NASA, 16 czerwca 2015 [dostęp 2021-05-02].
  37. mars.nasa.gov, NASA Announces Mars 2020 Rover Payload to Explore the Red Planet as Never Before, NASA’s Mars Exploration Program [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  38. mars.nasa.gov, Mast-Mounted Camera System (Mastcam-Z), mars.nasa.gov [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  39. Norbert Lossau, Nasa: Hubschrauber soll über dem Mars fliegen, „DIE WELT”, 21 kwietnia 2020 [dostęp 2021-05-02].
  40. mars.nasa.gov, Mars Helicopter, mars.nasa.gov [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  41. mars.nasa.gov, Alabama High School Student Names NASA's Mars Helicopter, NASA’s Mars Exploration Program [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  42. a b Gail Iles, So a helicopter flew on Mars for the first time. A space physicist explains why that's such a big deal, Space.com, 2021 [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  43. mars.nasa.gov, Surface Operations for Perseverance, mars.nasa.gov [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  44. mars.nasa.gov, Nearly 11 Million Names of Earthlings are on Mars Perseverance, NASA’s Mars Exploration Program [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  45. Karen Northon, Mars Helicopter to Fly on NASA’s Next Red Planet Rover Mission, NASA, 11 maja 2018 [dostęp 2021-05-02].
  46. Mars mission readies tiny chopper for Red Planet flight, „BBC News”, 29 sierpnia 2019 [dostęp 2021-05-02] (ang.).
  47. Matthew Cappucci, NASA receives first weather reports from Perseverance rover on Mars at Jezero Crater, „Washington Post”, ISSN 0190-8286 [dostęp 2021-05-02] (ang.).

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]