kosmo.cz - Nepilotované lety - Program Mars (USA)

Start	M.označ.	Hmotnost	Popis
10.06.2003	2003-027A	1062 kg	- pohyblivé vozítko pro povrchový průzkum Marsu (MER-A, Spirit)
08.07.2003	2003-032A	1062 kg	- pohyblivé vozítko pro povrchový průzkum Marsu (MER-B, Opportunity)

Dva rovery MER (Mars Exploration Rover) navázaly na úspěšnou misi sondy Pathfinder s vozítkem Sojourner v roce 1997. Na rozdíl od Sojourneru, který za celou dobu trvání jeho průzkumu okolí Pathfinderu najezdil okolo 100 metrů, byly nové rovery schopny urazit tuto vzdálenost během jednoho solu - marťanského dne. Každý z nich nesl vědecké přístroje pro hledání důkazů o přítomnosti tekoucí vody na povrchu Marsu v minulých dobách. Oba rovery byly naprosto identické, ale přistály v různých částech Marsu. Rover MER-A byl pojmenován Spirit a rover MER-B Opportunity.

Stručný popis mise

Oby rovery byly vypuštěny pomocí raket Delta 2 z kosmodromu na mysu Canaveral na Floridě. Start prvního roveru (Spirit) se úspěšně uskutečnil v úterý 10.06.2003 v 17:58:47 UT. Start druhého roveru (Opportunity) byl několikrát odložen a nakonec se uskutečnil v úterý 08.07.2003 v 03:18:15 UT. Rovery by měly na Marsu přistát v lednu 2004. První rover (Spirit) byl nasměrován do kráteru Gusev a úspěšně přistál v neděli 04.01.2004 v 04:35 UT). Cílovou oblastí druhého roveru byla plošina Meridiani (k úspěšnému přistání Opportunity došlo 25.01.2004 v 05:05 UT).

Způsob přistání se příliš nelišil od přistání sondy Mars Pathfinder v roce 1997. Schránky s rovery vstoupily do atmosféry přímo z příletové dráhy od Země. První část brzdění obstaraly tepelné štíty. Po dostatečném poklesu rychlosti byl tepelný štít odhozen a o další zbrždění se postaral hlavní padák. Následně se nafoukly airbagy a několik desítek metrů nad povrchem Marsu došlo k inicializaci brzdícího motoru na tuhé pohonné hmoty a oddělení hlavního padáku. Od té chvíle schránky s rovery, chráněné nafouknutými airbagy, padaly na Mars volným pádem.

Na povrchu provedly několik odrazů a než se definitivně zastavily, mohly po Marsu urazit vzdálenost až jeden kilometr od prvního kontaktu s planetou. V klidovém stavu došlo k vyfouknutí již nepotřebných airbagů a k otevření přepravních schránek, chránící rovery po celou dobu jejich cesty ze Země. I v případě, kdy se schránka s roverem zastavila na jedné z svých tří bočních stěn (stalo se tak u Opportunity), nedošlo k žádnému problému. Při otevíraní se schránka vždy překlopila do správné polohy tak, aby ji rover mohl opustit a zahájit svou misi.

Přepravní schránky roverů MER byly konstruovány jiným způsobem než u Mars Pathfinderu. Ten měl na vědecké přístroje jak na přepravní schránce (vlastní sonda Pathfinder), tak i na roveru Sojourner. U mise Mars Exploration Rovers byly vědecké přístroje umístěny pouze na roverech. Schránky, chránicí rovery od startu ze Země až po přistání na povrchu Marsu, byly vybaveny pouze nezbytnými přístroji pro řízení přistání a pro otevření bočních stěn. Jejich otevření bylo zároveň i jejich poslední činností, a od té chvíle byly již pouhým nepotřebným odpadem.

Ihned po přistání vytvořily rovery 360ti stupňový panoramatický obraz okolí místa přistání. Poté (po několika dnech) opustily přepravní schránky a sjely na povrch Marsu.

Přehled činnosti obou roverů je na speciálních stránkách Akce Spiritu a Akce Opportunity.

Za pomoci snímků, získávaných denně z roverů, vědci řídili pohyb roverů ke kamenům a jiným zajímavým místům na povrchu Marsu, aby určili jejich složení a strukturu v mikroskopickém měřítku. První cíle průzkumu byly v blízkosti přistávacích míst, s postupem času však rovery zkoumaly i mnohem vzdálenější objekty (až několik kilometrů daleko od místa přistání).

Kameny a horní vrstvu půdy Marsu zkoumalo pět vědeckých přístrojů na každém z roverů. Na obou roverech byl také speciální obrušovací nástroj RAT, který byl použit pro odstraňování části vnějších vrstev zkoumaných kamenů.

Stejně jako Sojourner, i rovery MERs na Marsu používaly radioizotopové ohřívací jednotky, aby udržovaly dostatečnou teplotu baterií a elektronických přístrojů uvnitř roverů během extrémně mrazivých marťanských nocí. Očekávané nejnižší noční teploty dosahovaly až -105°C. Elektronika roverů byla konstruována na přežití a fungování až do teploty -55 °C. Rovery byly vybaveny po osmi těchto ohřívacích jednotkách, v každé z nich bylo zhruba 2,7 gramu oxidu plutoničitého.

Každý z roverů vážil okolo 180 kilogramů a za jeden sol (den na Marsu) byly rovery schopny urazit více než sto metrů. Na povrchu Marsu měly fungovat 90 solů (do dubna 2004), ale vzhledem k dobrému stavu roverů byla mise o mnoho let prodloužena.

Rover Spirit nakonec ujel celkem 7730 metrů a fungoval až do 22.03.2010 (přes 6 let). Během své jízdy mimo jiné vystoupal na vrchol několik desítek metrů vysokých kopců Columbia Hills a prozkoumal i zajímavou plošinu Home Plate (kde nakonec uvízl v písku [06.05.2009]).

Rover Opportunity zatím stále funguje a do srpna 2011 už ujel přes 33 km, prozkoumal krátery Endurance (o průměru 150 metrů), Victoria (o průměru 750 metrů) a dojel i k okraji kráteru Endeavour (o průměru 22 kilometrů). K cílovému útesu Cape York u kráteru Endeavour rover dorazil začátkem srpna 2011.

Vědecké přístroje

Každý z roverů byl vybaven pěti hlavními vědeckými přístroji:

panoramatickou kamerou (Panoramic Camera, PanCam) ze střediska JPL,
miniaturním spektrometrem pro tepelné emise (Miniature Thermal Emission Spectrometer, Mini-TES) z Arizona State University, Tempe,
spektrometrem Mössbauer (Mössbauer Spectrometer) z Johannes Gutenberg Univerzity v Mainz, Německo,
alfa-částicovým rentgenovým spektrometrem (Alpha Particle X-ray Spectrometer, APXS) z Max Planck Institute for Chemistry v Mainz, Německo,
mikroskopickým zobrazovačem (Microscopic Imager, MI) z JPL.

Na obou roverech byl rovněž obrušovací nástroj RAT (Rock Abrasion Tool) z Honeybee Robotics, New York pro odstraňování povrchových vrstev zkoumaných hornin (které byly znečištěny prachem a působením atmosféry) a tak zpřístupnění jejich vnitřku pro provedení výzkumu.

Důležitou součástí roverů byly navigační kamery Navcam (Navigation camera), které sloužily pro pořizování stereoskopických snímků do vzdálenosti 30 metrů pro navigační účely a pro stanovení charakteristiky okolí. V přední i zadní části roveru bylo umístěno po jednom páru protikolizních kamer HazCam (Hazard Avoidance Camera). Obrázky z těchto kamer používal autonomní systém pro navigaci roveru v terénu.

Kamery PanCam, NavCam společně s periskopem pro spektrometr Mini-TES byly umístěny na otočném stěžni PMA (Pancam Mast Assembly) o výšce 83 cm.

Přístroje Mössbauer, APXS, MI a RAT byly neseny výklopným ramenem IDD (Instrument Deployment Device). Rameno o celkové délce 68 centimetrů mělo celkem 5 stupňů volnosti.

Dalším nákladem roverů byly sady magnetů pro zachytávání magnetických prachových částeček z atmosféry pro jejich pozdější studium některým z vědeckých přístrojů. Poskytnul je Niels Bohr Institute v Kodani, Dánsko.

Panoramic Camera - PanCam
Pomocí tohoto přístroje bude prozkoumáván okolní terén a budou hledány stopy po účincích tekoucí vody. Snímky z PanCamu poslouží vědcům při výběru jednotlivých cílů (kamenů a půdy) pro podrobnější výzkum, a také pro výběr dalších oblastí průzkumů, kam budou rovery nasměrovány. Obrazové rozlišení kamer je třikrát lepší, než u přistávacího modulu sondy Mars Pathfinder.

Miniature Thermal Emission Spectrometer - Mini-TES
Mini-TES je určen k zobrazování okolí roverů v infračervené oblasti a k určování typů a množství různých druhů minerálů. Zvláštním úkolem je pátrání po nerostech utvářených působením vody. Pomocí tohoto spektrometru mohou být vytvářeny panoramatické obrázky a spolu s informacemi z PanCamu budou sloužit pro vyhledávání nových cílů výzkumu.

Mössbauer Spectrometer
Na robotickém rameni umístěný spektrometr bude provádět měření z bezprostřední blízkosti zkoumaného kamene nebo části půdy - zaměří se na hledání minerálů, obsahujících železo. Tato měření pomohou vědcům ke stanovení role, kterou hrála voda při tvorbě těchto minerálů a k rozlišení rozsahu jeho zvětrání. Přístroj obsahuje dva miniaturní kobaltové (Co57) zdroje pro ozařování zkoumaných vzorků a detektory pro zachytávání vracejícího se gama a rentgenového záření. Obdobné, ale větší spektrometry jsou používány při pozemských průzkumech hornin a půdy.

Alpha Particle X-Ray Spectrometer - APXS
Vylepšená verze přístroje, umístěného na roveru Sojourner, je rovněž používána v pozemských geologických laboratořích. Pomocí malého množství curia 244 je možné s tímto přístrojem měřit koncentrace hlavních složek hornin a půdy a určovat změny, ke kterým docházelo v průběhu času.

Microscopic Imager - MI
Detailní snímky hornin a půdy mohou poskytnout důležité informace vedoucí k určení způsobu jejich utváření. Například velikost a drsnost jejich zrn ve vodou nanesených sedimentech může prozradit způsob jejich dopravy a usazování. Tento zobrazovač poskytne detailní data pro toto studium.

Největší vědeckou otázkou, která by měla být objasněna za pomocí dat poskytnutých přístroji na roverech MER, je jak ovlivňovala tekoucí voda prostředí na Marsu v minulých dobách. Protože se v současné době tekutá voda na Marsu nevyskytuje, je nutné hledat známky jejího dřívějšího působení v horninách, minerálech a geologických charakterech terénu, zvláště v těch, které mohly být utvářeny pouze za přítomnosti tekoucí vody.

Hlavními vědeckými úkoly roverů bylo:

Hledání a charakterizace různých hornin a půd, které obsahují známky po dřívější aktivitě vody. Zvláště se zaměřením na vzorky s obsahem minerálů, souvisejících s vodními procesy, jako například srážením, vypařováním, zpevňování naplavováním, nebo hydrotermálním působením.
Určovaní rozmístění a složení minerálů, hornin a půdy v okolí místa přistání.
Určování geologických procesů, formujících okolní terén a ovlivňujících jeho chemické složení. Tyto procesy mohly zahrnovat vodní nebo větrnou erozi, sedimentaci, hydrotermální mechanismy, sopečnou činnost a tvorbu kráterů.
Provádění kalibrací a ověřování pozemních průzkumů, prováděných sondami z oběžné dráhy Marsu. To by mělo pomoci při určování přesnosti a účinnosti jejich přístrojů, zkoumajících marťanskou geologii.
Hledání minerálů s obsahem železa, identifikování a stanovování relativního množství určitých specifických typů minerálů, které obsahují vodu nebo byly tvořeny ve vodě.
Charakterizování mineralogie a struktur hornin a půdy a určení procesů, které je vytvářely.
Hledání geologických stop po okolních přírodních podmínkách, které existovaly v době výskytu tekoucí vody a stanovení, zda byly příhodné pro život.

Připraveno podle série článků M.Káni na Space Portalu a podle Spaceprobes M.Havlíčka

Aktualizováno : 12.08.2011

[ Obsah | Nepilotované kosmické lety | Program Mars (USA) | Program Mars (Rusko) ]

Pokud není uvedeno jinak, jsou použité fotografie z NASA (viz. Using NASA Imagery) a dalších volně přístupných zdrojů.

(originál je na https://mek.kosmo.cz/sondy/usa/mars/mer/index.htm)