Aktualizace: Rover Perseverance podle plánu úspěšně přistál 18. února na Marsu. 

Není náhodou, že všechny sondy byly vyneseny v krátkém sledu po sobě a stejně tak dorazily k Marsu. Plánovači jako je obvyklé ve všech případech využili vhodné startovní okno, jenž se otevírá jednou za 26 měsíců.

Naděje bude zkoumat atmosféru

Jako první letos dorazila 9. února k Marsu sonda Amal (v překladu Naděje). Za ní stojí vládní agentura Mohammed bin Rashid Space Centre Spojených arabských emirátů, které se tím staly teprve pátou zemí (po Spojených státech amerických, Sovětském svazu, Evropě a Indii), která dosáhla Marsu. Čistě papírově na tom nemění ani skutečnost, že k vynesení byla 19. července minulého roku použita japonská nosná raketa H-2A a i na vývoji se podílela řada amerických univerzit.

Sonda Amal, nyní již marsovská družice, při startu vážila 1 350 kg včetně 800 kg pohonných látek. Zhruba polovina jich byla spotřebována pro navedení na oběžnou dráhu kolem Marsu, odkud bude zkoumat jeho atmosféru a monitorovat klimatické změny. Během mise má být poprvé zachycena marsovská atmosféra v různých obdobích roku (marsovský rok trvá takřka 687 pozemských dní), což umožní i zvolená oběžná dráha, která bude mít po celkem třech motorických manévrech bude mít výšku perierea 20 000 km, apoarea 43 000 km a sklon zhruba 25°.

Představa družice Amal na oběžné dráze Marsu (MBRSC)

Čínská družice Tianwen s landerem i roverem

Hned následující den, 10. února, dorazila jako vůbec první čínská sonda Tianwen-1 (v překladu znamená něco jako „Otázky k nebesům). Čína se tím stala o jediný den šestou zemí, které se podařilo zvládnout let k Marsu a navedení na jeho oběžnou dráhu.

Autoportrét čínské sondy pořízený během přeletu

Připomeňme, že sonda, v současnosti již také družice Marsu, byla vypuštěna 23. července minulého roku těžkou nosnou raketou CZ-5 z kosmodromu Wen-čchang na ostrově Chaj-nan. K navedení na oběžnou dráhu musela pochopitelně zpomalit. Motorický manévr trval 15 minut a 42 sekund. Prvotní dráha má výšku periarea 400 km, apoarea 180 000 km a sklon 11,8° vůči rovníku. 15. února už byla manévrem změněna na takřka polární s tím, že finální oběžná dráha mí mít po několika korekcích výšku periarea 265 km a 12 000 km apoarea. Plánovaná životnost je alespoň jeden marsovský rok.

Vyznačení oběžných drah po jednotlivých manévrech

Tianwen-1 není spojitou sondou. Váží celkem 5 t, což z ní dělá dosud nejtěžší lidmi vyrobený stroj navedený na dráhu kolem Marsu. Vedle samotné družice (orbiteru) o hmotnosti 3 175 kg sebou nese také přistávací lander s roverem vážícím 240 kg. K pokusu o přistání nemá dojít dříve než letos v květnu. Plánovaná životnost je alespoň 90 dní. Vytipovaným místem přistání je planina Utopia Planitia na severní polokouli Marsu, kde už mimochodem v minulosti přistál americký lander Viking 2.

Čistě z vědeckého hlediska je hlavním účelem orbiteru výzkum atmosféry a magnetosféry, povrchu i klimatu Marsu. Rover cílí především na geologický průzkum a hledání podzemního ledu.

Rover Perseverance

Perseverance s vybavením nutným k letu na Mars a přistání, vynesla nosná raketa Atlas-5/541 30. července minulého roku. Rover jako takový vychází už z koncepce předchozího roveru MSL (Mars Science Laboratory) známého jako Curiosity, který na rudé planetě přistál v roce 2012 a dodnes funguje.

Perseverance během testů (vlevo) a jeho vizualizace na Marsu

Celková hmotnost roveru Perseverance (česky Vytrvalost) je 1 050 kg, délka 3,00 m, šířka 2,77 m a výška 2,13 m. Pohybovat se má na celkem šesti kolech o průměru 52,5 cm, přičemž maximální rychlost jsou 4 cm/s. Za hodinu tedy dokáže urazit vzdálenost 144 m. O napájení se starají dva radioizotopové zdroje energie MMRTG o hmotnosti 45 kg, obsahující 4,8 kg plutonia 238 a dodávající 2,7 kWh elektrické energie za sol (jeden marsovský den). Plánovaná životnost roveru jsou dva marsovské roky. Je však obvyklé, že vydrží déle. 

I Perseverance mít svoje pozemské dvojče pojmenované jako OPTIMISM (Operational Perseverance Twin for Integration of Mechanisms and Instruments Sent to Mars). Zjednodušeně řečeno na něm budou moci inženýři na Zemi ověřovat, jakým způsobem bude reagovat na simulované pokyny a ověřovat softwarové updaty před tím, než je dostane vozítko na Marsu. Aby byla simulace co nejvěrohodnější, mají v kalifornské JPL (Jet Propulsion Laboratory) tzv. Mars Yard – plochu pokrytou pískem a kameny tak, aby se co nejvíce podobala podmínkám na rudé planetě. Tu už nějakou dobu využívá i MAGGIE (Mars Automated Giant Gizmo for Integrated Engineering), dvojče dalšího marsovského roveru Curiosity.

Plánovaným místem přistání je kráter Jezero, který před miliardami let býval skutečným jezerem. V něm bude pátrat po stopách dávného mikrobiálního života. Krom toho má také odebrat a uložit do trubiček 20 až 30 vzorků z povrchu k jejich budoucí dopravě na Zemi v rámci připravované mise MSR (Mars Sample Return).

Jak bude vypadat přistání?

Přistávací manévr počítáme od oddělení přeletového stupně ve 21:26:53 našeho času. Na Zem se ovšem potvrzení o tomto prvním klíčovém kroku dostane za 11 minut a 22 sekund (21:38:15 našeho času). Takové zpoždění musíme připočíst ke všem plánovaným událostem.

Vizualizovaná představa plánovaného přistání roveru

O necelé 2 minuty později dojde už po zastavení rotace k odhození dvou balastních závaží.

Do marsovské atmosféry vstoupí Perseverance společně s horním krytem a motorovou sekcí chráněnou tepelným štítem při rychlosti 5 333 m/s (19 200 km/hod) ve výšce 131 km nad povrchem. Už výše nad obzorem bude marsovská družice MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) poskytující spojení. Do dosednutí na povrch už bude zbývat jen necelých 7 minut.

Během řízeného sestupu bude odhozena ještě další šestice již nepotřebných závaží, a nakonec nastavení takřka nulového úhlu náběhu.

Brzdící padák bude vyhozen ve výšce 12 km při rychlosti 420 m/s (1 512 km/hod) Krátce na to dojde k odhození již nepotřebného tepelného štítu. Hned na to bude moci být zahájen sběr dat pro relativní navigaci a během pouhých 8 sekund proběhne vyhodnocení získaných dat a nalezení bezpečného místa pro přistání.

Hodnota vzdálenosti od místa přistání se začne rychle přibližovat výšce nad povrchem.

Ve výšce 2,17 km nad povrchem a při rychlosti kolem 80 m/s (288 km/hod) bude odhozen horní kryt s padákem. Krátce na to dojde ke spuštění všech trysek přistávacího úseku. V tento okamžik už do přistání zbývá jediná minuta.

Zhruba 17 sekund před dosednutím dojde při rychlosti max. kolem 0,75 m/s ke spuštění samotného roveru na několika lanech a jeho spuštění. Jakmile se dotkne povrchu, dojde k přerušení lan a odletu sestupového motorového modulu do bezpečné vzdálenosti.

Ilustrace klíčových okamžiků schématu Perseverance v kostce

Názornější představu o celém přistání v reálném čase poskytuje vizualizace v aplikaci NASA’s Eyes.

Ingenuity: První marsovský dron

Perseverance má s sebou dopravit také vůbec první „marsovský“ létající stroj MHS (Mars Helicopter Scout) alias Ingenuity (česky Důvtip), jehož realizace od začátku nebyla vůbec jistá. Bylo totiž zapotřebí jej zkonstruovat tak, aby byl velmi lehký, dost „silný“, aby mohl vzlétnout v řídké atmosféře, a navíc schopný přežít teploty, jenž klesají k minus devadesáti stupňům. Pochopitelně musí být kompletně autonomní, protože vzhledem k dlouhému zpoždění signálu jej není možné ovládat ze Země.

Ingenuity během příprav (vlevo) a jeho vizualizace na Marsu

Nakonec se to tedy povedlo a výsledkem je pouze 1,8 kg vážící dron vybavený dvojicí protiběžných rotorů (kvůli čemuž je často zjednodušeně označován za „vrtulník“) o průměru 1,2 m, jenž musí dosáhnout 2 800 otáček za minutu. V plánech je prozatím pět krátkých letů trvajících maximálně 3 minuty. Nemá k němu ovšem dojít dříve než měsíc po přistání – inženýři musí mít jistotu, že všechny systémy jsou zkontrolovány a připraveny k pěti testovacím letům během demonstračního okna dlouhého 30 sólů neboli marsovských dní. Půjde přitom čistě o demonstraci technologií a vyzkoušení postupů.