InSight se zastavuje na přistání na Marsu. Kosmická loď provede svůj přístup a přistání pomocí vyzkoušené a pravdivé metody, ale i když NASA tuto senzaci dříve vytáhla, musí desítky věcí jít přesně správně během vstupu, sestupu a přistání (EDL), aby mohl InSight bezpečně dorazit na povrch Rudé planety.
V 14:47 EST v pondělí 26. listopadu dopadne přistávací plocha InSight na vrchol marťanské atmosféry, asi 125 kilometrů (70 mil) nad povrchem, rychlostí 5, 5 km za sekundu (12 000 mph). Tepelný štít ablativního oxidu křemičitého řemesla vzroste na teplotu vyšší než 1 500 stupňů Celsia - dost horké, aby roztavilo ocel. Asi tři a půl minuty po vstupu do atmosféry bude kosmická loď stále řítí nad zemí nadzvukovou rychlostí. Padák se rozmístí, aby co nejvíce zpomalil, tepelný štít odhodí a kosmická loď začne radarem hledat zemi. Přibližně šest minut po nárazu do atmosféry se přistávací modul oddělí od své zadní skořápky - stále ještě cestuje asi 180 mil / h - a vypálí své retro rakety, aby jej přivedl po zbytek cesty domů, zhruba o minutu později se dotkl dolů.
Pokud bude vše v pořádku - zatímco inženýři monitorují ovládací obrazovky během „sedmi minut teroru“, kteří nejsou schopni řídit vzdálené plavidlo v reálném čase - InSight přijde v pondělí po Díkuvzdání k odpočinku v Elysium Planitia a připraví se na studium seismologie a vnitřní teplo Marsu. NASA se může utěšit v tom, že taková vylodění byla v minulosti úspěšná, ale když se pokoušíte vyloďovat řemeslo ve vzdálenosti milionů kilometrů, je nemožné připravit se na každou příležitost.
(Emily Lakdawalla pro Planetární společnost) Kdykoli se přistání na Marsu přiblíží, získají fanoušci vesmíru statistiku. Před vyloděním zvědavosti „více než polovina všech misí na Marsu selhala.“ Před zahájením evropského veletrhu ExoMars „selhalo více misí než ne: 28 flopů ve srovnání s 19 úspěchy.“ Poté, co orbitr ExoMars uspěl, ale jeho přistávající ne ( přinejmenším, ne úplně): „Z asi tuctu robotických přistávacích a roverských misí zahájených na Mars bylo úspěšných pouze sedm.“
Statistiky jsou dramatické, ale příběh, který vyprávějí, je trochu starý. Ve druhé polovině 20. století došlo k velkolepému selhání - Mars 96, Mars Observer, Mars Climate Orbiter a Mars Polar Lander ztráty stále bodají. Ale zatímco Rusko na Marsu nikdy nedosáhlo úplného úspěchu, NASA, Evropská kosmická agentura (ESA) a Indická kosmická výzkumná organizace (ISRO) mají od Y2K do Mars téměř vše přibité. Čína, Indie a Japonsko mají v dílech své druhé mise vázané na Mars a Spojené arabské emiráty plánují svou první, nemluvě o ambicích několika soukromých subjektů.
Vkládání orbity na Mars se stalo v 21. století relativně rutinní, ale přistání na Marsu je stále jednou z nejobtížnějších misí do vesmíru, jaké se kdy pokusily. Dva úspěšní oběžné dráhy ESA zahrnovaly malé přistávací plochy, které nebyly nikdy slyšeny po přistání, ačkoli přistávací modul ExiaMars Schiaparelli vrátil data téměř celou cestu na povrch.
Tři věci způsobují, že přistání na Marsu je mnohem obtížnější než přistání na Měsíci - nebo přistání na Zemi. Zaprvé, na rozdíl od Měsíce je Mars příliš daleko na to, aby byl jakýkoli pozemně vázaný člověk během pokusu o přistání ve smyčce. Čas potřebný k přenosu signálu z Marsu na Zemi a zpět není nikdy kratší než devět minut a obvykle je mnohem delší, takže v době, kdy uslyšíme a odpovíme na signál, že naše kosmická loď zasáhla vrchol atmosféry, konečný výsledek, tak či onak, již nastal.
Druhým problémem je Marsova atmosféra. Je jich příliš a příliš málo. Na Zemi, když se astronauti a vzorkové kapsle vracejí z vesmíru, můžeme chránit kosmickou loď za tepelnými štíty a pomocí tření atmosférického vstupu zpomalit hypersonické plavidlo na podzvukové rychlosti. Jakmile je část plamene ukončena, můžeme jednoduše vyskočit na padák, abychom dále snížili rychlost a unášeli se na jemný (nebo alespoň přežitelný) dotyk na zemi nebo ve vodě.
Atmosféra Marsu je dostatečně silná, aby vytvořila ohnivý vstup, vyžadující tepelný štít, ale pro padák je příliš tenká, aby zpomalila vstupující kosmickou loď na bezpečnou přistávací rychlost. Když zvědavost zasáhla vrchol Marsovy atmosféry v roce 2012, cestovala rychlostí 5, 8 km za sekundu (13 000 mph). Když tepelný štít udělal vše, co mohl, vesmírná loď se stále řítila k zemi rychlostí 400 metrů za sekundu (895 mph). Padák zvědavosti to mohl a udělal, zpomalit, ale pouze na 80 metrů za sekundu (179 mph). Zasažení země takovou rychlostí není možné přežít, a to ani pro robota.
Ve světě bez vzduchu, jako je Měsíc, tepelné štíty nejsou nutné a padáky vám nejsou k ničemu. Ale nebojte se, máme technologii pro lunární přistání od šedesátých let: vezměte nějaké rakety a zaměřte je dolů, čímž zrušíte rychlost plavidla.
Atmosféra však na Marsu věci trochu komplikuje. S pohybujícím se vzduchem jako dalším faktorem mohou nepředvídatelné větry přidat stejně nepředvídatelnou horizontální rychlost sestupné kosmické lodi. Z tohoto důvodu musí mít přistávací regiony na Marsu nízké regionální svahy. Vysoký horizontální vítr a vysoké svahy by mohly přistát na pevninu mnohem dále od země nebo blíže k zemi, než se očekává - a každá situace může způsobit katastrofu.
Ilustrace přistávací plochy InSight NASA, která se chystá přistát na povrchu Marsu. (NASA / JPL-Caltech) Pro přistání na Mars tedy potřebuje tři technologie: tepelný štít, nadosobně nasaditelný padák a retrorockety. Vikingské mise na Mars v polovině sedmdesátých let byly připraveny testovacími odpalovacími padáky na suborbitálních raketách, aby se ověřilo, že se mohou nafouknout bez skartování rychleji, než je zvuk. Od té doby se všechna úspěšná přistání na Marsu (všechna NASA) spoléhají na padáky s odkazem Vikingů. NASA nedávno pracovala na novém úsilí o vývoj technologií zpomalení schopných přistát s kosmickou lodí těžší než sondy Viking - úsilí, které nebylo zpočátku úspěšné, což mělo za následek katastroficky zničené padáky. (Novější testy fungovaly lépe.)
A co všechno na paměti, co víme o tom, co se pokazilo pro nedávno neúspěšné přistávací plochy na Marsu? Pro dva z nich - Mars Polar Lander a Beagle 2 - můžeme jen spekulovat. Kosmická loď nemohla při sestupu přenášet telemetrická data v reálném čase. Selhání Mars Polar Lander naučilo NASA důležitou lekci: Pokud se chceme něco naučit z našich selhání, musíme shromáždit tolik dat, kolik jen můžeme, až do bodu selhání. Od chvíle, kdy se na konci roku 1999 na zemský povrch objevil Mars Polar Lander, každý přistávající Mars, kromě ESA Beagle 2, předal data orbitu, který v případě selhání zaznamenal surové rádiové signály pro budoucí analýzu.
V současné době je na Marsu mnoho oběžných drah, takže můžeme udělat ještě lépe. Vždy existuje jeden orbiter, který poslouchá a zaznamenává každý poslední kousek rádiového signálu z landeru, jen v případě katastrofy. A obvykle existuje sekundární orbiter, který signál neposlouchá, ale dekóduje jej a předává informace na Zemi tak rychle, jak to umožní pomalý pohyb světla. Tento datový přenos „ohýbaného potrubí“ nám poskytl obraz pokusů o přistání na Marsu v reálném čase.
Mapa Marsu ukazující umístění všech sedmi úspěšných přistání NASA spolu s přistávacím stanovištěm InSight v ploché oblasti Elysium Planitia. (NASA) Když InSight přistane, bude v případě neúspěšného pokusu o zaznamenání telemetrie pro budoucí pitvu padnout na průzkumný Orbiter Marsu. Pro získání údajů o přistání v reálném čase však InSight přinesl dva malé společníky do vesmíru: MarCO CubeSats, každý dlouhý jen asi tři stopy. Kosmická loď Mars Cube One je vůbec prvním meziplanetárním CubeSats. Pokud bude plavidlo úspěšné, svět získá své zprávy o přistání InSight v reálném čase a malí vesmírní roboti připraví cestu pro budoucí, jemnější a levnější výlety na Mars.
Ale prozatím jsou všechny oči na InSight. NASA úspěšně přistála na Marsu sedmkrát, a než bude měsíc, vesmírná agentura se ji pokusí osmičkovat.
Emily Lakdawalla je planetárním evangelistou v Planetární společnosti a redaktorem čtvrtletní publikace společnosti The Planetetary Report. Její nová kniha je Design a inženýrství zvědavosti: Jak Mars Rover vykonává svou práci .
Design a inženýrství zvědavosti: Jak Mars Rover vykonává svou práci
Tato kniha popisuje nejsložitější stroj, jaký kdy byl zaslán na jinou planetu: Zvědavost. Je to jednotunový robot se dvěma mozky, sedmnácti kamerami, šesti koly, jadernou energií a laserovým paprskem na hlavě. Nikdo nerozumí tomu, jak fungují všechny jeho systémy a nástroje. Tento zásadní odkaz na misi zvědavosti vysvětluje techniku, která stojí za každým systémem na roveru, od jeho raketového tryskového balíku po radioizotopový termoelektrický generátor až po jeho nesmírně složitý systém zpracování vzorků.
Koupit
