Kosmonautika XIII - Mars Express na cestě

Pondělí 2. června 2003 bude nesmazatelně zapsáno do historie kosmonautiky. Důvodem je vypuštění první evropské sondy Mars Express k planetě Mars. Start proběhl z kosmodromu Bajkonur v 17:45:26.236 UT pomocí čtyřstupňové nosné rakety Sojuz-Fregat. Ta po pěti minutách dopravila sondu na parkovací dráhu kolem Země. V 19:17 UT navedl čtvrtý stupeň Fregat sondu na únikovou dráhu směrem k Marsu a poté byl od sondy oddělen.

Obr. 1: Evropská sonda Mars Express přilétá s připojeným modulem Beagle 2 k planetě Mars [1].

Obr. 2: Přistávací modul Beagle 2 v rozloženém stavu pracuje na povrchu Marsu [3].

Obr. 3: Sonda Mars Express umístěná na horním stupni Fregat. Na vrcholu sondy je vidět přistávací pouzdro s modulem Beagle 2 [1].

Mars Express se tak vydal na svou téměř půlroční cestu k rudé planetě. Toto období bude vyplněno zkouškami palubních systémů a vědeckých přístrojů. Informace o jejich stavu budou průběžně předávány pozemní stanici u města Perth v Austrálii a středisku ESOC v Německu. Měsíc před plánovaným příletem k Marsu začne příprava oddělení přistávacího modulu Beagle 2 (pojmenovaný podle lodi Jejího Veličenstva Beagle, na které se plavil autor teorie evoluce Charles Darwin). K oddělení modulu dojde pět dní před navedením Mars Expressu na oběžnou dráhu kolem Marsu. Bezpečné přistání v oblasti Isidis Planitia (10,6° s. š. a 270° z. d.) zajistí padáky a v pozdější fázi airbagy.

Základním prvkem mise Mars Express je orbitální sonda téhož názvu, o jejíž realizaci bylo rozhodnuto v roce 1998. O pouhý rok později získalo konsorcium 24 společností z 15 zemí Evropy a USA finanční prostředky pro uskutečnění mise. Záštity nad výrobou se ujalo sdružení Astrium. Na přelomu roku 2002 a 2003 byla sonda Mars Express předána k závěrečným elektronickým i mechanickým testům. Sonda má vzletovou hmotnost 1 120 kg a rozměry 1,5 x 1,8 x 1,4 m. Zpomalení sondy u Marsu zajistí hlavní motor o tahu 400 N, drobnější korekce dráhy pak osm hydrazinových motorků umístěných v rozích kvádrového těla sondy. Každý z těchto pomocných motorků má tah okolo 10 N. Dodávku elektrické energie potřebné pro správnou funkci palubních i vědeckých přístrojů zajišťuje dvojice solárních panelů o ploše 11,42 m2. Jejich celkový výkon je v největší vzdálenosti sondy od Slunce 650 W, což převyšuje maximální příkon vědeckých i palubních přístrojů. Při přeletech nad noční stranou Marsu se o zásobování elektrickou energií stará trojice akumulátorů s kapacitou 67,5 Ah.

Sonda Mars Express se může pyšnit sedmi vědeckými přístroji. První skupinou jsou přístroje zkoumající povrchové a podpovrchové struktury. Mezi ně patří kamera s vysokým rozlišením HRSC (High Resolution Stereo Camera). Ta bude schopna pořizovat barevné 3D snímky s maximálním rozlišením okolo 10 m. Zajímavé či jinak významné oblasti bude možno snímkovat s vysokým rozlišením 2 m na pixel. Druhým zařízením je spektrometr OMEGA, s jehož pomocí bude zmapováno chemické složení povrchové vrstvy Marsu. Princip spektrometru je takový, že různé materiály pohlcují záření o různé vlnové délce. OMEGA bude pracovat ve dvou režimech – ve viditelné oblasti spektra na vlnových délkách 0,5 – 1 µm a v infračervené oblasti na vlnových délkách 1 – 5,2 µm. Rozlišovací schopnost spektrometru je 4 km, u vybraných oblastí povrchu až 300 m. Posledním zařízením zaměřeným na povrch Marsu je radar MARSIS. Jeho cílem bude pomocí 40 m antény prozkoumat podpovrchové struktury do hloubky až několika kilometrů. Primárním úkolem bude určit, kde se nacházejí ložiska vody, v jaké hloubce a zda je voda v kapalném nebo pevném stavu.

Druhou skupinou zařízení pracujících na Mars Expressu, jsou přístroje zkoumající atmosféru Marsu. Prvním z nich je PFS (Planetary Fourier Spectrometer), který se pokusí zodpovědět otázky ohledně marsovské atmosféry (např. závislosti tlaku na výšce nebo změny složení atmosféry v různých oblastech). PFS pracuje na obdobném principu jako výše zmiňovaný spektrometr OMEGA, ale na jiných vlnových délkách (1,2 – 45 µm). Dalším ze spektrometrů je SPICAM, který se skládá ze dvou senzorů. Jeden pracuje v ultrafialové oblasti od 118 – 320 nm, druhý v oblasti infračervené od 1 – 1,7 µm. Za pomoci spektrometru SPICAM se budou vědci snažit zmapovat rozložení ozonu, vodní páry, oxidu uhličitého a také prozkoumat ionosféru Marsu. Zajímavý experiment je připraven s dalším přístrojem - ASPERA. Ten se zaměří na zkoumání jevů projevujících se při interakci marsovské atmosféry se slunečním větrem a s tím souvisejícím doplňováním vodní páry do atmosféry. Sedmým a zároveň posledním přístrojem sondy Mars Express je MaRS, který bude pracovat jen v krátkém období, kdy budou radiové signály vysílané k Zemi procházet atmosférou Marsu. Důsledkem toho dojde ke změně frekvence signálu, z čehož se dají vyčíst informace o tlaku, teplotě a výšce atmosféry.

Dalších osm vědeckých přístrojů je umístěno na přistávacím modulu Beagle 2. Většina z nich je instalována na konci čtyřkloubového ramene. Prvním je dvojice kamer, které jsou schopny pořídit podrobné 3D snímky okolí modulu a ukáží tak geologické rozložení povrchového materiálu. Třetí kamera je v podstatě mikroskop, který se využije při zkoumání okolních hornin. Ani na Beaglu 2 nechybí spektrometry, v tomto případě dokonce dva. První je tzv. Mössbauerův, který poslouží ke zjišťování chemického složení hornin a prachu (např. stupeň oxidace). Druhý je rentgenový spektrometr, z jehož pomocí se vědci pokusí odhadnout stáří zkoumaných hornin. Dalším instrumentem je vrtací souprava PLUTO (Planetary Underground Tool) tzv. krtek, která je schopna získat vzorky hornin z hloubky až 1,5 m a okruhu 3 m od modulu. Posledním zařízením na rameni je malá vrtací souprava pro odběr vzorků z tvrdých materiálů (maximálně kolem 60 mg). Vzorky z této soupravy i s PLUTA budou analyzovány v laboratoři GAP (Gas Analysis Package), která bude pátrat po organických látkách v nich obsažených. Úplně poslední je komplex sedmi čidel měřících tlak, teplotu, směr a rychlost větru, ultrafialové záření, detektor částic prachu a množství oxidovaných částic v atmosféře.

Co napsat závěrem? Doufejme, že Mars Express úspěšně dorazí do své cílové stanice, kde by měl pracovat až dva roky. Přistávací modul Beagle 2 by měl pracovat na povrchu rudé planety půl roku. V průběhu ledna příštího roku by měla na Marsu přistát také dvojice amerických vozítek MER (Mars Exploration Rover).