ESA – 12. díl – Express k nejbližším planetám (1/2)

Úvodní obrázek

Mars je dnes bezesporu hned po Zemi nejdůkladněji probádanou planetou Sluneční soustavy. Už před dávnými lety fascinoval astronomy, kteří věřili, že by na něm mohli najít život. Někteří byli dokonce přesvědčení, že na Marsu musí žít vyspělá civilizace podobná té naší. Tyto teorie byly podpořeny v roce 1877, kdy Giovanni Schiaparelli pozoroval svým dalekohledem na povrchu Marsu jakési „kanály“. Měl však na mysli přírodní koryta a z jeho italského popisu „canale“ bylo chybně interpretováno, že se jedná o kanály umělé, které zde vybudovala nějaká civilizace. I dnes mnozí lidé věří, že by na Rudé planetě mohl být velmi jednoduchý život. Část populace v čele s konspiračními teoretiky dokonce věří, že se tam nacházejí stavby, které mají zůstat našemu oku skryty, pyramidy, havarované kosmické lodě a další kuriozity. Nejdříve byli vědci fascinováni Marsem pro možnost nálezu mimozemského života. V poslední době, kdy byl marťanský život s největší pravděpodobností vyloučen (záměrně píši „s největší pravděpodobností“, protože nikdy neříkám: „nikdy“) se však vědecká komunita soustředí spíše na výzkum marťanské historie, jelikož už s jistotou víme, že v minulosti byl na povrchu dostatek tekuté vody, atmosféra byla hustší, klima příjemnější a Mars tudíž život v nějaké formě hostovat mohl. A v neposlední řadě je zde zájem lidstva na Mars jednou dopravit lidi a možná zde i postavit trvalou kolonii. Z tohoto důvodu je dnes Rudá planeta pod drobnohledem několika přístrojů současně. Její povrch brázdí dvě americká vozítka a na jeho oběžné dráze pracují tři sondy. Jedna z nich je evropská. Jmenuje se Mars Express a právě o ní si dnes můžete přečíst v našem článku.

Dřívější marsovské mise nám přinesly mnoho odpovědí, ale daleko více otázek. Jaké síly mají na svědomí tvorbu marťanského povrchu? Kdy tyto síly přestaly pracovat? Utvářejí a přeměňují snad povrch ještě dnes? Byl Mars dříve doopravdy vlhký a teplý? Pokud ano, kam se poděla všechna ta voda a atmosféra? Vyvinul se zde život? A pokud ano, je možné, že ještě dnes přežívá někde pod povrchem? Na tyto otázky měla odpovědět další generace nejen amerických ale i ruských sond. Projekt Mars Express (MEX) byl vytvořen v roce 1997 za účelem obnovit vědecké cíle, které si kladla neúspěšná ruská sonda Mars-96. Ta se dostala jen na oběžnou dráhu Země. Jako první evropský nízkonákladový projekt stála tato mise pouze 175 milionů Eur, což je třetina oproti dřívějším cenám podobných misí. I přes skromné finanční nároky ale byla budoucnost marsovského orbiteru nejistá kvůli stálému snižování rozpočtu ESA pro vědu od roku 1995. V listopadu 1998 komise pro vědecký program dala misi MEX zelenou za předpokladu, že to neovlivní již dříve vybrané projekty, konkrétně Herschel a Planck. Konečné povolení MEX dostal 19. května 1999.

ESA chtěla stihnout krátké 11 denní okno pro start k Marsu v roce 2003 a díky tomu byl MEX postaven a připraven na svou cestu neobyčejně rychle. Odtud také pochází jméno sondy. Mnoho času i peněz se ušetřilo použitím již existujícího hardwaru. Platforma a mnoho subsystémů byly použity z kometární evropské sondy Rosetta (celkem 65% celé konstrukce). Období mezi vytvořením konceptu a udělením kontraktu pro design a vývoj, bylo zkráceno z pěti let na pouhý jeden rok. Další fáze, tedy vývoj a konstrukce samotné sondy, byla zkrácena z šesti na čtyři roky. Použili se i vylepšené verze některých přístrojů, které byly původně vyvinuty pro nešťastnou misi Mars-96.

Hlavními cíli mise Mars Express jsou trojrozměrné mapování povrchu, radarové snímání podpovrchových vrstev, porozumění zákonitostem cirkulace atmosféry, studium klimatu, studium vzájemného působení atmosféry a okolního vesmíru a vysazení přistávacího modulu. Pomocí sedmi vědeckých experimentů na palubě sonda důkladně zkoumá a mapuje povrch, atmosféru, ionosféru a také podpovrchové vrstvy až do hloubky pěti kilometrů. Kromě vědecké práce má na starosti navíc retranslaci spojení mezi Zemí a různými přistávacími sondami či vozítky na povrchu.

Mars Express nad povrchem Rudé planety v představách malíře.

Mars Express nad povrchem Rudé planety v představách malíře.
Zdroj: http://spaceinimages.esa.int/

Celková hmotnost sondy se vyšplhala na 1042 kg při startu. Pohonné látky tvořily 427 kg hmotnosti, vědecké vybavení 116 kg a přistávací modul 60 kg. Pro svou přesnou orientaci v prostoru, která je nutná nejen ke správnému zaměření na zkoumané objekty, ale také k namíření parabolické antény k Zemi, má MEX k dispozici dvě hvězdná čidla umístěná na opačných stranách tělesa, tři laserové gyroskopy původně vyvinuté pro Rosettu a dva sluneční senzory, které rovněž pochází z Rosetty. O dodávku elektrické energie se stará dvojice obdélníkových slunečních panelů o celkové ploše 11,42 m2. V největší vzdálenosti od Slunce dokážou vyrobit až 650 W energie, přičemž maximální spotřeba sondy činí asi 500 W.

Na palubě bychom našli 7 vědeckých přístrojů. Popíšeme si je hezky popořadě.

ASPERA (Analyser of Space Plasmas and Energetic Atoms) – Tento přístroj monitoruje sluneční vítr a zkoumá, jakým způsobem působí na atmosféru Marsu. Díky tomu pomáhá odhalit příčinu ztráty vodních par a dalších plynů z atmosféry, která se odehrála v minulosti. Zařízení vyrobil a dodal Swedish Institute of Space Science.

HRSC (High/Super Resolution Stereo Colour Imager) – Stereoskopická kamera, fotografující povrch Marsu s rozlišením menším než 2 m. Získané snímky se používají k sestavování geologické mapy zobrazující místa s různými minerály a typy kamenů. HRSC je upravená verze druhého letového exempláře přístroje původně určeného pro misi Mars 96.

MaRS (Mars Radio Science Experiment) – MaRS používá rádiových vln ke studiu povrchu i atmosféry. Měří lokální variace gravitačního pole nad povrchem Marsu a poskytuje měření profilu tlaku a teploty v atmosféře. Tento přístroj má na svědomí Univerzita v Kolíně nad Rýnem.

MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding) – Primárním úkolem tohoto experimentu je mapování rozložení vody a vodního ledu ve svrchních vrstvách kůry. Analyzuje odrazy rádiových vln od vrstev nacházejících se v hloubkách od dvou do třech kilometrů a tím zjišťuje, jak vypadají podpovrchové struktury. Mimo jiné je schopen rozeznat rozdíly mezi suchou, vlhkou a zmrzlou půdou. Přístroj byl navrhnut Univerzitou ‚La Sapienza‘ v Římě.

OMEGA (Observatoire pour la Minéralogie, l´Eau, les Glaces et l´Activité) – Jak název napovídá, jde o francouzský přístroj, jehož dodavatelem je Institut d’Astrophysique Spatiale. Původně však byl určen pro ruský Mars-96. OMEGA je spektrometr určující obsah minerálů na povrchu a molekulární složení atmosféry. Dále provádí jednoduché rozbory tepelného záření emitovaného planetou.

PFS (Planetary Fourier Spectrometer) – Atmosféra Marsu se převážně skládá z oxidu uhličitého, dusíku a velmi malého množství vodních par a ozónu. PFS velmi přesně měří globální rozložení vodních par a dalších minoritních prvků v atmosféře. Přístroj pochází z italského Instituto di Fisica dello Spazio Interplanetario.

SPICAM (Spectroscopic Investigation of the Charakteristics of the Atmosphere of Mars) – Tento experiment měří složení atmosféry v menších objemech než PFS. K měření ozónu používá techniku podobnou té, která byla použita sondou Mariner 9, která ozón na Marsu objevila. Dále používá velmi zajímavou techniku měření průchodu světla hvězd atmosférou a tím určuje vertikální profily oxidu uhličitého, teploty, ozónu, aerosolů a oblaků.

Beagle 2 po rozevření solárních panelů a vztyčení robotického ramena.

Beagle 2 po rozevření solárních panelů a vztyčení robotického ramena.
Zdroj: http://spaceinimages.esa.int/

Kromě samotného orbiteru Mars Express obsahoval také přistávací modul Beagle 2, který byl vyroben ve Velké Británii a pojmenován po plachetnici, na které se plavil Charles Darwin při objevitelských plavbách na jižní polokouli. Jeho hlavním úkolem byla analýza vzorků povrchu se zaměřením na hledání sloučenin uhlíku a s tím související pátraní po minulém či současném životě. Jeho konstrukce byla velmi nápaditá a vyznačovala se jednoduchostí, nízkou cenou, malými rozměry i nízkou hmotností. Beagle 2 měl tvar kapesních hodinek o průměru jednoho metru a neměl vlastní motor. Na správnou dráhu byl umístěn mateřskou sondou MEX a pro sestup měl použít jeden stabilizační a jeden hlavní padák. Závěrečné dosednutí na povrch mělo být zbrzděno airbagy. Velmi originální konstrukce zajišťovala, že ať lander přistane jakkoli, po rozevření se vždy ustaví do správné polohy. Pouzdro se rozevřelo na dvě části – základna obsahovala robotickou ruku s kamerami a dalšími přístroji a z víka se dále rozevíraly kulaté solární panely jako okvětní lístky.

Rodinný portrét Země a Měsíce.

Rodinný portrét Země a Měsíce.
Zdroj: http://sci.esa.int/

Ke startu byla použita ruská raketa Sojuz s horním stupněm Fregat. Start se tedy uskutečnil z kazašského kosmodromu Bajkonur a to hned na začátku vhodného okna – dne 2. června 2003. MEX byl umístěn na vyčkávací orbitu ve výšce 200 km. O dvě hodiny později byl zažehnut stupeň Fregat a MEX byl naveden na únikovou dráhu. Krátce poté se oddělil od posledního stupně rakety, navázal rádiové spojení se Zemí a roztáhl své dva panely slunečních baterií. První evropská planetární sonda se vydala na svou cestu. 3. července se sonda otočila k Zemi, aby ji naposled pomyslně zamávala a kamera HRSC vytvořila společnou fotografii naší planety s Měsícem ze vzdálenosti 8 milionů kilometrů.

O půl roku později, tedy 19. prosince 2003 ESOC vyslal sérii povelů, po jejichž přijetí započala separace přistávacího modulu. Pružiny udělily pouzdru relativní rychlost 0,2 m/s a kvůli stabilizaci při průchodu atmosférou ji roztočily rychlostí 12 rpm. O den později byla dráha orbitální části upravena, aby nenarazila do planety. Nejbližší bod dráhy byl nyní 400 km nad povrchem. Zde 25. prosince MEX započal MOI (Mars Orbital Insertion), tedy 37 minut trvající brzdící zážeh pro uvedení na oběžnou dráhu Marsu. Tou dobou zároveň Beagle 2 vstoupil do atmosféry. Navedení na orbitu bylo úspěšné a Mars Express se stal prvním evropským satelitem Rudé planety. Obíhal po značně eliptické rovníkové dráze s nejvyšším bodem ve vzdálenosti 188 000 km od povrchu. Později došlo ke korekčním zážehům, které MEX dostaly na polární dráhu s parametry 250 x 40 000 km.

Beagle 2 už ale tak úspěšný nebyl. Po jeho přistání se s ním nepodařilo navázat spojení. O to se měla postarat americká sonda Mars Odyssey. Mars Express měl začít komunikaci až po úpravách dráhy a snížení orbity. Ani jedné sondě se ale navázání spojení nepodařilo. Do pátrání po signálu z přistávacího modulu se zapojilo i mnoho pozemních teleskopů, americká síť Deep Space Network i mnoho jiných pracovišť. Nikdo však nebyl úspěšný. Příčin selhání mohlo být mnoho – neúspěšné přistání a destrukce landeru, závada na anténě či jiném hardwaru, přistání v hlubokém kráteru, softwarová chyba nebo množství jiných důvodů. 11. února 2004 ESA ukončila pokusy o navázání spojení a Beagle 2 byl prohlášen za ztracený.

První detailní fotografie povrchu Marsu.

První detailní fotografie povrchu Marsu.
Zdroj: http://spaceinimages.esa.int/

Mars Express mezitím uvedl do provozu své vědecké vybavení (kromě radaru MARSIS, který byl aktivován až v únoru 2006 kvůli obavám spojeným s uvedením antén do pracovní polohy), provedl potřebné kontroly a kalibrace a započal s výzkumem. 16. ledna se uskutečnilo první velmi zajímavé měření. MEX tehdy prolétal nad americkým roverem Spirit. Marsovské vozítko naklonilo svou kameru a infračervený spektrometr k obloze a evropská sonda učinila totéž v opačném směru. Byla tak provedena cenná měření atmosféry v jednom místě „z obou stran“, což umožnilo získání přesného profilu plynného obalu planety. Během prvního měsíce své práce MEX odeslal na Zemi velké množství cenných vědeckých dat, která byla prezentována na tiskové konferenci. MEX prokázal přítomnost vodního ledu a zmrzlého oxidu uhličitého na jižní polární čepičce, sledoval rozdílnost rozložení oxidu uhelnatého v atmosféře mezi jižní a severní polokoulí, měřily se účinky slunečního větru na aerosoly v atmosféře, měřil se obsah vodních par a ozónu a mnoho dalšího. Mars Express byl v plné síle a před ním stály roky práce.

Několik zajímavých prvenství dosáhl MEX ve spolupráci s NASA. V únoru se sonda spolu s roverem Spirit staly prvními meziplanetárními tělesy různých států, které spolu komunikovaly. NASA tehdy odeslala několik pokynů do evropského řídícího střediska ESOC a to odeslalo tato data sondě MEX, která je přeposlala vozítku na povrchu. Stejnou cestou poté putovala i odpověď. Později MEX sloužil i při retranslaci spojení s roverem Opportunity a v následujících letech byl pro tuto komunikaci využíván už běžně. Další malé prvenství si MEX zapsal, když byl jako první umělá družice u cizího tělesa vyfocen americkou sondou Mars Global Surveyor. Když potom NASA v prosinci 2006 ztratila s touto sondou kontakt, evropský operační tým nabídl pomocnou ruku. MEX se dvakrát pokoušel pomocí kamery HRSC vizuálně identifikovat ztracenou sondu, oba pokusy však byly neúspěšné.

30. března ESA oznámila, že Mars Express během svých měření detekoval metan v atmosféře Marsu. Jednalo se jen o velmi malé množství, přesněji deset částic metanu v jedné miliardě, ale i tak se jednalo o přelomový objev. Metan se totiž v marsovské atmosféře nemůže dlouho udržet, a tudíž musí mít nějaký zdroj, který jej doplňuje. Mohl by snad tím zdrojem být mikrobiální život? O pár měsíců později se stejná situace odehrála při nálezu čpavku, který je na tom na Marsu podobně jako metan. Přítomnost těchto dvou plynů může poukazovat na přítomnost života nebo na geologickou aktivitu.

Jedním z dalších významných výsledků, kterých vědci dosáhli díky měření ze sondy Mars Express, bylo nalezení důkazů o dřívější existenci oceánu. Už dříve vědci spekulovali o možnosti existence pravěkého oceánu. Vedl je k tomu vzhled povrchových útvarů, který na některých místech připomínal pobřeží. Radarový experiment MARSIS na palubě sondy MEX však potvrdil, že to mořské břehy skutečně byly. Důkazem bylo složení hornin na těchto březích. Šlo o sedimenty o nízké hustotě, které na sobě nesly stopy po působení mořské vody. Navíc byly do těchto míst dopraveny mořskou vodou, o čemž svědčí to, že se nacházejí pouze u povrchu. Doba existence oceánu na severní polokouli Marsu se odhaduje na pouhých několik milionů let a dvě různé teorie jej datují do období před třemi či před čtyřmi miliardami let.

Detailní snímek měsíce Phobos.

Detailní snímek měsíce Phobos.
Zdroj: http://www.esa.int/

Mars Express samozřejmě nezkoumá pouze Mars samotný, ale také jeho dva malé měsíce – Phobos a Deimos. Vždy se přepokládalo, že tyto měsíce nevznikly spolu s Marsem, ale jsou zachycenými asteroidy. Tato teorie však nyní stojí na vratkých základech. Analýzou dat sondy MEX vědci totiž došli k velice zajímavému objevu – Phobos možná vznikl stejně jako náš Měsíc odtržením hornin z rodné planety. Během průletů kolem měsíce sonda měřila jeho hustotu, která byla překvapivě malá. To si vědci vysvětlují tak, že měsíc vznikal nedokonalým nabalováním hmoty, mezi kterou vznikly dutiny. Spektroskopická měření navíc odhalila, že horniny a minerály se velmi podobají těm na Marsu. Vznikly tedy dvě nové teorie vzniku většího z marsovských měsíců. První je podobná teorii o vzniku pozemského Měsíce. Do Marsu tedy mělo kdysi narazit těleso, které zapříčinilo odtržení velkého množství hmoty, které bylo vyvrženo na oběžnou dráhu. Tam se postupem času z této odtržené hmoty zformoval Phobos. Podle druhé teorie vznikl spolu s Marsem i jeho měsíc, který se ale vlivem působení slapových sil roztrhal a s těchto trosek pak vznikl nový měsíc. I přes tyto dvě nové teorie však není vyloučeno, že je Phobos opravdu jen zachycenou planetkou.

Mars Express měl odpovědět na mnohé otázky, které vyvstaly během dřívějšího průzkumu Marsu. Na mnoho se mu podařilo nalézt odpovědi, ale jak vidíte, vzniklo opět daleko více otázek. V roce 2007 byla ukončena primární mise a evropská komise pro vědecký program rozhodla o prodloužení mise Mars Express do roku 2009. V současnosti probíhá další prodloužení a ukončení se očekává nejspíš na příští rok. V prvních dvou dekádách třetího tisíciletí hraje Mars Express klíčovou roli v mezinárodním průzkumu Rudé planety. Informace, které nám poskytuje, pomáhají odpovědět na mnohé pozoruhodné otázky týkající se Marsu. Výpisu všech úchvatných objevů, které již učinil, dalece přesahují možnosti jednoho článku. Jako zajímavost na závěr ještě uvedu, že MEX jako první objevil polární záři na Marsu nebo například detekoval oblaka oxidu uhličitého ve vyšších vrstvách atmosféry. Dále také pokračovala spolupráce s NASA. Během přistání sondy Phoenix MEX pomáhal s přenosem dat a už více než rok spolupracuje s roverem Curiosity. Úspěchů, prvenství a objevů má Mars Express na kontě opravdu velmi mnoho. Přejme mu tedy před odchodem do důchodu ještě nějaká fascinující zjištění či pořízení dalších úchvatných fotografií. Kéž by takovýchto sond kolem těles Sluneční soustavy kroužilo daleko více.

 

Zdroje informací:
http://www.esa.int/
http://sci.esa.int/
http://www.sciops.esa.int/
http://forum.kosmonautix.cz/
http://www.kosmo.cz/

Zdroje obrázků:
http://upload.wikimedia.org/
http://spaceinimages.esa.int/
http://spaceinimages.esa.int/
http://sci.esa.int/
http://spaceinimages.esa.int/
http://www.esa.int/

ESA - 12. díl - Express k nejbližším planetám (1/2), 2.5 out of 5 based on 27 ratings
Pin It
(Visited 319 times, 1 visits today)
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 2.5/5 (27 votes cast)
(Visited 319 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


2 komentáře ke článku “ESA – 12. díl – Express k nejbližším planetám (1/2)”

  1. kopapaka napsal:

    Dalčí pěkné čtení…

  2. kopapaka napsal:

    Další pěkné čtení…

Zanechte komentář