Americká vesmírna agentúra NASA má na dosah ďalší významný míľnik v objavovaní Marsu. Pripravovaná misia Mars 2020 totiž umožní získať vedcom množstvo ďalších skúseností a informácií z bádania na Červenej planéte, no tentokrát to nebude len vďaka roveru. NASA plánuje vôbec poprvýkrát v histórii ľudstva vyslať na cudziu planétu autonómny dron, helikoptéru Ingenuity, ktorá odomkne ďalšie možnosti a prinesie vedcom nový pohľad na Mars.

NASA je už pripravená na štart očakávanej misie Mars 2020, ktorá bude ďalej skúmať susednú Červenú planétu a hľadať na nej známky života.

Za doterajšie poznatky a odhalenia vďačia vedci najmä roverom a orbitálnym sondám, ktoré boli doteraz hlavným prostriedkami pri hľadaní odpovedí na mnohé otázky. Po dlhých rokoch, počas ktorých sa na Mars dostalo viacero roverov a začalo okolo neho obiehať niekoľko sond, využije NASA poprvýkrát aj helikoptéru.

Ingenuity predznamenáva novú éru skúmania Marsu. Hlavným prínosom budú pre vedcov skúsenosti

Práve pomocou nej chce vesmírna agentúra otestovať nový spôsob objavovania na Marse, ktorý by mohol vedcom poskytnúť doteraz nevídané možnosti a odhalil planétu z novej perspektívy. Očakávania sú vysoké, avšak v tomto smere sa na autonómnu helikoptéru Ingenuity netreba pozerať ako na lietajúci dron, ktorý by aj na Marse fungoval ako na Zemi. Podmienky sú totiž omnoho zložitejšie.

Vývoj prebiehal dlhých 6 rokov, počas ktorých musela byť helikoptéra dokonale prispôsobená podmienkam na planéte. Stále však ide o prvý pokus NASA lietať na cudzej planéte v prostredí, kde to predtým nikto iný neskúsil. Misia Mars 2020, vďaka ktorej sa Ingenuity na Mars dostane, teda predznamenáva novú éru bádania.

Zobraziť celú galériu (8)

Grafický návrh helikoptéry Ingenuity na Marse. Zdroj: NASA

Ide o demonštráciu toho, čo chce NASA ďalej vyvíjať a akým smerom sa majú uberať ďalšie misie pre skúmanie tejto susednej planéty, informuje NASA. Vedci preto majú od helikoptéry veľké očakávania, no hlavným prínosom pre nich budú najmä skúsenosti, ktoré získali konštruovaním a ktoré budú môcť získať priamo na Marse.

Pokúsia sa splniť niekoľko vopred stanovených cieľov a každý krok vpred bude znamenať obrovský úspech. Cení sa tak každý úspech, ale aj neúspech a zlyhanie, ktoré bude pre NASA novou skúsenosťou a pripomienkou, ako vylepšiť budúce skúmanie planéty.

Hlavné ciele testovacej helikoptéry v misii Mars 2020:

• Úspešne zvládnuť štart rakety, cestu na Mars a pristátie na planéte
• Úspešne zvládnuť vyloženie z roveru Perseverance
• Autonómne udržiavať a kontrolovať teplotu počas chladných nocí na Marse
• Autonómne nabíjať batérie pomocou solárnych panelov
• Úspešne otestovať komunikáciu helikoptéry s roverom a riadiacim centrom
• Poprvýkrát roztočiť rotory (otáčky budú spočiatku nižšie ako otáčky potrebné pre let)
• Poprvýkrát vzlietnuť v riedkej marťanskej atmosfére
• Úspešne absolvovať autonómny let
• Úspešne absolvovať autonómne pristátie

Ako sa helikoptéra dostane na planétu?

Helikoptéra Ingenuity bola po rokoch vývoja, testovania a množstve simulácií v záverečnej fáze pripevnená na spodnú časť rovera Perseverance. Práve s ním sa dostane aj na Mars, kde bude po pristátí v 45 km širokom kráteri Jezero rover ešte 2 mesiace po pristáti hľadať vhodné miesto pre vyloženie helikoptéry.

Ideálnym priestorom má byť rovina 10 x 10 m, na ktorej by mohol byť Ingenuity spustený z roveru. Nepôjde však o vôbec jednoduchý proces. Celý priebeh plánovaného vypustenia publikovala NASA na svojom webe.

Zobraziť celú galériu (8)

NASA

Kľúčom k úspešnému vyloženiu helikoptéry bude dostatočný priestor pod roverom a kritických bude posledných pár centimetrov predtým, ako sa karbónové nohy stroja dotknú marťanskej pôdy. Rover preto musí nájsť také miesto, kde bude pod ním voľných 67 cm priestoru, na ktorom vysadí helikoptéru. Tá však meria na výšku vo funkčnom stave 49 cm a ďalších 6 cm zaberá zabudovaný vykladací systém v Perseverance.

Počas tohto procesu tak ostáva len 12 cm voľného priestoru. Inžinieri však našli spôsob, ako sa s týmto problémom vysporiadať. Helikoptéru uložili do rovera horizontálne a pri vykladaní tak ostane dosť miesta na to, aby bola vysadená vertikálne a spustila podporné nohy na povrch. Celý tento proces pritom bude prebiehať nanajvýš opatrne.

Pred samotným vypustením helikoptéry však rover odpojí špeciálny ochranný grafitový štít a presunie sa na miesto vyloženia. To môže trvať až 6 dní. Následne však vykladanie helikoptéry začne odistením mechanizmu, ktorý ju drží v horizontálnom stave. Pritom dôjde k odpáleniu pomocných káblov pomocou pyrotechnického zariadenia a uvoľneniu pružín ramena, ktoré otočí Ingenuity vertikálne.

Ďalším krokom bude odistenie dvoch karbónových nôh helikoptéry a zvyšné dve potom uvoľní ďalšie odpálenie pyrotechnického zariadenia. Počas celého procesu musí byť helikoptéra stále spojená s roverom pomocou elektrických káblov, ktoré nesmú byť porušené, pokým nebude pripravená na spustenie. Až keď všetko prebehne podľa plánu, dostane rover pokyn na odpojenie a vypustenie helikoptéry, ktorá sa potom poprvýkrát dotkne marťanskej pôdy.

Zobraziť celú galériu (8)

Helikoptéru Ingenuity vyloží na povrchu Marsu rover Perseverance. Zdroj: NASA

Perseverance následne odíde, aby mohla helikoptéra nabiť batérie pomocou solárnych panelov. Potom sa začne testovacia misia, ktorá by mala trvať 30 marťanských dní (31 pozemských dní). Počas tohto časového okna potom NASA uskutoční jeden alebo viac letov v závislosti od vývoja misie. Následne sa testovanie preruší, rover totiž bude musieť pokračovať vo svojej misii a komunikácia s helikoptérou sa preruší.

Pri lete pomôže aj nižšia gravitácia a redšia atmosféra Marsu

Ako už bolo spomenuté, úlohou helikoptéry Ingenuity bude demonštrovať letecké skúmanie Marsu, a teda sa nejedná o podporu pre rover Perseverance, ktorý bude na planétu poslaný za účelom hľadania života a zbierania vzoriek.

Kvôli podmienkam museli inžinieri helikoptéru skonštruovať tak, aby bola schopná lietať aj v redšej atmosfére, ktorá jej neposkytuje taký vzlet ako na Zemi. Jej hustota totiž dosahuje len 1 % hustoty atmosféry na našej planéte, informuje NASA vo svojom dokumente.

Zobraziť celú galériu (8)

NASA

Helikoptéra je vybavená dvomi kabrónovými rotormi o dĺžke 1,2 metra, ktoré sa počas letu budú otáčať rýchlosťou 2 400 otáčok za minútu. Otáčky musia byť kvôli podmienkam 8-krát vyššie ako by tomu boli pri lete na Zemi. Mars však helikoptére pomôže pri vzlete svojou nižšou gravitáciou, ktorá je v porovnaní s tou zemskou len tretinová. Pri rovnakých otáčkach rotora tak môže byť helikoptéra ťažšia.

Vzlet helikoptéry v takejto atmosfére pritom vedci úspešne otestovali v simulátore ešte počas jej vývoja pred niekoľkými rokmi. Nad rotormi sa nachádzajú solárne panely, ktoré zaisťujú prísun energie pre lítiové batérie a tie napájajú všetky komponenty a systémy stroja. Jeho celková hmotnosť pritom dosahuje len 1,8 kg.

Súčiastky helikoptéry nájdeme aj v moderných smartfónoch

Hlavnou časťou helikoptéry je malá konštrukcia o rozmeroch 20 x 16 x 14 cm, v ktorej sa skrývajú počítače, navigačné senzory a dvojica kamier (jedna z nich nahráva čiernobiely a druhá farebný obraz). Súčasťou tejto „skrinky“ je aj bezdrôtový komunikačný systém, ktorým bude môcť riadiace stredisko na Zemi helikoptéru ovládať. Práve ovládanie však bolo pre vedcov ďalšou obrovskou výzvou.

Kvôli oneskoreniu pri posielaní signálu zo Zeme na Mars a späť by nebolo možné riadiť helikoptéru priamo v reálnom čase pomocou joysticku. Helikoptéra tak bude lietať autonómne, pričom letové príkazy jej budú zasielané v predstihu a vedci potom získajú dáta z letu až po pristáti.

Zobraziť celú galériu (8)

NASA/JPL-Caltech

Celá komunikácia bude prebiehať prostredníctvom rovera Perseverance, ktorý signál odošle k orbitálnej sonde a tá zasa na Zem. Rover sa bude nachádzať v okruhu najviac 1 km od helikoptéry. Tá vzlietne najvyššie do 5 metrov a maximálny dolet činí až 300 metrov od rovera. Najdlhší let bude trvať maximálne 90 sekúnd a počas neho potrebuje helikoptéra výkon 350 W.

Množstvo systémov a komponentov helikoptéry je však komerčne dostupných a využívajú sa aj v moderných smartfónoch. NASA kvôli testovaciemu účelu tejto misie nevybavila Ingenuity žiadnymi vedeckými nástrojmi.

Všetky systémy a komponenty pritom budú musieť odolávať extrémnym teplotám, ktoré v noci na Marse dosahujú až -90 °C. Inžinieri a vedci vykonali množstvo testov a podľa výsledkov by mala helikoptéra prežiť tieto chladné noci bez problémov, no skutočnú odolnosť ukáže až reálny test.

Mars 2020 štartuje o pár dní

NASA štart misie prednedávnom odložila. Aktuálne je naplánovaný najskôr na 30. júl, no letové okno pre štart rakety potrvá až do 15. augusta. Môže sa však ešte zmeniť podľa podmienok. Mars rover Perseverance s helikoptérou Ingenuity na Červenú planétu dostane raketa Atlas V-541.

Zobraziť celú galériu (8)

NASA

Poletí zo štartovacieho komplexu Launch Complex 41 na Myse Canaveral. Rovnaká raketa pritom pred rokmi vyniesla na planétu aj rover Curiosity a InSight. Ide o zatiaľ najväčšiu dostupnú raketu pre medziplanetárne lety.