A rettegés hét percén az űr meghódítása is múlik

2021. február 17. – 21:59

A rettegés hét percén az űr meghódítása is múlik
Forrás: NASA / JPL-Caltech / Reuters

Másolás

Vágólapra másolva

Elsősorban a marsi élet nyomait keresi majd a Perseverance (Kitartás) robot a Marson, de az űr további meghódítását is előkészíti a 470,8 millió kilométeres útja végén a bolygóra érő, autó méretű mozgó szuperlabor. Ez lesz az eddigi legkomplexebb landolás a Marson, nem véletlen, hogy a NASA csak a rettegés hét perceként emlegeti a kritikus manővert. Ha valami félremegy, a NASA következő évtizede is másképp alakulhat.

Február 18-án, magyar idő szerint nagyjából este fél 10 körül befejezi gigantikus, 470 millió kilométeres útját a NASA következő marsjárója, a Perseverance, amely az űrügynökség reményei szerint sikerrel landol majd a bolygón, hogy megkezdje ott az eddigi legösszetettebb kutatási munkát a Jezero-kráterben.

A hat kerekű, 2 méter hosszú, 2,2 méter magas, 1025 kilós robot valójában egy hihetetlenül összetett asztrobiológiai labor, amivel egyrészt az ősi marsi élet jeleit kutatják majd, de fontos ismereteket szerezhetnek a bolygó talajának összetételéről, sőt,

a későbbi űrbéli terjeszkedésnek is elkezdenek már most megágyazni.

Az első önálló marsi landolás, csomó buktatóval

Már persze, ha sikerül a minden korábbinál komplexebb, egyben kockázatosabb landolás, ami az első, teljes mértékben önálló, ereszkedés közben célra irányított landolás lehet. A siker egyáltalán nem alapvetés, korábban a Marsot célba vevő küldetések 60%-a elbukott, a több mint egytonnás Perseverance sikeres landolásához pedig több száz dolognak kell sorozatban jól alakulnia. Kezdve azzal, hogy a 2020 júliusában fellőtt, a bolygó közelében 77 000 km/h-s sebességgel haladó kapszulát a légkörbe belépésre 19 300 km/h-s sebességre kell lassítani.

A több szempontból is korszakalkotó landolás számos buktatót rejt, ráadásul fázisonként – légkörbe lépés, ereszkedés és landolás – más-más kihívással. A légkör elérésekor a hatalmas hőhatás miatt kritikus, hogy a kapszula megfelelő irányba forduljon a hőpajzsával, mivel a hőmérséklete ekkor akár az 1300 Celsius-fokot is elérheti majd.

A Perseverance másolata egy sajtótájékoztatón a kilövés körül – Forrás: Joe Skipper / Reuters

A marsi légkörbe érve a környezetükhöz képest nagyobb sűrűségű légzsákok téríthetik el a kívánt pályáról a még mindig irtózatos sebességgel ereszkedő kapszulát, majd egy 21,5 méteres ejtőernyő lép a főszerepbe. Ha sikerrel kinyílik, és nem gabalyodik össze, akkor 1600 km/h-s sebességre lassítja az egész szerkezetet. Ezt egy automata rendszer oldja majd ki a landolási területet pásztázva, hogy az ernyő a tökéletes másodpercben nyílhasson ki – nagyjából 240 másodperccel a légkörbe érés után, 11 km-es magasságban.

20 másodperccel később a Perseverance búcsút mond a hőpajzsának, amikor a marsjáró és a landolásért felelős szerkezet leválik a kabinról. A hőpajzs ledobása után egy másik tájékozódási rendszer veszi át az irányítást – a Terrain-Relative Navigationon múlik, hogy ne a kráter falán, egy dűnén, vagy egy sziklamezőn landoljon a Perseverance – aminek egyébként nagyjából negyedakkora landolási területet jelöltek ki, mint a 2012-ben landoló Curiositynek.

Az ernyő végül nagyjából 320 km/h-s sebességre lassítja az ereszkedést, majd leválik a szerkezetről, amit a továbbiakban 8 rakéta fékez tovább a fennmaradó 2100 méteres úton. 12 másodperccel a landolás előtt már csak 2,7 km/h-s sebességgel zuhan a szerkezet, percekkel azután, hogy a légkörbe érve még 19 300 km/h-s tempója volt.

Ebben az utolsó fázisban egy daruszerkezet engedi majd le 20 méter magasan lebegő szerkezetről a felszínre a marsjárót, majd érzékelve a landolást, elvágja a köteleket, és biztonságos távolságba repülve ér talajt az is.

Hogy könnyebb legyen mindezt elképzelni, a NASA animáción is megmutatta a folyamatot:

Ez az, amit a NASA Jet Propulsion Laboratoryjában (JPL), vagyis bolygókutató intézetében csak a rettegés hét percének neveznek, és amelynek sikerességéről csak azután értesülnek a kaliforniai irodában, hogy az egész procedúra lezajlott a Marson – a rádiójelek ugyanis nagyjából 11 percig utaznak a Földig. Nincs lehetőség közbeavatkozásra, módosításra, finomhangolásra, csak az automata rendszerben lehet bízni.

Bár a Perseverance landolásában sok új elem van, több buktató korábban előkerült már. 1999-ben a Mars Climate Orbiter a kijelöltnél alacsonyabban állt Mars-körüli pályára és a légkörbe csapódva megsemmisült – egy egyszerű átváltási hiba miatt. Ugyanabban az évben a Mars Polar Lander hitte azt, hogy a lábai már földet értek, így leállt a fő meghajtó, a szonda pedig a Marsba csapódott. 2016-ban hasonló ismétlődött meg, amikor egy szoftverhiba az Európai Űrhivatal (ESA) Schiaparelli-küldetésének végét okozta. A szonda túl korán vált meg a hőpajzstól és az ernyőtől – a program azt hitte, már csak pár méter magasban van, ehelyett viszont 2-4 km magasból, 300 km/h-s sebességgel csapódott a szerkezet a bolygó felszínének. Jó hír viszont, hogy a Curiosity 2012-ben a Perseverance-éhez elég hasonló módon, ugyanígy kötéllel leengedve sikerrel landolt.

A jövőt hozza el a szuperlabor

A korábbi Marsra szállások tapasztalataira építve a NASA eddigi legkomplexebb, legnehezebb és legtisztább, a Marson landoló robotját alkotta meg, amely a 2012-ben landolt Curiosity marsjárónál már jóval fejlettebb technikával érkezik. A 2,4 milliárd dollárból (mintegy 712 milliárd forintból), évek alatt kifejlesztett Perseverance viszont emiatt csak az expedíció csak első évében nagyjából 300 millió dollárba kerül majd.

A landolás célpontja a 250 méter, 45 km átmérőjű Jezero-kráter lesz, amiben 3,5 milliárd évvel ezelőtt még egy tó lehetett – a „jezero” egyébként pont, hogy tavat jelent a legtöbb szláv nyelvben. A kráteren belül egy korábbi lehetséges folyó deltája lesz a Perseverance fő célpontja, itt végzi majd kiemelten fontos vizsgálatait.

A leszállás folyamata a NASA grafikáján – Forrás: Forrás: NASA / JPL-Caltech / Reuters

A marsjárón több mikrofon – igen, végre kiderül, hallani-e valamit a Marson – és kamera is helyet kapott, és természetesen egy rakás tudományos műszer is. A Perseverance vizsgálja majd a talaj összetételét, a felső rétegek szerkezetét az esetleges vízbázis felderítése érdekében, a Mars klímáját, illetve az ősi mikrobiális élet jeleit is keresi majd. Újdonságnak számít majd a MOXIE névre hallgató kísérleti eszköz, amely tiszta oxigént von ki a Mars légkörének szén-dioxidjából – ez hihetetlen fontossággal bír a jövőbeli Mars-missziók szempontjából, hiszen ezen az elven biztosítanák a Marson az oxigént a űrhajósok számára, továbbá akár hajtóanyagot szolgáltathat a rakétáknak a hazarepüléshez is.

És ha már hazarepülés, a Marson gyűjtött kőzet- és talajmintákat a terv szerint az Európai Űrhivatallal együtt 2031-ben gyűjtené be és szállítaná vissza a Földre a NASA. Szintén a jövőbeli küldetések szempontjából fontos, hogy a Perseverance magával vitt pár olyan kisebb darabot, amik az űrruhákon használt anyagokat tartalmazzák, hogy kiderüljön, milyen hatások érik ezeket a Mars légkörében.

A Perseverance mindezek mellett magával viszi 10,9 millió jelentkező nevét – pár éve egy űrlap kitöltésével lehetett jelentkezni, hogy felkerülhessen valaki a Marsra utazó adatbázisra. A marjásró három csipen őrzi a több mint magyarországnyi névsort.

Forrás: Forrás: NASA / JPL-Caltech / Reuters

Az űrhelikopter

Szintén a jövőbeli küldetésekhez gyűjt adatot a landolás után 30-90 napon belül aktiválandó Ingenuity helikopter, ami az első eszköz lehet, amely idegen bolygón repül, vagyis onnan száll föl és oda is száll le. A 1,8 kg súlyú, napenergiával hajtott drón szempontjából a hideg téli éjszakák túlélése lesz a leginkább kritikus. Ha ez sikerül, a jövőben fontos szolgálatot tehet első körön a marsjáró, később a többi küldetés környezetének felderítésében.

Mivel a kommunikáció a földi irányítóközpont és a Mars között percekig tart, nem közvetlen távirányítás alatt lesz a drón, hanem öt, előre beprogramozott repülést végez majd. A tervek szerint az Ingenuity egy hónap alatt sikerrel veszi majd az egyre nehezedő akadályokat. Az első tesztrepülés során a helikopter nagyjából 3 méter magasra repül majd, az utolsó alkalommal már 300-ra. A drón és a marsjáró folyamatosan figyelik majd egymást kameráikkal, illetve az űrhelikopter a Mars felszínéről is készít légifelvételeket.

A drónt a NASA egyik állandó szerződéses partnere, a Lockheed Martin tervezte, kb. 85 millió dollárból. Az egyik legnagyobb tervezési kihívás a földinél 100-szor ritkább a marsi levegő volt, ezért olyan drónt kellett építeni, ami egyszerre könnyű, ugyanakkor nagy felhajtóerőt állít elő. Az alig fél méter magas drón kevesebb mint két kiló, négy szénszálas forgószárnya percenként 2400 fordulatra képes.

Pont a későbbi küldetések szempontjából előremutató vizsgálatok miatt is annyira kritikus, hogy a Perseverance komplex landolási manővere sikeres legyen. Ha ugyanis a NASA elveszti a vagyonokért fejlesztett marsjáróját, nem pusztán a mostani marsi felfedezések és vizsgálatok, de a 2024-re tervezett holdi visszatérés is megakadhat.

A landolás mellett egyébként a marsjáró irányítása is önvezérelt – ha engedélyt kap arra –, nem kell tehát folyamatosan a parancs, végrehajtás, tervezés, parancs sorrendre várni, így pedig a Perseverance azonos idő alatt jóval nagyobb területet tud megvizsgálni, mint elődei.

De a drónra nézve is van már távolabbi terv: ha minden jól megy, 2026-ban a Szaturnusz legnagyobb holdjára, a Titánra indulhat egy nukleáris meghajtású drón az élet nyomait kutatva.

Csúcsforgalom a Marsnál

A Perseverance érkezése előtti napokban két másik küldetés is elérte a Marsot. Előbb az Egyesült Arab Emirátusok műholdja állt Mars-körüli pályára, majd egy nappal később a kínai Tianven-1 tette meg ugyanezt. Előbbi főként a marsi időjárást tanulmányozza majd az űrből, de közben már el is kezdte küldeni az elkészített fotóit, míg a kínai küldetés a tervek szerint májusban csúcsosodik ki, amikor az ő marsjárójuk is sikerrel landol.

A helyi csúcsforgalom nem véletlen: 2035-ig most van (pontosabban októberben volt) a legközelebb a Földhöz a Mars, ezt pedig mindenki kihasználta, aki a közeljövőben meg szerette volna közelíteni a bolygót, ami legközelebb 780 nap, vagyis nagyjából két év múlva lesz megint ésszerű szempontokból elérhető távolságban.

A kínai, arab és amerikai küldetések érkezésével egyébként február eleje lett a legsűrűbb időszak a Mars környékén az elmúlt nagyjából 50 évben – a szovjetek 1973-ban négy szondát is indítottak a Mars felé (egy megsemmisült, a másik három pedig nem a tervezett szerint működött), előtte, 1971-ben pedig két szovjet és egy amerikai szonda vette célba a Marsot, a szovjetek ekkor két marsjárót is a bolygóra küldtek volna, de egyik sem járt sikerrel, a Mars 3 104,5 másodperccel a landolás után elvesztette a kapcsolatot a földi irányítással.

A Perseverance tervezett útvonala – Forrás: NASA / JPL-Caltech / Reuters

Ami hasznosságukat tekintve is sikeres a marsraszállásokat illeti, először a NASA járt sikerrel 1997. július 4-én a távirányítós autó méretű Sojourner marsjáróval. Hét évvel később, 2004 januárjában a Spirit és az Oppurtunity érték el a bolygót – előbbi 2009-ben elakadt, utóbbi 2018-ig tartotta a kapcsolatot a NASA-val, ezzel 20-szorosan, illetve 60-szorosan teljesítették túl az eredetileg tervezett küldetési időt. Az Opportunity ennek köszönhetően 45 km távolságot tett meg a Mars felszínén.

Mire az Opportunity feladta, már régóta ott volt az utánpótlás, az addigi legnagyobb, legfejlettebb marsjáró, a Curiosity, ami 74 780 órával a landolása után is bírja még a Marson. Eddig 24,24 km-t tett meg, és jó eséllyel még sokáig folytatja majd a küldetését.

Jól látszik, hogy az eddig marsjárók igencsak túlteljesítették az élettartamra vonatkozó elvárásokat, feltehetőleg a Perseverance is tovább bírja majd az előre megcélzott egy marsi évnél (687 földi nap), és akkor a tervezett útnál is nagyobbat járhat be a Jezero-kráterben.

A Perseverance csütörtöki landolását angolul a NASA YouTube-csatornáján, magyarul a Svábhegyi Csillagvizsgáló csillagászainak kommentárjával itt követhető majd.