ExoMars – twarde lądowanie na Marsie obserwuje nasz człowiek z Europejskiego Centrum Operacji Kosmicznych!

Lądownik Schiaparelli oddziela się od sondy Trace Gas Orbiter. Źródło: ESA–D. Ducros

To dziwna misja, która od samego początku miała trudności. Dziś jej kulminacyjny moment, za który trzymamy mocno kciuki, będąc najbliżej centrum wydarzeń, jak to tylko możliwe. Przybycie na Marsa sondy ExoMars obserwuję bowiem z Europejskiego Centrum Operacji Kosmicznych w Darmstadt, skąd Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) kieruje tą misją.

ExoMars miał początkowo wystartować w 2011 roku. Wedle pierwotnych planów miał być wspólną misją Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) i NASA. W międzyczasie jednak NASA wycofała się, przyłączyła i znowu wycofała. By nie zagłębiać się w niuanse polityki kosmicznej, dość powiedzieć, że ostatecznie ExoMars wystartował 14 marca 2016 roku jako misja ESA i Roskosmosu, czyli Rosyjskiej Agencji Kosmicznej.

Dziś, 19 października, a więc zaledwie po siedmiu miesiącach lotu, ExoMars przybywa na Czerwoną Planetę. Taki bezpośredni, krótki lot wymaga osiągnięcia dużych prędkości, a potem skutecznego wyhamowania. I właśnie hamowanie będzie dziś głównym tematem.

Misja ExoMars 2016 (skąd data – o tym za chwilę) składa się z dwóch elementów. Jednym jest orbiter marsjański – sonda Trace Gas Orbiter (TGO). Drugi to Schiaparelli, lądownik mający osiąść na powierzchni planety. Osiągną cel równocześnie – TGO wejdzie na orbitę Marsa, Schiaparelli wyląduje.

W misji ExoMars mają udział Polacy – naukowcy i inżynierowie z Centrum Badań Kosmicznych PAN. Opracowali oni blok zasilania do kamery CaSSIS pracującej się na orbiterze TGO. Egzemplarz lotny tego bloku został wyprodukowany w polskiej firmie przemysłowej Creotech Instruments, gdzie znajduje się odpowiednia linia montażowa posiadająca certyfikat ESA. Finalne testy instrumentu oraz integracja z całym systemem kamery zostały przeprowadzone przez CBK PAN.

Zadaniem orbitera będzie przede wszystkim zbadanie pochodzenia metanu, który obecny jest w atmosferze marsjańskiej. Na Ziemi ponad 90 procent metanu pochodzi z procesów metabolicznych organizmów żywych. Drugim możliwym źródłem są procesy geologiczne, takie jak utlenianie żelaza. Tak czy inaczej na Marsie dzieje się coś ciekawego, i to właśnie teraz. Bowiem metan łatwo się rozpada pod wpływem ultrafioletu – bez uzupełniania zapasów zniknąłby z atmosfery po kilkuset latach, co w historii geologicznej jest mgnieniem oka. A my wciąż nie wiemy, czy zasoby metanu uzupełnia proces geologiczny, czy na przykład ukryte głęboko pod powierzchnią planety bakterie. Co więcej, zawartość metanu w marsjańskiej atmosferze potrafi zupełnie niespodziewanie wzrosnąć, a to już jest po prostu dziwne.

Właśnie tym, choć nie tylko tym, ma się zająć Trace Gas Orbiter. Jego przyrządy pozwolą bowiem na zbadanie składu izotopowego metanu. Życie na Ziemi woli wykorzystywać lżejsze izotopy węgla do budowy swoich związków – jeśli okazałoby się, że w marsjańskim metanie więcej jest węgla ¹²C niż ¹³C, mogłoby to oznaczać, że na planecie istnieje życie.

Drugie zadanie TGO to zapewnienie łączności między powierzchnią Marsa a Ziemią. Przyda się to najpierw po wylądowaniu Schiaparelliego, a potem w dalszych etapach misji ExoMars. Obecna sonda dlatego nazywa się “ExoMars 2016”, że potem będą kolejne. W 2020 roku na Marsa mają polecieć dwa łaziki przygotowane przez ESA i Roskosmos. Będą przygotowane tak, by mogły prowadzić stosunkowo głębokie wiercenia w glebie marsjańskiej i skupić się na geologii planety.

No dobrze, a gwóźdź programu – lądownik Schiaparelli? Z nim jest dość śmieszna sytuacja. Tak naprawdę jego głównym zadaniem jest… wylądować. Potem niewiele już będzie miał do roboty. Ale po kolei.

Misja ExoMars 2016: etapy lądowania na Marsie próbnika Schiaparelli. Źródło: ESA/ATG medialab

Schiaparelli zostanie wybudzony ze stanu hibernacji dziś, 19 października o 15:37 naszego czasu. Około 16:42 wpadnie w atmosferę Marsa. Musi wyhamować z prędkości 21 000 km/h do 7 km/h i ma na to 6 minut. Początkowo będzie zwalniał, wykorzystując tarczę termiczną, która nagrzeje się do ponad 1500 st. C. Potem wyrzuci spadochrony, a kilometr nad powierzchnią Marsa uruchomione zostaną rakiety, które spowolnią jego opadanie do wspomnianych 7 km/h. I wreszcie, 2 metry nad powierzchnią rakiety zostaną wyłączone, a Schiaparelli runie w dół. Jego upadek zamortyzuje specjalna struktura umieszczona na spodzie lądownika. Ma się zgnieść, przyjmując na siebie energię zderzenia.

Jeśli wszystko się powiedzie, Schiaparelli będzie działał przez kilka marsjańskich dni – od drugiego do ósmego sola, bo na tyle wystarczy mu baterii. W tym czasie ma przeprowadzić serię badań meteorologicznych – to pierwsze lądowanie, które odbywa się w porze burz pyłowych na Marsie, więc lądownik spróbuje zbadać rolę ładunków elektrostatycznych w powstawaniu tego zjawiska.

Tak naprawdę Schiaparelli jest więc urządzeniem, które ma przetestować nową metodę lądowania na Marsie, która zostanie wykorzystana przy sadzaniu tam łazików z kolejnego etapu misji ExoMars. Początkowo planowano, by działał przez cały marsjański rok, ale Rosjanie nie zdołali dostarczyć radioaktywnego materiału, który miał zasilać lądownik.

Jak widać, misja miała sporo kłopotów po drodze, ale dziś powinno się wszystko udać.

Za chwilę ruszam do budynku Europejskiego Centrum Operacji Kosmicznych w Darmstadt, skąd będę relacjonował lądowanie. Sama operacja zaczyna się o 16:42 (plus 10 minut na dotarcie sygnału z Marsa), ale zaglądajcie na naszego Facebooka i CrazyNauka.pl i wcześniej, i później.

Trzymamy kciuki za ExoMarsa – europejską misję marsjańską!

[15:50] Jest potwierdzenie, że lądownik Schiaparelli wyszedł z hibernacji.

[16:20] Orbiter TGO odwrócił się zgodnie z planem, tak by przygotować się do manewru odpalenia silników i hamowania. Przez to (też zgodnie z planem) jego główna antena odwróciła się od Ziemi i dociera do nas tylko słaby sygnał z drugiej anteny. Wiadomo, że lądownik działa, a jego prędkość możemy określić tylko na podstawie analizy efektu Dopplera. Telemetria nie jest na razie dostępna.

[16:47] W tej chwili Schiaparelli przebija się przez atmosferę Marsa, ale dziś sygnał potrzebuje 9 minut i 47 sekund, by dotrzeć na Ziemię. Więc poczekamy, zanim czegoś więcej się dowiemy…

[18:00] Po dłuższej przerwie aktualizacja w punktach:

1. Wiemy, że Schiaparelli wszedł w atmosferę i doszedł do etapu odrzucenia spadochronów
2. Po tym momencie nie odebraliśmy więcej sygnału od lądownika
3. Przyczyną może być bardzo mała siła sygnału, co było przewidywane – system komunikacji jest eksperymentalny
4. Przyczyna też może być poważniejsza – uszkodzenie lądownika
5. Całą sekwencję lądowania zarejestrował orbiter TGO, który prześle dane na Ziemię
6. Odbiór i interpretacja informacji potrwa przynajmniej do 18:30
7. Po przetworzeniu informacji możemy (choć nie musimy) dostać wyjaśnienie, co zaszło podczas lądowania

Czekamy

[19:00] Nieoficjalnie wiadomo, że dane zebrane przez starą sondę Mars Express nie zawierają informacji o szczegółach lądowania Schiaparelliego. Co to znaczy?

1. Lądownik uległ uszkodzeniu (choć nie zniszczeniu) podczas przejścia przez atmosferę. Nie zniszczeniu, bo jednak wysyłał jakiś sygnał.
2. Sygnał z jakiegoś powodu nie dotarł do Mars Express.
3. Coś zupełnie innego, na co nie wpadliśmy 🙂