Příprava sondy Al Amal (zdroj https://www.nasaspaceflight.com/ ).

Družice Al Amal

První letošní sondou, která se vydala na cestu, byla 19. července 2020 budoucí družice Marsu Al Amal (v překladu to znamená anglicky Hope a česky Naděje). Tu vyslaly Spojené arabské emiráty a byla vynesena japonskou raketou H-IIA. Rozměry družice jsou 2,9 × 2,37 metru a její hmotnost je 1,35 tuny. Fotovoltaické panely jí dodají až 600 We. Po příletu k Marsu by se měly zažehnout brzdící motory a sonda by se měla usadit na eliptické dráze ve vzdálenosti od 22 000 po 44 000 km od povrchu. Doba oběhu bude 55 dní.

Sonda nese tři vědecké přístroje. Jedná se o multispektrální kameru, která dokáže pořizovat snímky povrchu ve velmi vysokém rozlišení a s povrchovým rozlišením na dané dráze 8 km. Dalším přístrojem je ultrafialový spektrometr, ten se bude zaměřovat na studium úniku kyslíku a vodíku z atmosféry Marsu do kosmického prostoru. Posledním je infračervený spektrometr, který umožní určovat teplotní vzory ledu, vodní páry a prachu v atmosféře. Dosahuje rozlišení až 300 km.

Hlavním úkolem sondy na orbitě okolo Marsu bude zkoumání jeho atmosféry a monitorování stavu a vývoje zdejšího klimatu v průběhu celého marťanského roku, který trvá téměř 687 dní. Důležité bude sledovat denní a sezonní změny počasí v různých oblastech planety. Základní mise by měla trvat dva roky a poté by se mohla případně prodlužovat.

Práce na sondě Al Amal (zdroj UAE Space Agency).

Jde o první arabskou meziplanetární sondu. Jejím důležitým úkolem je povznesení technologické a vědecké úrovně oblasti a zvýšení zájmu mládeže i veřejnosti o vědu a technologie. Podrobné informace lze nalézt na stránkách projektu.

Sonda Tchien-wen-1

Dne 23. července 2020 startovala čínská raketa Dlouhý pochod 5 se sondou Tchien-wen-1 (Tianwen 1). Jde o první čínskou samostatnou misi k Marsu. Prvním čínským marťanským zařízením byl samostatný orbitální modul Yinghuo 1, který byl součástí ruského letu Fobos-Grunt, který však selhal a na cestu k Marsu se z pozemské orbity nevydal.

Současná mise je velmi ambiciózní. Skládá se z orbitální části, která bude pracovat na dráze okolo Marsu, a přistávacího modulu, který obsahuje i vozítko. Jde o první případ, kdy se realizují všechny tyto části dohromady. Pokud vše bude úspěšné, půjde o další vesmírný průlom na kontě Číny.

Název znamená „Pátrání po nebeské pravdě“ a jde o název básně. Napsal ji poeta Qu Yuan, který žil v letech 340 až 278 před Kristem. Celá sestava by k Marsu měla dorazit v únoru 2021. Zhruba za dva až tři měsíce poté se oddělí přistávací sestava i s vozítkem a dosedne na velkou pláň Utopia, která se nachází na severní polokouli. Přistál zde už Viking 2. Znamená to, že přistání proběhne až zhruba v dubnu.

Orbitální část by se měla usadit na eliptickou dráhu, která bude ve vzdálenosti od povrchu Marsu mezi 265 až 12 000 km. Orbitální část zajistí přenos dat z přistávací části a vozítka na Zemi. Zároveň má sedm přístrojů pro průzkum Marsu z oběžné dráhy. Jde o dvě kamery, radar pro průzkum podpovrchových vrstev Marsu, spektrometr pro průzkum mineralogického složení, magnetometr, analyzátor iontů a neutrálních částic a analyzátor vysokoenergetických částic.

Vozítko by mělo nejméně 90 solů (marťanských dnů, které jsou zhruba o 40 minut delší než ty na Zemi) zkoumat okolí místa přistání. K průzkumu bude využívat šestici přístrojů. Půjde o multispektrální kameru, terénní kameru, radar pro zkoumání struktury podpovrchových vrstev, zařízení pro průzkum vlastností povrchu, detektor magnetického pole a meteorologickou stanici.

Start sondy Tchien-wen-1 pomocí rakety Dlouhý pochod 5 (zdroj Wiki/China News Service).

Celkový vědecký program by tak měl zahrnovat mapování morfologie povrchu a geologických struktur, zkoumání struktury a složení půdy v povrchových vrstvách a obsah vody a ledu, analýzu struktury a složení povrchových i podpovrchových vrstev, studium marťanské ionosféry a charakteristik atmosféry a prostředí u povrchu i měření charakteristik různých polí (elektromagnetických a gravitačních) a vnitřní struktury Marsu.

Pokud bude Čína na Marsu stejně úspěšná, jako je zatím na Měsíci, přinese její sestava klíčový skok v našem poznání Marsu.

Vozítko Perseverance

Nejkomplexnějším zařízením, které se letos vydalo k Marsu je vozítko Perseverance (česky Vytrvalost). Úspěšný start rakety Atlas V proběhl dnešního 30. července 2020.

Vozítko využívá pro zásobování elektřinou radionuklidový generátor MMRTG. Stejný se poprvé a zatím i naposled využil u vozítka Curiosity, kterému je Perseverance velmi podobné. Využívá plutonium 238. Jeho produkci Spojené státy přerušily v roce 1988, od roku 1992 až do konce prvního desetiletí tohoto století nakupovaly plutonium 238 z Ruska. Ve vozítku se tak využívá tento radionuklid z obou států. V posledních letech se pracuje na obnovení produkce tohoto radioizotopu, který je klíčový nejen pro práci na povrchu Marsu a Měsíce, ale hlavně pro průzkum vzdálených oblastí Sluneční soustavy. Podrobněji jsou problémy s nedostatkem plutonia 238, a jak probíhají snahy o jejich řešení, popsány v dřívějších článcích na Oslovi (zde, zde a zde).

Vozítko Perseverrance v uměleckých představách (zdroj NASA).

Radionuklidové zdroje využívající plutonium 238 jsou popsány v dřívějším článku. Jeho nejnovějším modelem je zmíněný MMRTG. Nachází se v zadní části vozítka. Jeho hmotnost je 45 kg a obsahuje 4,8 kg oxidu plutoničitého. Jeho výkon je 110 We. Protože vozítko bude v píku potřebovat až 900 We, využívají se k akumulaci elektrické energie dvě lithiové baterie. Do vozítka byl umístěn několik dní před odletem.

Hmotnost vozítka je 1050 kg. Součástí expedice vozítka bude i první mikrovrtulník na Marsu Ingenuity (česky Vynalézavost), který ukáže, jak létat v řídké marťanské atmosféře. Pomůže vozítku s výběrem atraktivních míst pro průzkum. Oba roboti budou kvůli velké vzdálenosti od Země tak budou muset oba roboty spolupracovat samostatně.

Hlavním úkolem vozítka a mikrovrtulníku je studium klimatu a geologie planety, hlavně pak hledání známek možného minulého života na této planetě. Bude také sbírat vzorky hornin a prachu, které by v roce 2031 mohla další mise dopravit na Zemi. Perseverance ponese deset přístrojů. Kromě kamer a řady přístrojů na zkoumání geologických vzorků tu budou i mikrofony pro zachycení zvuku Marsu.

Mikrovrtulník Ingenuity (zdroj NASA).

Velmi zajímavý je experiment MOXIE (Mars Oxygen ISRU Experiment), který bude testovat možnosti získávání kyslíku z marťanské atmosféry, ve které dominuje oxid uhličitý. Pokud bude úspěšný, mohl by v budoucnu pomoci získávat kyslík pro kosmonauty.

Přistání by mělo proběhnout 18. únoru 2021 do kráteru Jezero, který by měl být v minulosti vyplněn vodou. Půjde o jeden z nejkomplexnějších robotů na Marsu, který by v součinnosti s ostatními měl během své čtrnáctileté práci na marťanském povrchu připravit půdu pro let člověka na tuto planetu.

Sonda ExoMars

Start rakety Atlas V s vozítkem Perseverance byl úspěšný a celá sestava je na cestě k Marsu (zdroj Joel Kowsky/NASA).

Další sondou, která měla letos odstartovat je evropsko-ruské vozítko programu ExoMars. U něj se nepodařilo i kvůli koronavirové epidemii včas vyřešit některé technické problémy a start musel být odložen. Start tak proběhne až za dva roky v roce 2022. Jde o vozítko s názvem Rosalind Franklinová. To bude moci zkoumat hlubší vrstvy marťanského povrchu a hledat zde známky života. Jeho nástroje mu dovolí vrtat až do hloubky 2 m. Velmi dobře doplní popsané předchozí sondy a také ty, které na Marsu nebo okolo něj pracují již nyní.

Závěr

Je perfektní, že se všechny tři letošní starty k Marsu vydařily. Jde o první krok na cestě k úspěšným misím. Pokud by se všechny projekty podařily, mohly by s vozítkem Curiosity pracovat na Marsu další tři vozítka a dokonce vrtulník. Držme si palce, aby k dramatickému posunu našich znalostí o Marsu, které slibují, opravdu došlo. Mohlo by jít o zlom ve snaze dostat na Mars kosmonauty. Určitě se s jejich výsledky budeme na Oslovi mnohokrát setkávat.

Video. Jedna ze starších přednášek o jaderných zdrojích pro vesmír:

A nyní pro středoškoláky souvislost mezi Perseverance (jeho radionuklidovým zdrojem) a nutností znát logaritmické a exponenciální funkce: