Astronautika: misije

Ako sve krene kako je planirano, 22. jula će Nasin rover 'Perseverance' poleteti ka Marsu. Nekada poznat kao 'Mars 2020' (što je btw i dalje ime misije u celini), 'Perseverance' je najteže i najnaprednije vozilo koje su napravili ljudi a koje će se kretati po površini Marsa. Njegov izgled je gotovo identičan roveru 'Curiosity' (MSL), ali ne bismo trebali da pogrešimo misleći da je reč o prostoj kopiji. Jer 'Perseverance' ima bitno drugačiji cilj od cilja brata blizanca: saznati da li je u bilo kom trenutku u prošlosti postojao život na Marsu... uzbudljiv cilj kao retko koji drugi.

1
Rover 'Perseverance'.

Misiju 'Mars 2020' Nasi je direktno nametnula Bela kuća nakon medijskog uspeha lansiranja i sletanja 'Curiosityja'. No, ideju o stvaranju klona misije 'MSL' kosmička agencija je pozdravila, jer bi joj to omogućilo da ponovno upotrebi tehnologije razvijene za ovu složenu i skupu sondu i, naravno, dala joj mogućnost da dobije još jedan veliki rover na Marsu. Ali poenta je bila u tome što je za novu misiju trebalo posteriori pronaći naučno opravdanje, nešto što nije uobičajeno u misijama bez posada, ali to nas podseća da je politika uvek presudan faktor u razumevanju budućnosti kosmičkog programa bilo koje zemlje. No, vratimo se glavnom pitanju, u čemu su razlike između dve misije?

2
Novi rover.

3
Glavne inovacije u konstrukciji 'Perseverancea'.

1. Dva vrlo različita cilja

'Curiosity' je najsloženija laboratorija ikad lansirana na drugu planetu. Njen cilj je da istraži kako se razvijala Marsova klima i, pre svega, da li je Mars bio naseljiv nekada u prošlosti. I doista, veliko otkriće 'Curiosityja' je bio pokazatelj da je krater Gale – pa dakle i ostatak Marsa – bio nastanjiv, odn. da je tečna voda stabilno postojala na površini u nekoliko razdoblja, od pre 3800 miliona godina do pre otprilike 3300-3100 miliona godina. U krateru Gale se nalazilo nekoliko jezera vode sa pH i salinitetom koji su kompatibilni sa primitivnim životom, dok je hladna i suva Marsova klima naizmenično bivala smenjivana s toplijom i vlažnijom. Vremenom, kontinuirani gubitak Marsove atmosfere osudio je Crvenu planetu na zamrznutu pustinju kakvu danas vidimo, ali razdoblje nastanjivosti je trajalo do geološkog razdoblja Hesperije (od pre 3,7 do pre 3 mld. godina) i nije ograničeno na Nojevo razdoblje (pre 3,7 mld. godina), kako predlažu mnogi konzervativniji teorijski modeli.

4
Rekonstrukcija mogućeg slanog jezera u krateru Gale pre nekih 3,5 mld. godina
(NASA / JPL-Caltech / ESA / DLR / FU Berlin / MSSS).

Naučna rasprava sada je usredsređena na saznanje koliko dugo su ta jezera neprekidno trajala, ali očito govorimo o okruženju koje je, u principu, bilo kompatibilno sa životom kakav poznajemo. Dakle, cilj 'Perseverancea' će biti da ode korak dalje i potraži moguće hemijske i geološke tragove koje su možda ostavili hipotetički marsovski životni oblici: takozvani biomarkeri. Da bi se to postiglo, 'Perseverance' će sleteti u krater Jezero, poznat po prisutnosti fosilizovane delte reke, ali još više po tome što je dobio ime po bošnjačkom selu od 500 stanovnika u Republici Srpskoj.

5
Krater Jezero (18,38°N; 77,58°E) u Isidinom basenu sa deltom drevne reke koju će istražiti novi rover. Očekuje se da će rover sleteti negde u označenoj elipsi. 

2- Različiti instrumenti i strategije

'Perseverance' poseduje vrlo kompleksan naučni paket koje se sastoji od sedam glavnih instrumenata. Neki su poboljšani u odnosu na one koje nosi 'Curiosity', poput para kamera Mastcam-Z, zasnovanih na 'Curiosityovoj' kameri Mastcam, SuperCama, poboljšanog ChemCam lasera, ili španske meteorološke stanice MEDA, evolucije REMS instrumenta na 'Curiosityju'. Ostali su potpuno novi instrumenti, poput norveškog radara RIMFAX, ili MOXIE eksperimenta za stvaranje kiseonika iz ugljen-dioksida u Marsovoj atmosferi. Mastcam-Z kamera, s mogućnošću zumiranja (u proporciji 3,6:1), nesumnjivo će biti omiljena publici, ali će zapravo glavni instrumenti misije s naučnog stajališta biti spektrometri SHERLOC i PIXL.

6
Glavni instrumenti 'Perseverancea'.

7
Instrumenti 'Curiosityja'.

Najistaknutiji instrumenti 'Curiosityja' su bili SAM i CheMin, dve autentične minijaturne laboratorije koje su mogle da sa izuzetnom preciznošću odrede hemijski sastav uzoraka Galeovog kratera. Međutim, oba instrumenta zahtijevaju da se kamenje koje se proučava prethodno usitni roverovom bušilicom. Prah se zatim raspodeljuje na različite instrumente uz pomoću robotske ruke. Ova tehnika ima tri nedostatka. Prvi je da detaljna analiza svakog uzorka oduzima previše vremena – reda nekoliko nedelja ili meseci; drugi problem je što se uništavanjem izvorne stene uklanja i odnos između geološkog konteksta stene. Drugim rečima, ako se otkriju organske materija, nije moguće sa sigurnošću znati iz kojeg dela ili sloja stene potiče. Treći nedostatak ove tehnike je da je ona vrlo ranjiva na slučajne kontaminacije. Kako možemo da znamo da li je materija koja je otkrivena u uzorku zapravo 'nečistoća' koja je bila u instrumentu od pre lansiranja? Ovaj problem je nešto od čega je 'Curiosity' zapravo patio, iako stvar iz očiglednih razloga nije naširoko objavljena. Povrh toga, instrument SAM zagreva uzorke – piroliza – pre analize, što podrazumijeva uništavanje mnogih mogućih složenih organskih jedinjenja prisutnih u uzorcima. Piroliza takođe stvara velike količine kiseonika zagrevanjem perhlorata Marsovog regolita, visokoreaktivnog elementa koji je u stanju da značajno modifikuje uzorke.

8
Instrumenti 'Perseverancea'. Kada je NASA objavila konkurs za njih, stiglo im je preko 60 predloga. Pored helikoptera, usvojena su i 2 mikrofona i čak 23 kamere

9
Roverovi instrumenti.

10
Španija se izborila da pošalje svoju meteorološku stanicu MEDA (Mars Environmental Dynamics Analyzer). Instrument će svakih 30 minuta sakupljati podatke u trajanju od 5 minuta. Težak je 5,5 kg.

Suprotno tome, spektrometri PIXL i SHERLOC, oba smeštena na kraju robotske ruke, moći će da analiziraju stene sa male udaljenosti bez modifikovanja ili kontaminacije (za dobivanje mikroskopskih slika stena, takođe će se koristiti kamera WATSON, integrisana u SHERLOC, koja jezapravo modifikacija 'Curiosityjeve' MAHLI kamere). I, što je još važnije, svaka će se analiza moći da napravi relativno brzo. PIXL je rendgenski fluorescentni spektrometar koji će moći da direktno identifikuje prisutnost četrdesetak elemenata i minerala. Sa svoje strane, SHERLOC je napredni i složeni Ramanov spektrometar koji će analizirati stene pomoću fluorescencije stvorene zahvaljujući ultraljubičastom laseru. Glavni cilj SHERLOC-a biće potraga za organskim materijama, pored minerala i meorganskih elemenata koji se odnose na hemiju ugljenika. Oba instrumenta će moći da analiziraju stene sa izuzetnim detaljima i prostornom rezolucijom, tako da će biti moguće znati gde se u steni nalazi određeni mineral ili jedinjenje. WATSON će fotografisati stene sa rezolucijom između 13 i 10 mikrona po pikselu, a SHERLOC će proučavati male površine veličine 7×7 milimetara s rezolucijom manje ili više sličnom onom kod PIXL-a.

11
Ovako instrumenti SHERLOC i PIXL vide biomarkere u stromatolitu.

3- Prvi element misije MSR

Za razliku od 'Curiosityja''Perseverance' nije Marsovska sonda koja će da radi solo, već predstavlja prvi element složene misije MSR[1] (Mars Sample Return) čiji je cilj donošenje uzoraka Marsa na Zemlju oko 2031. godine. Koliko god da su spektakularni instrumenti 'Perseverancea', ipak ne mogu da se takmiče sa najnaprednijim Zemaljskim laboratorijama. Pogotovo s instrumentima koji još nisu izgrađeni. Ako 'Perseverance' otkrije dokaze o biomarkerima, jedini način da sigurno znamo da je život zaista nastao na Marsu jeste da analiziramo ove uzorke na Zemlji. Prioritet je precizna analiza organskih materija, logično, ali i minerala poput cirkona, koji bi omogućili da se Marsovo kamenje datira direktno. Za sada se datiranje Marsovih stena vrši indirektno iz gustine kratera na površini, tehnika koja ima vrlo veliku marginu greške u slučaju Marsa (npr. smatra se da se krater Gale formirao između 3,8 i 3,5 milijardi godina.) 'Perseverance' nosi 38 epruveta koje će se koristiti za prikupljanje uzoraka, iako će najveći broj sakupljenih uzoraka iznositi 30. Zbog toga je roverova bušilica sposobna da, osim usitnjavanja stena, uzima i netanuto jezgro stene. 2026. uzleteće sonde SRL (Sample Retriebal Lander) i ERO (Earth Return Orbiter). 'Perseverance' će prikupiti seriju uzoraka koje će prikupiti evropski rover koji će doputovati sa sondom SRL. Konačna strategija prikupljanja uzoraka tek treba da bude utvrđena, ali za sada se NASA zalaže da se uzorci ostave u nekoliko skupina raštrkanih po površini kako bi se olakšalo njihovo pronalaženje. Ti će se uzorci odneti u orbitu gde će ih pokupiti Esin orbiter ERO, koji će ih odneti na Zemlju. Jedan od najsloženijih segmenata misije biće da se osigura da epruvete i sistem za prikupljanje uzoraka budu adekvatno sterilizisani kako bi se izbegla moguća kontaminacija zemaljskim ajvanima.

12
Sistem za prikupljanje uzoraka na budućem roveru.      

13
Levo: detalj sistema epruveta. 

14
Evropski rover SRL koji će prikupiti američke epruvete.

4- Helikopter 'Ingenuity'

Naravno, fundamentalna razlika je u tome što će 'Perseverance' da ponese prvi helikopter koji će da poleti na drugoj planeti, 'Ingenuity'. To je eksperimentalni dron koji je NASA nametnula timu misije – koji isprva nije bio oduševljen – ali obećava da će napraviti spektakularne slike. Dron ima masu od 1,8 kg i letiće otprilike jedan ipo minut dnevno, s dometom od oko 300 metara vodoravno i 5 metara vertikalno. 'Ingenuity'ima dve kamere u boji koje će nam omogućiti da vidimo krater Jezero i 'Upornost' iz nove perspektive.

15
Helikopter 'Ingenuity'.

16
Helikopter će stići na Mars na roverovom stomaku.

5- Kamere i mikrofoni

Ako govorimo o kamerama, 'Perseverance' će imati više kamera nego prethodnik: ukupno 23 u odnosu na 'Curiosityjevih' 17. Sam rover nosi 19 kamera. Osim instrumentnih kamera na Mastcamu-Z, SuperCamu, PIXL-u, SHERLOC-u i WATSON-u, rover nosi tri para inženjerskih Hazcam kamera – četiri ispred i dve iza – i par Navcama za vođenje i navigaciju – 'Curiosity' ima dva para Navcama – poboljšanih, tako da će sada moći da snimaju slike u boji dok se rover kreće po površini i pružaju im veće vidno polje. Tu je i nova kamera, CacheCam, namenjena snimanju epruveta s uzorcima kako bi se osiguralo pravilno punjene, i SkyCam, s španskim instrumentom MEDA, kamera za 'ribljim okom' koja će promatrati Marsovo nebo radi proučavanje oblaka i suspendiovane prašine.

17
Kamere 'Perseverancea'.

18
Jarbol 'Perseverancea' (levo) i 'Curiosityja'. Vide se razlike u Mastcam-Z i Mastcam kamerama, te različiti senzori španskih instrumenata MEDA i REMS. (NASA).

Ako nas je 'Curiosity' iznenadio s MARDI kamerom koja je snimala sletanje na površinu viđenu iz rovera, 'Perseverance' će nositi 4 kamere za snimanje ove kritične sekvence: jedna kamera slična MARDI, druga kako bi se videla faza spuštanja s rovera tokom manevara sky-cranea, sledeća se nalazi na stražnjem termoštitu (backshell) kako bi zabeležili naduvavanje padobrana (to su zapravo tri redundantne kamere) i još jednu koja se nalazi sletnom stepenu kako bi se video rover za vreme manevrisanja sky-cranea i sletanja. Sve te kamere su u boji. Uz to, tu je crno-bela kamera koja će snimati teren kako bi se omogućili autonomni TRN navigacioni manevri tokom spuštanja). 'Perseverance' takođe ima 2 mikrofona radi snimanja zvukova vetra na Marsu, instrument koji će tokom sletanja ponuditi posebno spektakularne rezultate.

19
Kamere koje će rover uključiti tokom sletanja.

20
Ostale kamere 'Marsa 2020'.

21
Kamere 'Marsa 2020'.

6- Isti dizajn, ali s temeljnim razlikama

Uprkos različitim ciljevima i različitim naučnim instrumentima, istina je da je opšta konstrukcija dveju misija vrlo slična. Međutim, 'Perseverance' uključuje niz poboljšanja u odnosu na 'Curiosity'. Za početak, 'Peseverance' je teži od 'Curiosityja': preko 1025 kg u odnosu na 899 kg (seti se da je stvarna težina na Marsu oko trećine Zemljine mase). Takođe je duži oko 13 santimetara. Robotska ruka 'Perseverancea', dugačka dva metra, mora podržavati veću težinu na svom kraju, 45 kg, u odnosu na 'Curiosityjevih' 30 kg, jer, podsetimo, glavni instrumenti se nalaze u ovom delu broda (na 'Curiosityju', instrumenti SAM i CheMin su smešteni prvenstveno unutar roverove šasije.) Takođe, 'Perseveranceov' radioizotopski generator MMRTG, identičan kao na 'Curiosityju', ima neke delove plutonijuma-238 proizvedenog posljednjih godina u SAD-u. I to zato što je 'Curiosity' nosio 'stari' američki plutonijum stvoren pre 80-ih, zajedno sa plutonijem sovjetske proizvodnje (da, dobro si pročitao, sovjetske). S druge strane, 'Perseverance' poseduje rolbar za ojačanje potporne strukture MMRTG-a.

22b
Tri mikročipa sa imenima skoro 11 miliona ljudi otputovaće na rolbaru RTG-a.

23b
Poređenje točkova dva rovera. To je jedna od neuralgičnih tačaka svakog rovera.

24
Delovi 'Curiosiyijevog' točka. O njima sam napisao par odličnih textova.

22
Detalj 'Perseveranceovog' točka.

Najupečatljivija razlika između dva rovera jesu točkovi, redizajnirani nakon preteranog habanja koje je pretrpeo 'Curiosity' tokom vožnje po Gale krateru. 'Curiosityjevi točkovi su promera 50,8 cm i širine 40 cm. Nasuprot tome, točkovi 'Perseverancea' su malo veći i uži, promera 52,6 centimetara. Veće dimenzije si posledica veće mase 'Perseverancea'. Pored toga, žbice od titanijuma, koje takođe moraju da izdrže sile sletanja, učinjene su debljim. Debljina aluminijumske gazne površine točkova je gotovo milimetar, što otežava nastajanje pukotina i rupa. S druge strane, broj izbočenja ('krampona') dvostručen je – 48, umesto 24 – tako da je izložena površina aluminijuma između svake izbočine manja. Sada izbočenja nisu ravna već su zakrivljena, kako bi se sprečilo bočno proklizavanje i istovremeno osiguralo čvrsto prianjanje po pesku ili finom tlu (tlo Jezero kratera bi trebalo da bude manje peskovito od 'Curiosityja').

25
Supersonični padobran za 'Mars 2020', baziran na MSL, koji je opet bio baziran na pozitivnim iskustvima sa sondama 'Viking' iz 70-ih godina prošlog veka.

26
ULA-in 'Perseverance' u borbenom položaju.

Padobran 'Perseverancea' je malo modifikovan kako bi izdržao veću masu rovera – zbog toga su ispitivanja vršena suborbitalnim raketama, pored onih tipičnih u aerotunelima – i tokom spuštanja, novom autonomnom tehnikom vizualne navigacije koristeći kamere zvane TRN (Terrain-Relativa Navigation). To će omogućiti letilici preciznije spuštanje od 'Curiosityja', koji je već bio enormno tačan prema standardima planetarnih sondi (s elipsom od 20×25 km). Na taj je način dovoljno je smanjena veličina sletne elipse (8×10 km) da bi se omogućilo sletanje u blizini rečne delte kratera Jezero.

27
Spuštanje i sletanje 'Marsa 2020'.

29
Komparacija sletnih elipsi 'Curiosityja' i 'Perseverancea'.

'Upornost' bi trebala da krene prema Crvenoj planeti početkom avgusta, gde će stići 18. februara. Kao što vidimo, uprkos sličnostima, 'Upornost' je veoma drugačija misija od 'Znatiželje'. Uz malo sreće, za nekoliko godina saznaćemo da li je život postojao na prvobitnom Marsu.

30
Rover će da ponese i pločicu posvećenu žrtvama korone.

31b
 'Perseverance' se već nalazi unutar vrha 'Atlasa V 541 (AV-088), mada RTG još nije instaliran. To će se dogodiiti neposredno pred lansiranje.

 

[1] Vidi ovo.

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Komentari   

ddragovic
+1 #2 ddragovic 09-07-2020 10:22
Hahaha bravo! Što nisi poslao i sliku Jezera pa da okačimo?
Ajdin
+2 #1 Ajdin 08-07-2020 23:30
Pozdrav iz Jezera u Republici Srpskoj!

Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži