Gigantická prachová bouře ohrožuje Opportunity

Vozítko Opportunity muselo přerušit vědeckou práci a upadlo do stavu hibernace. Musí totiž reagovat na mimořádně nepříznivé podmínky, které se odehrávají v jeho okolí. Na Marsu totiž zuří mimořádná prachová bouře. Její rozsah překonává všechny dosavadní rekordy spojené s tímto fenoménem a pozemní operátoři si proto dělají starosti, jak si s nečekanou situací poradí jejich rover, který již více než 14 let brázdí povrch Marsu i přesto, že měl fungovat pouze devadesát dní. Vozítko vybavené solárními panely se potýká s nedostatkem elektrické energie, kvůli kterému přestalo komunikovat se Zemí.

Takto bouře začala - jako malý flíček severně od Opportunity.

Takto bouře začala – jako malý flíček severně od Opportunity.
Zdroj: https://www.youtube.com

„Jsme opravdu znepokojeni. Celý tým má k roveru velmi blízký vztah. Je to stejné, jako když máte babičku (vzhledem k věku vozítka to odpovídá) v nemocnici v bezvědomí,“ uvedl během tiskové konference John Callas, projektový manažer vozítek MER. Vozítko, které si mnoho lidí spojuje s dlouhověkostí, je totiž v ohrožení. Momentálně nekomunikuje s pozemním střediskem a všichni čekají, až se situace uklidní. Nezbývá než naslouchat signálům z Deep Space Network, zda se malý rover ozve.

Že se něco děje, odhalila z oběžné dráhy Marsu sonda MRO už 30. května, kdy zaznamenala rodící se prachovou bouři. O dva dny později, tedy v pátek 1. června, už bylo jasné, že mrak zvířeného prachu zasáhne i rover Opportunity. Pozemní týmy se tedy začaly chystat na mimořádnou situaci. O víkendu rover s pomocí svých kamer provedl snímkování oblohy, aby bylo možné vypočítat úroveň průhlednosti. Ze snímků se podařilo zjistit, že během soboty byla atmosféra v okolí vozítka velmi dobře průhledná, protože faktor průhlednosti (tau) byl pouze 0,6, ale v neděli už to bylo 1,5.

Simulace zobrazující jednotlivé stupně průhlednosti Marsovské atmosféry - od tau 1 úplně vlevo přes stupně 3, 5, 7, 9 až po tau 11 (úplně vpravo).

Simulace zobrazující jednotlivé stupně průhlednosti Marsovské atmosféry – od tau 1 úplně vlevo přes stupně 3, 5, 7, 9 až po tau 11 (úplně vpravo).
Zdroj: https://mars.nasa.gov

Během pár dní se bouře rozšířila na plochu více než 18 milionů kilometrů čtverečních, což je více než rozloha celé Severní Ameriky, a mračna se dostala i nad Perseverance Valley, kde pracuje Opportunity. Kvanta zvířeného prachu byla tak intenzivní, že začala blokovat množství slunečních paprsků, které dopadají na povrch. V pondělí 4. června se zhoršila průhlednost atmosféry na úroveň 2, což mělo značný vliv na množství generované elektřiny. Solární panely na zádech roveru totiž oproti normálnímu stavu ztratily 50 % výkonu. Pozemní týmy proto pro vozítko připravily upravený provozní harmonogram, který zohledňoval menší množství energie.

Graf průhlednosti atmosféry z roveru Opportunity. Zelená linka odpovídá aktuálnímu roku, červená pak roku 2007.

Graf průhlednosti atmosféry z roveru Opportunity. Zelená linka odpovídá aktuálnímu roku, červená pak roku 2007.
Zdroj: https://www.jpl.nasa.gov/

Další den rover kvůli energetickým úsporám neměřil průhlednost atmosféry, ale jelikož pozemní týmy měly k dispozici údaje ze solárních panelů, věděly, že se situace zhoršuje – množství dodávané energie kleslo na čtvrtinu původních hodnot. 6. června bylo jasné, že jde do tuhého a rover měl dělat jen minimální množství činností. Dostal třeba pokyn, aby se o komunikaci pokusil až další den – opět ve snaze šetřit energií. Operátoři se přitom snažili pořád alespoň o minimální aktivitu vozítka. Jeho pohyb totiž zahřívá palubní systémy, což je velmi důležité. V pátek osmého června putovaly na Mars pokyny pro víkend – prakticky všechny systémy byly omezeny a naplánováno bylo jediné měření průhlednosti.

Desátého června byl rover stále aktivní a poslal na Zemi snímek, který operátory šokoval. Vypočítaná hodnota tau totiž dosahovala neuvěřitelné hodnoty 10,8! Ještě nikdy v historii nebyla z povrchu Marsu naměřena vyšší hodnota zaprášenosti atmosféry. Bez velkého přehánění se den změnil v noc. Solární panely v té době vyráběly jen asi 22 Wh za sol, ale u takto nízkých hodnot je už velmi vysoká chybová odchylka. Vzhledem k extrémně nízkým dodávkám slunečního záření byla vyhlášena mimořádná situace. 22 Wh za marsovský den totiž stačí pouze na provoz časovače.

Bouře zasáhla čtvrtinu území Marsu - plochu srovnatelnou s rozlohou Ruska a USA dohromady.

Bouře zasáhla čtvrtinu území Marsu – plochu srovnatelnou s rozlohou Ruska a USA dohromady.
Zdroj: https://www.youtube.com

Pozemní tým tedy rozhodl o vypnutí úplně všech systémů s výjimkou časovače. Toto energeticky nenáročné zařízení má za úkol v pravidelných rozestupech probudit počítač, který zkontroluje stav baterií a solárních panelů a pokud se podmínky vrátí do normálu, rover pošle zprávu na Zemi. Pokud by energie bylo málo, bude pokračovat ve spánku. Od té doby se však rover neozval – operátoři mu posílali ještě další pokyny, ale reakce nepřišla. Vozítko je uvedeno do stavu kritické nízkoenergetické hibernace. Pozemní týmy každý den poslouchají s pomocí sítě DSN, zda se z Marsu neozve toužebně očekávaný signál.

Vozítko Opportunity

Vozítko Opportunity
Zdroj: http://www.spaceflightinsider.com/

Kromě nedostatku elektrické energie je potřeba pamatovat i na další hrozbu, kterou je nízká teplota. Dvojče Opportunity, rover Spirit, doplatil před lety právě na nízkou teplotu, ale tehdy byla zima. Momentálně je na Marsu léto a navíc i samotná prachová bouře trochu ohřívá atmosféru. Na druhou stranu je rover bez pohybu, který produkuje teplo. Pozemní týmy proto rozběhly simulace teplotních podmínek a výsledky jsou částečně potěšující. I díky osmi plutoniovým ohřívačům by teplota vozítka neměla klesnout pod -36°C, přičemž kritická hranice leží až u -55°C. Rover by se měl v blízké době dostat na hranici tepelné vyrovnanosti, kdy se tepelné ztráty vyrovnají s množstvím generovaného tepla. Nemělo by se tedy stát, že by bouře trvala moc dlouho a rover zatím prochladl na takovou úroveň, která by mu zabránila v dalším fungování.

Odborníkům ale dělá starosti i to, že nevědí, jak se situace v okolí vozítka vyvíjí – zda se průhlednost atmosféry zlepšuje, nebo zhoršuje. Pokud by totiž produkce solárních panelů klesla pod 22 Wh/sol, nestačilo by to ani na provoz časovače. Jinými slovy – rover by ztratil přehled o tom, kolik je hodin. Ani v tom případě by ale situace nebyla ztracena. V náhodných časových rozestupech by probíhaly kontroly solárních panelů – s jejich pomocí by rover zjistil, zda je den nebo noc a při dostatečném nabití baterií by opět kontaktoval Zemi.

Solární panely roveru Opportunity.

Solární panely roveru Opportunity.
Zdroj: http://static.businessinsider.com

Prachové bouře nejsou na Marsu překvapivé, ale ani úplně běžné. Vznikají většinou na jaře a v létě, ale jen občas se z nich stanou jevy, které zasáhnou téměř celou planetu. Během léta jsou prachové částice ohřívány, takže stoupají vzhůru do atmosféry, což zvedá další vítr. Atmosféra na Marsu má jen setinovou hustotu oproti pozemské, takže ani rychlý vítr zde nemá ničivé účinky. Ty největší doposud zaznamenané bouře zasáhly Mars v letech 2001 a 2007, ale ta aktuální je největší ze všech – zasáhla již jednu čtvrtinu povrchu Marsu (více než 35 milionů kilometrů čtverečních). Pro lepší představu stačí připomenout, že povrch Marsu +/- odpovídá svou rozlohou všem pozemským kontinentům. V roce 2007 rover Opportunity strávil dva týdny ve stavu minimálního provozu. Hodnota tau tehdy dosahovala maximální úrovně 5,5.

Rozdíl v průhlednosti atmosféry na snímcích roveru Curiosity. Snímky byly barevně upraveny, aby lépe vynikly detaily.

Rozdíl v průhlednosti atmosféry na snímcích roveru Curiosity. Snímky byly barevně upraveny, aby lépe vynikly detaily.
Zdroj: https://www.youtube.com/

Dokonce i rover Curiosity pozoruje, že se něco děje. Jeho kamery zaznamenaly, že se v okolí kráteru Gale zhoršila průhlednost atmosféry, ale vzhledem k tomu, že Curiosity nemá solární panely a energii mu dodává radioizotopový termoelektrický generátor, nemusí se bát černého scénáře, který nyní provází Opportunity.

Až se obloha nad roverem vyčistí, měly by být solární panely jen lehce zaprášené. Rozhodně nehrozí, že by byl rover zasypán prachem, jak se na konferenci ptala jedna novinářka. Ačkoliv má Opportunity více než 15 let staré baterie, které si už prošly mnoha tisícovkami nabíjecích a vybíjecích cyklů, stále si udržují 85 % původní kapacity. Ne nadarmo odborníci na telekonferenci hovořili o nejlepších bateriích ve Sluneční soustavě. Otázkou je, kdy přesně se atmosféra vyčistí natolik, aby solární panely vyráběly dost energie. Při běžných bouřích se situace vrací do normálu několik týdnů, u velkých to může trvat i několik měsíců. Rover však k oživení nepotřebuje ideální podmínky, stačí jen o trochu více světla, než má k dispozici nyní.

Aktuální bouři může sledovat velké množství sond různými přístroji.

Aktuální bouři může sledovat velké množství sond různými přístroji.
Zdroj: https://www.youtube.com

Z hlediska vědy je aktuální bouře mimořádnou příležitostí ke studiu. Prachové bouře jsou fenomén, který s Marsem neodmyslitelně souvisí a proto je jasné, že jim budou čelit i všechny příští sondy a jednou možná i lidské výpravy. Vědci mohou využít různé přístroje na různých sondách, aby zjistili, jaké procesy v takových případech hrají rozhodující roli a jaké mechanismy je pohání. U Marsu momentálně pracuje sonda MAVEN, která je primárně zaměřená na studium atmosféry, ale možná ještě větší práci odvádí sonda MRO. Její kamera MARCI a přístroj MCS (Mars Climate Sounder) totiž dokáží poskytnout přesné informace o aktuálním dění. K Rudé planetě míří další průzkumník, kterým je sonda InSight. Ta se pokusí o přistání již na konci listopadu. Tou dobou by snad už mohly následky prašné bouře ustat.

Zdroje informací:
https://www.jpl.nasa.gov/
https://www.youtube.com/

Zdroje obrázků:
http://static.ddmcdn.com/gif/blogs/dnews-files-2014-03-opportunity-670×440-140312-jpg.jpg
https://mars.nasa.gov/system/news_items/main_images/8348_PIA22521-16.jpg
https://www.jpl.nasa.gov/images/mer/20180608/OpacityChart-16.jpg
http://www.spaceflightinsider.com/…NASA-image-posted-on-SpaceFlight-Insider-647×518.jpg
http://static.businessinsider.com/image/52ea9d2d69bedd415acaf964-750.jpg
https://www.youtube.com/watch?v=fIKxdRFx2Wo

Gigantická prachová bouře ohrožuje Opportunity, 5.0 out of 5 based on 17 ratings
Pin It
(Visited 3 248 times, 4 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (17 votes cast)
(Visited 3 248 times, 4 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

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


36 komentářů ke článku “Gigantická prachová bouře ohrožuje Opportunity”

  1. android napsal:

    Já teda už hodně let vůbec nepobírám tu extrémní výdrž. Je dobře, že konstruktéři do vozítek nedali něco ve stylu: no tohle ložisko je hodně lehký , sice po roce totál zatuhne ale to nevadí primární mise přeci trvá jen 90dní. Prostě to navrhli nafurt. + ještě že tam jsou ty Pt ohřívací kapsle.
    Tak se drž Opportunity!

    • maro napsal:

      No tak zrovna ložiska se tam moc nenadřou. Tolik jako Opportunity za celou tu dlouhou dobu ujedete na inline bruslích na třech dvouhodinových vyjížďkách. Navíc je tam pořád sucho. Problém je ten prach a nízká teplota, takže dobré těsnění a ohřev. A na tom se moc šetřit nedá. Nikdo by neriskl ošizení toho těsnění a ohřevu, protože ten risk by mohl ohrozit i tu plánovanou základní 90 denní životnost.
      Skvělá životnost baterie je dána tím jak se s ní zachází. Stále se snaží držet pravidla, že nikdy baterii nevybijí pod 50 procent kapacity. Je tedy hodně předimenzovaná. Pokud budete takto zacházet s baterií ve svém mobilu (tedy typicky nepřekračovat meze 50 procent pro vybití a 80 procent pro nabití), budete sice muset nabíjet třikrát častěji, ale baterie vydrží víc než desetkrát více takových cyklů než standardních cyklů 10 procent / 90 procent.

      • frank napsal:

        Jeden off téma:
        Ovšem ovšem, čím to pak je, že inlinisty potkávám na své cyklistické a prakticky každodenní cestě do práce prakticky jen v 1/3 roku a to jen když je „mega-hezky“ a v zásadě jen na vyasfaltovaných místech, kde sice najezdí “ ty mega kilometry“ ale tím, že do zblbnutí jezdí tam a zpátky na stejném místě 🙂

        Jinak ovšem ložiska od Timkenů ukázala svou kvalitu
        https://twitter.com/timken/status/849235117155504132

      • tyčka napsal:

        „vydrží víc než desetkrát více takových cyklů“
        Nesouhlasím – testy říkají něco jiného, že o tolik to není.

      • Petr Šída napsal:

        Spirit dojel právě na ložisko.

  2. Spytihněv napsal:

    Jako kritická hodnota Opportunity se uvádí teplota uvnitř roveru -55°C. Ale Spirit se odmlčel již při -41,5°C. A velký rozdíl byl samozřejmě i ve výkonu panelů. Spirit měl naposledy 134 Wh, Opportunity pouze 22 Wh. Samá nepřiznivá čísla.

    • tyčka napsal:

      To byla podle mne poslední změřená teplota – pak se vypnul podle mne kvůli energii v bateriích a tedy dál vychládal.

      • Spytihněv napsal:

        Šlo o úplně poslední downlink od Spirita (sol 2210 – 22.3.2010). Přitom potvrzoval, že všechny systémy jsou v normálu. Bohužel těch 41,5°C pod nulou bylo proti a jak píšete, pak se vypnul a už neprobral.

        • Petr Šída napsal:

          Patrně se vypnul kvůli malému výkonu baterií a čekal na dobytí

          Jenže byla zima a chladl a bylo to moc

          Jak moc ale byla zima netušíme, neměřil

  3. pbpitko napsal:

    Silne držme palce !
    pb 🙂

  4. PCJohn napsal:

    Možná mi něco uniká, ale výkon se uvádí ve Wattech (W), nikoliv ve Watt-hodinách (Wh). Wh udávají množství práce, tedy výkon za čas. Uváděný časovač má tedy příkon ve Wattech (je to 22W?) a za den spotřebuje určité množství Watt hodin (528Wh?, pouze vynásobení 24x). Pokud se všechny věci vztahují k časovému období jednoho dne, není to v článku uvedeno, např. „má spotřebu 22Wh za den“.

    • Dušan Majer napsal:

      S Wh pracují i jiné weby – např.: That’s down from about 345 Wh on June 4

      • Jiný Honza napsal:

        Jenže v tom co uvádíte je 345 Wh za den, tedy 4.června. Vy to „za den“ v článku nikde nemáte. A navíc ani není jasné, jestli je to pozemsky nebo marsovsky den.

        • Dan napsal:

          Tak zrovna délka dne se moc neliší. Ale máš pravdu, že ty jednotky jsou zavádějící. Watthodiny spíš značí, kolik šťávy zbývá, ne kolik jí dostává z panelů. 22 wattů podle mě nežere ani pravý sovětský časovač. Spíš tam jde o to, že s 22 Wh mají pro časovač dostatek energie na X dní.

        • tyčka napsal:

          “ Watthodiny spíš značí, kolik šťávy zbývá, ne kolik jí dostává z panelů.

          Wh jsou naopak mnohem přesnější, pokud se bude mluvit o vyrobené energii za celý den. Stejně jako zde u panelů na zemi taky vás spíše zajímá, kolik toho vyrobili za celý den a nikoliv kolik toho právě teď dodávají.

        • Dan napsal:

          tyčka> Jo, to spíš zní logicky. Díky

    • Vít Výmola napsal:

      Ale v článku se o výkonu nepíše, píše se tam o produkci, případně spotřebě. A jde opravdu o jednodenní hodnoty.
      Ty jednodenní Wh údaje se používají u vozítek už od přistání, většinou jsou na to lidé zvyklí, ale občas to mate.

    • vonSchmeks napsal:

      Ja som to pochopil tak, že časovač funguje len dovtedy, kým je výkon solárnych panelov aspoň 22Wh, t.j. vygeneruje sa 22W za hodinu. Podľa mňa je to úplne postačujúca informácia.

      • Vít Výmola napsal:

        Ne, jde opravdu o spotřebu za jeden den. Časovač během dne spotřebuje celkem 22Wh energie. Časovač je malý obvod, který ztěží má vyšší spotřebu než zhruba jeden W (ostatně to je na elektroniku docela dost, holt rok 2003…).

        • frank napsal:

          ve skutečnosti to bude ještě o něco starší typ, určitě prověřené a dlouhodobě otestované elektroniky… takže bych místo roku 2003 spíš tipl rok 1995 🙂

        • Jiný Honza napsal:

          Tak příkon jeden Watt nepotřeboval „časovač“ ani v devatenáctém století. Bude to celé nějaká novinářské zjednodušení.

        • Spytihněv napsal:

          Udává se to ve Wh za marsovský den, tedy jde o 22 Wh/sol.

        • Honza napsal:

          Výborně, v tom případě bych se přimlouval za doplnění této informace do jinak dobrého článku. Mně to taky mátlo a říkal jsem si, co to má znamenat.

        • Dušan Majer napsal:

          Doplněno.

  5. tyčka napsal:

    „časovač je malý obvod, který ztěží má vyšší spotřebu než zhruba jeden W (ostatně to je na elektroniku docela dost, holt rok 2003…).“
    Takže k tomu musíte připočítat spotřebu – v podstatě ztráty – v nabíječích baterií a v samotném procesu nabíjení a vybíjení baterií (proto se baterie zahřívají při nabíjení). A jinak jsou to spíše hodiny a je otázkou, zdali kvůli přesnosti nemají krystal ve vytápěném termostatu.
    22Wh mi připadá proto zcela přijatelný příkon za den.

    • Jiný Honza napsal:

      Tak 22 Wh za den je asi tak o čtyři řády víc než potřebují k provozu normální hodinky.
      Pokud by ovšem měly „elektrické vytápění“, je možné všechno.

      • tyčka napsal:

        Krystal pokud má mít přesnou frekvenci nutnou pro přesný chod hodin tak musí být v určitém rozmezí teplot (v tom vozítku kolísá jistě o dost víc než v běžném bytě) a z toho usuzuji, že mu musí být termostatem udržována.

        Citace z https://cs.wikipedia.org/wiki/Krystal_(elektronika)
        Krystaly se speciálními požadavky na stabilitu bývají uzavřeny do speciálního evakuovaného pouzdra nebo se umisťují do termostatu, aby frekvence nebyla závislá na teplotě.

        • Jiný Honza napsal:

          Jestli má časovač na Opportunity nějaké vyhřívání nebo speciání izolaci opravdu netuším. Vzhledem k tomu, že celé vozítko je vyhříváno radioaktivními ohřívači a provozní teplota je omezena na -55 stupňů, nepovažuji to za pravděpodobné.

          Navíc si nemyslím, že by vozítko na Marsu k něčemu potřebovalo ultrapřesné hodiny s přesností lepší než pár vteřin za měsíc.

          Mám pocit, že jde o nějaké „novinářské nedorozumění“, nejspíš to nebude jen primitivní časovač na probuzení, co musí fungovat.

    • Vít Výmola napsal:

      Energii 22Wh nerozporujeme. Jde o to neplést tento údaj s příkonem 22W.

      • Jiný Honza napsal:

        Já nic nerozporuji, mě je spíš jenom smutno, kolik lidí tady nerozlišuje mezi výkonem a energií nebo třeba tíhou a gravitací a dalšími základními pojmy.

  6. Jiný Honza napsal:

    Jen pro představu, energie 22 Wh je zhruba v Li-on článku s kapacitou 6000 mAh. Nebo je to potenciální energie tunového závaží v sedmimetrové výšce.

    A fabie takovou energii spotřebuje za méně než vteřinu jízdy po dálnici. Co se týče přepočtu na fotbalová hřiště, jsem v koncích. 🙂

Zanechte komentář