2010-05-24: NASA określiła okno startowe dla łazika Mars Science Laboratory

poniedziałek, 24 maja 2010

Planiści NASA wybrali plan lotu kolejnej misji na Marsa, Mars Science Laboratory, który uwzględnia położenie amerykańskich sztucznych satelitów Marsa dogodne do pozyskania największej ilości danych podczas wejścia w atmosferę i lądowania nowego łazika. Przed kierownictwem misji pozostał jeszcze wybór miejsca lądowania MSL. W rozważaniach pozostały 4 lokacje.

Łazik "Curiosity", po ang. ciekawość, będzie kolejnym i zarazem największym ruchomym robotem wysłanym na Marsa. Według wybranego planu misji opuści on Ziemię między 25 listopada a 18 grudnia 2011 roku. Na Czerwonej Planecie wyląduje między 6 a 20 sierpnia 2012 roku. Robot wielkości Mini Coopera, zasilany generatorem radioizotopowym, ma być wystrzelony rakietą Atlas V. Całkowity koszt misji szacowany jest na 2,5-3 miliardy dolarów amerykańskich.

Wzajemne położenie planet pozwala na inne kombinacje dat startu i lądowania, jednak organizatorzy misji zdecydowali się na taki a nie inny wybór, gdyż daje on możliwość skorzystania z pomocy orbiterów krążących wokół Marsa. Kluczowym kryterium był wybór między różnymi strategiami łączności podczas krytycznych momentów przed i w trakcie lądowania, wyjaśnił Michael Watkins, menadżer misji i pracownik Jet Propulsion Laboratory. Krótsza trajektoria jest optymalna dla śledzenia "Curiosity" poprzez orbitery w trakcie całego lądowania. Dłuższa, dla zapewnienia bezpośredniej łączności lądownika z Ziemią.

Bezpośrednia łączność z sondą jest prostsza w wykonaniu niż metoda pośrednia, poprzez sondy kosmiczne. Jednak korzystanie z orbiterów jako przekaźników pozwala na szybsze o kilka rzędów wielkości przesyłanie danych, 8000 bitów na sekundę, lub więcej, zamiast 1 bitu na sekundę, przy łączności bezpośredniej.

NASA przykłada dużą wagę do zapewnienia odpowiedniej jakości komunikacji z lądownikiem od czasu nieudanego lądowania misji Mars Polar Lander w 1999 roku, której przyczyny niepowodzenia do tej pory nie zostały rozstrzygnięte. Następcą Mars Polar Lander stał się lądownik "Phoenix". Istotne jest przekazanie wysokiej jakości telemetrii, co pozwoli nam dowiedzieć się co dzieje się podczas wejścia w atmosferę i lądowania, co jest bezdyskusyjnie najtrudniejszą częścią misji, powiedział Fuk Li, menadżer programu eksploracji Marsa. Wybrana trajektoria maksymalizuje ilość pozyskanych informacji w razie napotkanych.

Mimo, że komunikacja z lądownikiem nie będzie bezpośrednia, dane z niego będą trafiały na Ziemię bez dodatkowej zwłoki. Sonda Mars Odyssey będzie jednocześnie w polu widzenia "Curiosity" i Ziemi, będzie więc mogła przekazywać strumień danych od razu obu kierunkach. Podobnie działo się to 25 maja 2008 podczas lądowania Phoenix Mars Lander.

Lądowanie "Curiosity" będzie operacją innowacyjną, aczkolwiek inżynierowie NASA zapewniają, że nie drastycznie bardziej skomplikowaną od innych metod. Aby umieścić łazik na wybranym obszarze, średnicy ok. 20 km, nie można użyć poduszek powietrznych otaczających robota, jak miało to miejsce w poprzednich lądowaniach mniejszych od MSL łazików: obu MER-ów czy Mars Pathfindera. "Curiosity" jest za ciężki na takie lądowanie. MSL zostanie więc opuszczony na powierzchnię planety za pomocą "podniebnego dźwigu" (ang. sky crane), jak nazywa NASA to rozwiązanie. Platforma wraz z robotem zawiśnie nad powierzchnią Marsa używając silników rakietowych. Następnie łazik zostanie opuszczony na linie, od razu stykając się kołami z marsjańskim gruntem.

MSL będzie miał za zadanie badać i analizować swoje miejsce lądowania, korzystając z zalet mobilności, przez cały marsjański rok, równy dwóm ziemskim. Głównym zadaniem naukowym robota będzie określenie, czy na marsjański grunt posiadał warunki sprzyjające istnieniu życia mikrobiologicznego.

Miejsce lądowania nie zostało jeszcze wybrane. NASA wyznaczyła wstępnie 4 lokalizacje spośród których wybierze tę końcową. Matt Golombek, zastępca przewodniczącego komitetu ds. wyboru miejsca lądowania, powiedział, że planowana jest jeszcze seria otwartych warsztatów i zamkniętych spotkań dotyczących tego aspektu misji. Warsztaty (3., 4. i 5. z kolei) powinny odbyć się w lipcu 2010, wrześniu 2010 i w marcu 2011. Ostateczna decyzja ma zostać podjęta pół roku przed startem - przełomie maja i czerwca 2011. Wybór miejsca lądowania zawsze jest wyborem między ryzykiem a nagrodą. [...] Każda z lokacji ma swoje plusy i minusy, a NASA musi zdecydować, gdzie leży "złoty środek", mówił Matt Golombek. Wybór miejsca podejmowany jest na podstawie zdjęć z kamery HiRISE sondy Mars Reconnaissance Orbiter. Wysoka rozdzielczość zdjęć zapewni, że naukowcy dostrzegą formacje skalne mogące zagrażać robotowi, jaki i twory geologiczne warte zbadania. Pierwszy raz przy wyborze miejsca lądowania używane są zdjęcia stereoskopowe i mapy minerałów.

Cztery miejsca spośród których zostanie jedna, obejmują:

Krater Holdena - 140 kilometrowy krater nazwany po amerykańskim astronomie Edwardzie Singletonie Holdenie. Położony na południowej półkuli potencjalnie zawierać ma substancje gliniaste naniesione tam przez wody jeziora lub wolno płynącej rzeki. Na Ziemi takie związki mineralne dobrze przechowują materię organiczną. Uważany jest za jedno z bezpieczniejszych miejsc do lądowania, gdyż nie zawiera żadnych większych formacji skalnych ani stromych zboczy. Wadą lokacji jest zmuszenie łazika do długiej podróży już na samym początku misji, gdyż robot musiałby dojechać do pokładów gliny około 16 kilometrów.
Krater Eberswalde - 65 kilometrowy krater nazywany również Holden NE. Jest częściowo zakopanym kraterem leżącym na Terra Margaritifer, na północ od wymienionego wcześniej krateru Holdena. Nazwany nazwą niemieckiego nazwa. Naukowcy są jednomyślni w interpretacji zdjęć terenu przy zboczu krateru, które ma stanowić deltę wyschniętej rzeki. Duża ilość potencjalnych związków gliniastych jakie mogła tam nanieść woda okupione jest największą spośród pozostałych kandydatów ilością stromizn, wzgórz i rozsianych skał.
Vallis Mawrth - jedna z najstarszych dolin na północnej półkuli Marsa, sięgająca około 2 kilometrów poniżej datum. MSL wylądowałby w niej, niemal bezpośrednio na materiale skalnym mogącym się uformować w środowisku wodnym, jakie mogło tam kiedyś panować. Naukowcy nie są jednak pewni czy takich skał jest tam wiele i czy było to miejsce, w którym mogło zaistnieć życie mikrobiologiczne, stąd ich wahania przed wyborem miejsca jako lokalizacji lądowania.
Krater Gale'a - 150 km krater znajdujący się na skraju Elysium Planitia. Położony w pobliżu równika znajduje się na przeciwnej stronie planety niż poprzednie trzy miejsca. Nazwany został nazwiskiem Waltera Fredericka Gale'a, australijskiego bankiera i amatora astronomii. Cechą charakterystyczną krateru jest ogromny stożek skalny na jego środku, wznoszący się 4,5-5,5 kilometrów nad jego krawędzie. Jego pochodzenie nie jest znane. Sztuczne satelity badające Marsa wykryły na jego powierzchni związki siarki podobne do napotkanych przez łazik "Opportunity". Mogły one powstać w obecności ciekłej wody. Wadę ostatniej lokacji jest położenie związków, które miałyby być badane. Wykryto je w obniżeniu wyższej, centralnej części krateru. MSL może więc wylądować poniżej tego obszaru, przez co musiałby się do niego "wspinać". Miejsce to było rozważane podczas planowania misji MER-ów i stanowi jedno z potencjanych miejsc lądowania łazika ExoMars.

Choć miejsce lądowania teoretycznie powinno być dawno znane, to dwuletnie opóźnienie misji, z powodu problemów technicznych, skłoniło naukowców do kontynuowania dyskusji nad wyborem. Dodatkowy czas pozwolił sondom 2001 Mars Odyssey i MRO na wykonanie dokładnych map jeszcze dwóch regionów, które naukowcy skłonni byli oddać do 4 już rozważanych miejsc: północno-wschodniego Syrtis Major i wschodniego regionu Terra Margaritifer. Mimo, że dokładne sfotografowanie tychże obszarów powiększyło wiedzę o nich, to rezultaty ich analizy pod kątem misji Mars Science Laboratory wypadły negatywnie. Terra Margaritifer nie okazało się naukowo tak interesujące jak pozostałe lokacje. Syrtis Major zostało wykluczone z uwagi na dużą ilość stromych zboczy, wydm i dużych skał, z których wszystkie stanowią potencjalne zagrożenie dla łazika w trakcie lądowania.

Źródła

NASA wybrała plan lotu dla Curiosity – Kosmos na co dzień, 24 maja 2010