Polárne čiapočky stále záhadou

V minulých dieloch seriálu Sondy na Marse ste sa mohli dočítať o neúspešných sondách, ktoré z rozličných dôvodov skončili na smetisku dejín. Aj dnes bude reč o automate, ktorý svoju cestu zakončil trochu skôr, než bolo plánované. NASA vypustila tretieho januára 1999 malý 290 kilogramový robotický pristávací modul, ktorý mal za úlohu skúmať južný pól Marsu. Ľudia sa tak mali konečne dostať na jednu z tých bielych polárnych čiapočiek, ktoré dlhé storočia fascinovali astronómov. Ambiciózny americký pokus o dosiahnutie povrchu červenej planéty zastrešoval projekt Mars Surveyor ’98.

Podobne sonda Mars Climate Orbiter ktorá bola tiež súčasťou tohto programu nakoniec neuspela.

Vybavenie:

 Mars Polar Lander bol malý lander, ktorý mal iba krátkodobo (60-90 Solov) skúmať planétu Mars. Automat ukrýval vo svojom vnútri malé laboratórium a niekoľko senzorov, pomocou ktorých mal skúmať atmosféru planéty a hľadať vodu. Heslo NASA v tej dobe bolo „nasledujte vodu“. Tak sa USA postupne chceli prepracovať až k dôkazu minulého života na červenej planéte. Vrcholom tohto snaženia je momentálne rover Curiosity.

Infografika landeru MPL Zdroj: http://upload.wikimedia.org/

Infografika landeru MPL
Zdroj: http://upload.wikimedia.org/

MPL bol vybavený na tú dobu špičkovým hardvérom. Srdce stroja, teda palubný počítač, elektronika distribujúca energiu a batérie boli chránené termálnou Faradayovou klietkou. Vo vnútri by ste našli aj špeciálny klimatizačný systém, ktorý udržiaval operačnú teplotu týchto prístrojov. Sonda sa skladala z dvoch častí, preletového modulu a samotného landeru chráneného špeciálnym aerodynamickým puzdrom a tepelným štítom. Preletový modul dodával sonde elektrickú energiu a poskytoval trojosovú stabilizáciu. O tú sa staralo 22 korekčných trysiek na hypergolické palivo s ťahom 4 N. Tesne pred vstupom do atmosféry Marsu sa táto časť sondy oddelila od zostupového puzdra a kvôli vysokej teplote zhorela.

Samotný lander mal na palube tieto prístroje:
MARDI (Mars Descent Imager) – Kamera, ktorá urobila video počas zostupu
LIDAR (LIght Detection And Ranging) – Laserový lokátor pre meranie výšky oblakov. Tento senzor dodalo Rusko.
MVACS (Mars Volatiles And Cimate Surveyor) – Toto bol súhrnný názov pre americké vybavenie, ktoré malo skúmať povrch a atmosférou. Jeho súčasťou boli:
SSI (Stereo Surface Imager) – stereoskopická kamera pracujúca vo vlnových dĺžkach 440 – 1100 nm s kamerami CCD.
Robotic Arm & Camera – Robotická ruka sondy s malou kamerou na konci.
MET (Meteorogical Package) – Meteorologické prístroje. Dva anemometre pre meranie rýchlosti a smeru vetra, laserový spektrometer pre meranie obsahu vodnej pary v atmosfére a tepelné senzory pre meranie teploty ovzdušia.
TEGA (Thermal and Evolved Gas Analyzer) – Protolytycký analyzátor, ktorí tvorilo osem „pecí“ na zahrievanie vzorkou na teplotu až 1200 stupňov Celzia a laserový spektrometer pre zachytenie kvapalných zložiek pôdy.
Mars Microphone – Mal zachycovať prípadné zvuky v okolí MPL.

Komunikácia so Zemou sa počas preletu k Marsu sprostredkovávala pomocou stredneziskovej antény na preletovom module. Po pristátí mohol samotný lander odosielať namerané dáta a prijímať rozkazy priamo, alebo využiť retranslačnú družicu. Ňou mal byť Mars Climate Orbiter, ale ten zlyhal, a tak by teoreticky bolo možné posielať správy aj pomocou staršieho Mars Global Surveyoru.

Počas zostupu používal lander aerodynamické puzdro. Po počiatočnom brzdení sa aktivoval padák s priemerom 8,4 m. Ani ten však nebol schopný dosiahnuť rýchlosť,  pri ktorej by Mars Polar Lander bezpečne dosadol na povrch. Preto vo vhodnej chvíli odpadol tepelný štít, pristávací modul sa uvoľnil a tých pár kilometrov mal zvládnuť vďaka trom štvoriciam motorov s ťahom 266 newtonov. Tieto motorčeky si brali palivo z dvoch 64 kg nádrží. Pristátie MPL bolo teda odlišné od pristátia sondy Pathfinder, ktorá použila nafukovacie vaky (airbagy). Dopplerov radar zabezpečoval informácie o výške v ktorej sa sonda nachádzala a rýchlosti, akou sa približovala k povrchu. Po hladkom dosadnutí mali MPL napájať dva dvojčlánkové solárne panely s rozpätím 3,6 m a príkonom 200 W. Dobíjali nikel-kadmiové batérie s kapacitou 16 Ah.

Priebeh letu:

Testovanie Mars Polar Landeru Zdroj: http://upload.wikimedia.org/

Testovanie Mars Polar Landeru
Zdroj: http://upload.wikimedia.org/

Na špičke úspešnej americkej rakety Delta 2 vo verzii 7425 odštartoval MPL 3. januára 1999. O 20:48 sa sonda dostala na únikovú dráhu a namierila si to k Marsu. Už prvé chvíle v kozme však mali k ideálnemu letu ďaleko. Po oddelení od posledného stupňa sa zaznamenali problémy s orientáciou. Kamery ktoré sa mali navigovať podľa hviezd totiž ožiarilo príliš veľa svetla odrazeného od povrchu servisného modulu. Špecialistom sa na druhý deň podarilo sondu príkazmi zo Zeme stabilizovať a natočiť kvôli lepšej komunikácii. Následne sa analyzovali snímky z oboch kamier a podarilo sa vytvoriť softvérovú záplatu, ktorá zabraňovala nežiaducim efektom rozptýleného svetla. Následné dôkladné testy potvrdili, že tieto problémy by sa už nemali opakovať. Zvyšok jedenásťmesačnej cesty prebehol bez ďalších chýb.

Deň D nastal 3. decembra 1999. Oddelil sa servisný úsek, ktorý následne zhorel v atmosfére. Samotný lander krytý v aerodynamickým puzdrom a tepelným štítom putoval bej ujmy ďalej. Pravdepodobne prečkal prelet ohnivým peklom Marsu, otvoril sa padák ktorý zbrzdil sondu na niekoľko sto metrov za sekundu. Odpadol štít, Mars Polar Lander sa uvoľnil z puzdra, zapálil svoje motory a zahájil tak poslednú fázu zostupu. Nevieme síce presne ako prebiehala, ale následne vyšetrovanie ukázalo, že za neúspech mohli vibrácie. Je to síce iba jedna z teórií a ako sa to skutočne stalo už nikdy nezistíme, ale je veľmi pravdepodobné, že senzory vyhodnotili nadmerne rozvibrované pristávacie nohy ako kontakt s povrchom. Následne sa vypli motory a lander voľným pádom pokračoval ďalších štyridsať metrov. Nakoniec sa roztrieštil o povrch zlomyseľnej červenej planéty.

Existuje ešte zopár ďalších teórií, ako mohol Mars Polar Lander skončiť:
– nerovný povrch znemožnil úspešné pristátie
– lander stratil kontrolu nad situáciou kvôli dynamickým efektom ovzdušia
– došlo ku kontaktu aerodynamického puzdra/padákov a landeru
– strata kontroly kvôli nevhodne umiestnenému ťažisku
– tepelný štít zlyhal kvôli poškodeniu mikrometeoritmi

Deep Space 2

Na sonde Mars Polar Lander sa nachádzali aj dva penetrátory Deep Space 2, ktoré mali v rámci programu New Millenium Program otestovať pre NASA technológie nového tisícročia. Táto, v poradí druhá misia nebola veľmi úspešná. Rovnako ako MPL skončili obe mikrosondy na smetisku dejín.

Penetrátor Deep Space 2 po dopade na Mars. Zdroj: http://mek.kosmo.cz/

Penetrátor Deep Space 2 po dopade na Mars.
Zdroj: http://mek.kosmo.cz/

Penetrátor je malý projektil navrhnutý tak, aby prežil dopad na cudzie teleso obrovskou rýchlosťou. Mikrosondy Deep Space 2 sa skladali z dvoch častí. Povrchový modul mal slúžiť na komunikáciu. Pri náraze by podľa NASA mal byť schopný chvíľu odolávať preťaženiu až 60 000 G. Podpovrchová časť sa mala po náraze zaboriť asi meter do marsovskej pôdy. Pritom by prečkala asi polovičné preťaženie, teda 30 000 G. S druhou časťou mala byť spojená špeciálnym káblom. Meter hlboko v pôde mal penetrátor laserovým spektrometrom zmerať obsah vody, mikrovŕtačkou odobrať vzorku a platinovými odporovými teplomermi zmerať tepelnú vodivosť pôdy Marsu. Ďalšie prístroje mali zaznamenať samotný zostup a hlavne náraz (pristátie tomu hovoriť nemôžeme). Jeden akcelerometer sledoval preťaženie počas aerodynamického brzdenia a ten druhý počas dopadu. Ďalší teplomer zisťoval teplotu penetrátoru pri prelete riedkou atmosférou.

Po odpojení od MPL však riadiace stredisko nezaznamenalo žiadny signál ani od jedného penetrátoru. V tomto prípade však vyšetrovacia komisia nemala veľa práce. Deep Space 2 bola iba testovacia technológia a jej zlyhanie nikoho veľmi neprekvapilo. Bolo by totiž nepravdepodobné, aby sa niečo také zvládlo hneď na prvý krát. Penetrátory sa volali Scott a Amundsen. Predpokladané miesto dopadu bolo 75.0°j.š. 196.5°z.d.

Zaujímavosť, Európska Kozmická Agentúra (ESA) v poslednej dobe začala s testovaním podobných penetrátorov. Tie sú schopné „prežiť“ chvíľkové preťaženie až 20 000 G. V budúcnosti by sa mohli používať ako lacný prostriedok na analýzu materiálu komét a asteroidov, prípadne mesiacov či neskôr aj planét. Rusko sa istý čas oháňalo vlastnými penetrátormi, ktoré mali ma Marse pristávať za pomoci malých padákov (preťaženie by sa tak zredukoval „iba“ na niekoľko stoviek G) a mohli by fungovať aj niekoľko dní (Deep Space 2 iba 36 hodín). Po neúspechu sondy Phobos Grunt sa však po nich zľahla Zem.

Zdroje informácií:
http://mek.kosmo.cz/sondy/usa/mars/mpl/index.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Polar_Lander

Zdroje obrázkov:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/96/Mars_Polar_Lander_-_artist_depiction.png
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/59/Mars_Polar_Lander_-_MARDI_instrument_photo_-_mardi.jpg/180px-Mars_Polar_Lander_-_MARDI_instrument_photo_-_mardi.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b9/Mars_Polar_Lander_-_SSI_instrument_photo_-_ssi_closeup_s.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/30/Mars_Polar_Lander_-_LIDAR_instrument_photo_-_mpl_lidar.gif
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/91/Mars_Polar_Lander_-_RA_instrument_photo_-_arm.png
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b8/Mars_Polar_Lander_-_RAC_instrument_photo.png
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5b/Mars_Polar_Lander_-_MET_instrument_photo_-_mettop.png
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/da/Mars_Polar_Lander_-_TEGA_instrument_photo.png
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/25/Mars_Polar_Lander_-_Mars_Microphone_instrument_photo_-_microphone.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a5/Mars_Polar_Lander_-_spacecraft_diagram.png
http://mek.kosmo.cz/sondy/usa/mars/mpl/probem.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/92/Mars_Polar_Lander_undergoes_testing.jpg

Polárne čiapočky stále záhadou, 2.4 out of 5 based on 8 ratings
Pin It
(Visited 307 times, 1 visits today)
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 2.4/5 (8 votes cast)
(Visited 307 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)


Zanechte komentář