Už deset dní před samotným oddělením začala „nahřívací fáze“. Ta spočívala v otočení sestavy tak, aby na EDM svítilo Slunce. Důvod byl jediný – ohřát lander, ušetřit jeho vnitřní termální zdroj a prodloužit výdrž baterií, které se budou hodit při několikadenním pobytu na Marsu.
Samotný proces oddělení byl velmi přesně naplánován a pozemní týmy důsledně kontrolovaly správný průběh všech úkolů. Není se co divit, vždyť přistávací pouzdro není schopné korigovat svou dráhu. Disponuje sice motory na hydrazin, ale ty se použijí až při samotném přistání na povrch. Během přeletové fáze a při vstupu do atmosféry jsou stejně jako zbytek přistávacího modulu uschovány v ochranné skořápce, která má v čele tepelný štít. Je proto jasné, že pouzdro muselo být uvolněno na přesně dané dráze, která je kolizní s Marsem.
Je to podobné jako když házíte basketbalovým míčem do košíku. Před hodem také dlouho míříte, protože jakmile míč opustí Vaši ruku, už jeho dráhu nemůžete ovlivnit. V aktuálním případě hrál roli míče modul EDM, ruku pak zastupovala sonda TGO. Vhodný úhel vstupu do atmosféry je široký pouze 1,1°. Pokud by modul vletěl do atmosféry mimo tuto hranici, tak by buďto shořel v atmosféře, nebo by se od ní odrazil jako placatý kamínek, kterým se na rybníku hážou žabky a minul by Mars.
Sonda TGO tedy v minulých dnech provedla řadu korekcí, které velmi jemně upravovaly dráhu letu. O citlivosti korekcí si uděláte nejlepší představu, když Vám předám informaci od Michala Václavíka z České kosmické kanceláře, který je zároveň členem technicko-vědeckého týmu mise ExoMars – poslední změna rychlosti už byla jen o 0,39 milimetrů za sekundu. Díky tomu byla sestava ve chvíli oddělení na velmi přesné dráze. K samotnému oddělení došlo v neděli v 16:42 našeho času, přičemž téměř deset minut cestoval signál rychlostí světla vstříc Zemi. Modul se od mateřské sondy vzdaloval rychlostí 30 cm/s a kvůli stabilizaci rotoval rychlostí 2,75 otáček za minutu.
Technici měli připravenu i záložní variantu, pokud by oddělení z jakéhokoliv důvodu selhalo. Záložní možnost se otevírala ještě 32 hodin po prvním pokusu, což mělo zajistit dostatek času pro případná řešení. Důležité je, že sonda TGO by nedokázala vstoupit na oběžnou dráhu kolem Marsu, pokud by byl 600 kilogramů těžký modul EDM stále připojen. Kdyby tedy selhala i druhá možnost separace, byl by modul odhozen bez ohledu na přesnost. Nakonec ale nic takového nebylo potřeba.
Sonda TGO krátce po oddělení landeru provedla důležitý manévr. Jak jsme si již řekli – v době oddělení byla sestava na kolizní dráze s Marsem, aby se EDM bez problémů dostal do atmosféry. Sonda ale musí vstoupit na oběžnou dráhu planety a nesmí shořet v atmosféře. Včera ve 4:42 našeho času tak přišel manévr zvyšující nejnižší bod dráhy – změna rychlosti byla okolo 10 m/s. Tento zážeh způsobil, že sonda se k Marsu přiblíží maximálně na bezpečných 1300 kilometrů.
Ale pojďme se podívat do blízké budoucnosti – je 19. října odpoledne středoevropského letního času, portál kosmonautix už před pár hodinami spustil psaný online přenos a jeho hlavní hrdina, pouzdro EDM míří k Marsu. Palubní počítač probudí lander z hibernace 75 minut před vstupem do atmosféry, aby měly přístroje dost času na inicializaci všech softwarových pokynů. Ke slovu se dostanou i senzory sledující Slunce, díky kterým počítač určí orientaci v prostoru. Tato data pak poslouží jako primární údaje pro palubní gyroskopy, které budou hrát stabilizační úlohu v první fázi vstupu do atmosféry.
Kritická šestiminutová sekvence označovaná jako EDL (Entry Descent Lenading = vstup, sestup, přistání) začne přesně v 16:42:18 SELČ. Tehdy by totiž měl modul vstoupit do atmosféry ve výšce 121 kilometrů při rychlosti 5,83 km/s. Od této chvíle budou senzory a další palubní přístroje zaznamenávat všechny možné informace o okolním prostředí i o chování landeru během sestupu. Měřit se bude i teplota, tlak, tepelné proudění na různých místech tepelného štítu a vnější ochranné skořápky.
Fáze maximálního tepelného namáhání přijde o minutu a 12 sekund později ve výšce 45 kilometrů. Výpočetní modely ukazují, že by tepelný štít měl v této fázi čelit teplotám až 1750°C. Tři minuty a 21 sekund po vstupu do atmosféry už modul Schiaparelli poletí rychlostí „jen“ 472 m/s, což je dostatečné pro vystřelení nadzvukového padáku.
Jeho návrh vychází z konstrukce padáku, který použil modul Huygens během přistání na Titanu. Jedná se o jednodílný padák s průměrem 12 metrů a o jeho vystřelení se postará pyrotechnická slož, která jej vystřelí ven rychlostí 30 m/s. Díky systému, jakým byl padák i s lany složen, se začne jeho konstrukce plnit atmosférou Marsu.
Plánovaný průběh přistání modulu EDM (Schiaparelli). Zdroj: spaceflight101.com
40 sekund po jeho vystřelení odhodí modul EDM již nepotřebný tepelný štít. Díky tomu se palubnímu radaru odkryje výhled na terén pod sebou, takže začne sbírat údaje o výšce a rychlosti sestupu. Volný pohled na marsovskou krajinu bude mít i jediný snímkovací přístroj, kamera DECA. I ona ta započne snímkování terénu pod sebou. O snímkování se bude starat program, který by měl dát vzniknout 15 černobílým fotkám pořízeným s intervalem 1,5 sekundy. Se snímkováním se začne ve výšce zhruba tří kilometrů.
Lander už je ve výšce 1200 metrů a k povrchu padá rychlostí 89 m/s. Nyní se přeruší spojení samotného landeru se zadní částí ochranné skořápky, která je zpomalována padákem. EDM se dostane do fáze volného pádu, aby se vzdálil od konstrukce, jejíž součástí byl po dobu více než jednoho roku. Volný pád ale nepotrvá dlouho. O pouhou sekundu později se aktivuje nejsložitější systém celého přistání – devět trysek, které tvoří tři svazky po třech. Jejich úkolem je zpomalit z rychlosti 270 km/h na pouhých 7 km/h. Této rychlosti by měl modul dosáhnout zhruba dva metry nad povrchem, přičemž hlavní roli budou hrát výškové údaje z radaru.
Ve výšce dvou metrů dojde k vypnutí motorů, načež přijde finální volný pád. Sice se může zdát divné nechat modul prostě jen spadnout na povrch planety, ale spodní část landeru se dotne povrchu Marsu rychlostí 11 km/h, což opravdu není mnoho, navíc spodní část je tvořena deformační zónou, která pohltí všechnu energii, takže horní část zažije jen minimální náraz.
K dosednutí by mělo dojít v 16:48:11 SELČ, přičemž modul má dosednout do elipsy s rozměry 100 × 15 kilometrů v oblasti Meridiani Planum. Ta nabízí velkou rovnou plochu, díky které by přistání mělo být bezpečné i kdyby se modul odchýlil z plánované dráhy – třeba kvůli nečekaným vlivům marsovské atmosféry, které nejdou predikovat předem.
Data naměřená během sestupu se budou odesílat pomocí UHF antén na vnější ochranné skořápce i na samotném landeru. O jejich příjem se podělí jak sonda TGO, tak i evropská Mars Express. Ty pak tyto údaje odešlou na Zemi, k čemuž by mělo dojít zhruba hodinu po přistání. Společnou aktivitou NASA, ESA, Indie je zapojení Giant Meterwave Radio Telescope u indického města Pune. Zde se nachází 30 radioteleskopů včetně 45metových antén, které by se měly pokusit zachytit extrémně slabé UHF vlny přímo z modulu EDM poté, co urazí 175 milionů kilometrů meziplanetárním prostorem.
Radioteleskop dostane speciální vybavení od odborníků z kalifornské JPL, které bylo navrženo pro zachycení signálu EDL, ale i landeru InSight, který nakonec poletí až v roce 2018. Data budou zaznamenávána v reálném čase a pozemní týmy tak budou mít okamžitý přehled o tom, jak si modul vede. Výrazy jako „v reálném čase“ nebo „okamžitý“ je potřeba brát s rezervou – cesta zabere signálu rychlostí světla 9 minut a 46 sekund, než doletí od Marsu k Zemi. Pokud tedy radioteleskopy zachytí signál správně, měli bychom se o úspěšnosti přistání dozvědět v 16:58 SELČ.
Jedná se ale o experimentální pokus o zachycení signálu, je tedy možné, že se kontakt nepodaří navázat. Pak budeme muset čekat na údaje z Mars Express, která by měla na zemi dorazit v 18:30 SELČ. Pokud by sonda signál z jakéhokoliv důvodu neodeslala, přijde ke slovu americká MRO, která přeletí nad přistávací oblastí 90 minut po přistání. Jejím úkolem bude zachytit signál z pouzdra EDM, získat z něj data z přistávacího manévru a poslat je na Zemi. K tomu by mohlo dojít kolem 19:00 SELČ.
Nejdetailnější informace by ovšem měla zachytit sonda TGO, která bude informace přenášet během noci na 20. října. Tato sonda je sice momentálně trochu v mediálním stínu EDM, ale ani na ni by se nemělo zapomínat. Když to hodně zjednoduším, tak modul během šesti minut vstoupí do atmosféry a přistane, ale sonda TGO připraví svým operátorům 19. října dvě hodiny plné nervů. Její motor s tahem 424 N se v 15:05 SELČ zapálí na 139 minut. Úkolem tohoto zážehu je zpomalit sondu natolik, aby ji mohla zachytit gravitace Marsu a sonda se tak usadí na jeho protáhlé oběžné dráze.
Sonda TGO bude s pomocí svých vnitřních systémů kontrolovat průběh zážehu, který ji zpomalí o 1550 m/s. Plánovaná oběžná dráha by měla mít nejnižší bod ve výšce 298 kilometrů a nejvyšší pak bude 95 856 kilometrů vysoko. Během zážehu bude sonda vysílat pouze nosný signál v pásmu X, k čemuž využije svou všesměrovou nízkoziskovou anténu. Tento signál by měly zachytávat jak pozemní střediska Evropské kosmické agentury, tak i Deep Space Network spadající pod NASA. Vyhodnocování Dopplerova signálu ukáže, jak sonda postupně díky zážehu zpomaluje. Hodinu po zážehu by mělo být jasno, zda se TGO usadila správně na oběžné dráze Marsu jako druhá evropská sonda v historii.
Zdroje informací:
http://spaceflight101.com/
http://forum.kosmonautix.cz/
Zdroje obrázků:
http://spaceflight101.com/…/ExoMars2016_TGO_EDM_Separation_20160218_1280.jpg
http://spaceflight101.com/…/EDM_module_being_installed_at_the_top_of_the_TGO-1.jpg
http://spaceflight101.com/…/Schiaparelli_separating_from_Trace_Gas_Orbiter-1-2.jpg
http://spaceflight101.com/…Baikonur_fairing_encapsulation_20160302_081px_1280-3.jpg
http://spaceflight101.com/exomars/wp-content/uploads/sites/79/2016/10/TGOEDM-Arrival.jpg
http://spaceflight101.com/…/ExoMars_2016_Schiaparelli_descent_sequence-1.jpg
http://spaceflight101.com/…Express_image_of_Schiaparelli_s_landing_site_with_ellipse.jpg
http://www.setileague.org/photos/gmrt/gmrt0736.jpg
http://spaceflight101.com/…/ExoMars_2016_TGO_enters_orbit.jpg
Psáno pro Kosmonautix a osel.cz
Spolupráce nás zavede na Mars
Autor: Dušan Majer (22.03.2013)
Kdo vlastní vesmír?
Autor: Jan Bílek (09.09.2016)
Raketové nosiče – pořád trochu sázka do loterie (+ aktualita Tiangong 2 )
Autor: Vladimír Wagner (15.09.2016)
Kdy byla naposledy na Marsu jezera?
Autor: Lukáš Houška (27.09.2016)
Všechno, co jste chtěli vědět o plánu Elona Muska kolonizovat Mars
Autor: Stanislav Mihulka (01.10.2016)
Je vize Marsovské kolonie reálná?
Autor: Ľubomír Mlích (07.10.2016)
Mimozemský život by se mohl živit energií kosmického záření
Autor: Stanislav Mihulka (14.10.2016)
Diskuze:
