Zvědavec přistál

Mars science laboratory (Marsovská vědecká laboratoř), překřtěná na Curiosity (zvědavost), úspěšně přistála na povrchu Marsu, na planině Aeoplis (Aeolus Palus) v severní části stopadesátikilometrového kráteru Gale. Stalo se tak 6. srpna v 5:17:57 UT, a když zpráva o tom po 14 minutách doputovala na Zemi, v řídícím středisku mise a nejen v něm propukli lidé v jásot. Nejnovější a největší z řady marsovských roverů tím právě dokončil dalekou cestu, již započal o 8 měsíců, 10 dní,14 hodin, 15 minut a 57 sekund dříve na odpalovací rampě LC 41, když se i s nosnou raketou Atlas V 541 odpoutal od pevného povrchu Země. Tato cesta byla pro Zvědavce nejdelší, ale rozhodně ne poslední. Ta nejúžasnější cesta ho teprve čeká, neboť přistáním na rudé planetě jeho mise teprve začíná. Šestikolové vozítko o hmotnosti 899 kilogramů bude zkoumat chemické a geologické podmínky v kráteru Gale po jeden marsovský rok, tedy přibližně 23 našich měsíců. Na první pohled vypadá obdobně, jako dvojice jeho předchůdců – marsovských roverů 2. generace (Mars Exploration Rover) – SpiritOpportunity, jen je větší. Při bližším pohledu je však patrná řada odlišností. Vozítko je pětkrát hmotnější než jeho předchůdci a zlepšil se i poměr hmotnosti vědeckých přístrojů vůči celkové hmotnosti vozítka. Zatímco MERy měly hmotnost 170 kg a vezly jen 5 kg vědeckých přístrojů, u Curiosity představují vědecké přístroje celých 75 kilogramů z jeho celkové hmotnosti. Odlišný je také způsob napájení. Zatímco předchozí rovery čerpaly energii ze Slunce pomocí křemíkových fotočlánků, MSL je napájena z tepla vytvářeného při radioaktivním rozpadu v radioizotopovém tepelném generátoru. Tento zdroj poskytuje téměř třikrát více energie, než předchozí sluneční panely a navíc je v prostředí Marsu spolehlivější. Oba rovery MER trpěly úbytkem přijímané energie vlivem sedajícího prachu, který zhoršoval účinnost slunečních článků a ohrožoval životaschopnost roverů. I to byl jeden z důvodů, proč byla předpokládaná doba primární mise předchozích vozítek tak krátká – jen 90 marsovských dnů (solů). Právě stabilita zdroje, jež sice také časem slábne, ale známým a předem předvídatelným způsobem, umožnila výrazně prodloužit základní dobu trvání mise MSL. Vozítko Curiosity se liší také přístrojovým vybavením, neboť jeho cíle jsou poněkud odlišné od cílů předchozích misí. Curiosity bude zkoumat obyvatelnost Marsu, naváže na geologický průzkum předchozích roverů a přidá k němu také podrobný chemický průzkum. Bude zkoumat klimatické podmínky pomocí malé meteorologické stanice. Získaná data mají napomoci i při plánování budoucích pilotovaných letů k Marsu. Důležitá jsou v tomto ohledu nejen data vědecká, ale i inženýrská a právě přistání Curiosity bylo z technologického hlediska průlomové. Vzhledem k hmotnosti roveru nebylo možné použít dřívější metodu airbagů, které by ochránily rover při dopadu. Inženýři proto vyvinuli zcela novou metodu nazvanou nebeský jeřáb (Sky Crane). Ta byla využita v poslední fázi přistávacího manévru a umožnila vozítku jemné dosednutí na povrch jen s minimálními otřesy. Podívejme se ale na celé přistání popořádku.

Curiosity_landingBěhem cesty došlo k několika plánovaným korekcím dráhy, které měly MSL nasměrovat na správný přistávací kurs. K prvnímu z nich došlo 41 dní po odletu od Země a k poslednímu necelé dva dny před přistáním. Vozítko bylo během celého přeletu od Země k Marsu ve složeném stavu v kapsli tvořené předním tepelným krytem a zadním krytem. K němu byl připevněn prstenec motorů a dalšího vybavení, nutného pro stabilizaci a orientaci během přeletové fáze. Stabilizace byla zajištěna rotací. Před vstupem do atmosféry Marsu bylo nutné zastavit rotaci kapsle, odhodit vyvažovací zátěž, potřebnou při přeletové fázi a natočit kapsli do správného úhlu vůči atmosféře. Curiosity vstoupilo do atmosféry Marsu ve vzdálenosti 630 km od plánovaného místa přistání. Letělo rychlostí 5,9 km/s ve výšce 131 kilometrů nad povrchem. Tak začala první fáze přistávacího manévru – řízené supersonické brzdění o atmosféru. Při něm došlo nejdříve po 75 sekundách k maximálnímu zahřátí aerodynamického štítu, jehož teplota dosáhla 2 100 °C, a o 10 sekund později došlo i k největšímu zpomalení, které překročilo hranici 10 g. Během této fáze brzdění klesla rychlost kapsle o více než 90 procent.

254 sekund po vstupu do atmosféry začala další fáze – padákový sestup. Na jejím počátku byla rychlost kapsle 405 m/s a výška nad povrchem 11 km. Ze zadního krytu se rozvinul padák o průměru 16 m. O 24 sekund později se od kapsle oddělil již nepotřebný tepelný štít a neřízeným pádem se zřítil na povrch. V ten moment byla rychlost MSL 125 m/s a výška 8 kilometrů. Po oddělení tepelného štítu také začala pracovat aparatura Mars Descent Imager, sledující krajinu pod roverem. Jejím účelem bylo pořídit záběry místa přistání. Rozběhly se také sestupový senzor a radarový systém, sloužící k přesnému řízení závěrečných fází sestupu.

85 sekund po oddělení tepelného štítu se oddělil i zadní kryt společně s padákem. Výška nad povrchem činila již jen 1 kilometr a rychlost klesla na 80 m/s. Curiosity v tuto chvíli zůstal připojen již jen k rámu Sky Crane. Jeho osm řiditelných raketových motorů se zažehlo a začala poslední, unikátní sestupová fáze. Ve výšce 20 metrů nad povrchem byla rychlost již jen 0,75 m/s a začalo spouštění vozítka. To se spustilo z rámu na třech nylonových lanech těsně nad povrch. Při tom se uvolnila složená kola i tlumici systém podvozku. Komunikace s nosným rámem probíhala kabelem spuštěným podél závěsných lan. V okamžiku, kdy podvozek zaznamenal dosednutí, došlo k odpojení kabelu a přeříznutí lan. Nosný rám hned odlétl do bezpečné vzdálenosti přesahující 150 metrů a dopadl na povrch.

Celý přistávací manévr byl velice náročný na řízení a načasování jednotlivých úkonů. Vzhledem k tomu, že jej musel zvládnout řídící počítač zcela bez pomoci, neboť doba putování signálu k Zemi v době přistání byla 14 minut, nazvali autoři mise tuto pasáž jako sedm minut hororu. Curiosity si s ní však poradilo velmi dobře a bez zjevných obtíží přistálo tam, kde mělo. Hned po přistání odvysílalo několik snímků, potvrzujících dosednutí a začalo kontrolovat své systémy. Příprava a kalibrace vědeckých i podpůrných systémů zabrala něco přes 20 solů a pak se již Zvědavec vydal na svoji objevnou pouť. Popřejme mu při ní mnoho štěstí a doufejme, že o něm ještě mnohé uslyšíme.

Místo přistání bylo 22. srpna pojmenováno Bradbury Landing na počest nedožitých 92. narozenin světoznámého autora sci-fi, Raye Bradburyho, který opustil tento svět 5. června tohoto roku. Bradbury ve své sbírce povídek Marťanská kronika psal o objevování Marsu a inspiroval tím mnohé nejen z vlastní generace, ale i z generací následujících.