Na poniedziałek planowane jest lądowanie amerykańskiej sondy InSight. O godzinie 20:53 polskiego czasu, sonda ma dotknąć powierzchni Marsa. Za pomocą między innymi badań sejsmologicznych i odwiertów ma ona pomóc naukowcom w badaniach wnętrza Marsa, a w konsekwencji także w zrozumieniu historii powstawania planet skalistych. InSight dołączy do kilku innych urządzeń, badających obecnie tę Czerwoną Planetę.

InSight na pokład zabrała również mechanizm wbijający – Kret HP3, opracowany i wykonany w Polsce przez firmę Astronika we współpracy z kilkunastoma firmami i polskimi ośrodkami badawczymi.

Więcej różnic, niż podobieństw

Zarówno Mars, jak i Ziemia, powstały z tej samej pierwotnej materii ponad 4,5 miliarda lat temu, ale obecnie są bardzo różne. Dlaczego ich ewolucja potoczyła się inaczej? Na to pytanie próbują odpowiedzieć badacze. Spośród planet skalistych obecnie dobrze znamy jedynie własności wnętrza Ziemi. Dodanie do tego zestawu wiedzy na temat wnętrza Marsa będzie miało znaczenie dla zrozumienia historii Układu Słonecznego, a nawet wpłynie na badania planet pozasłonecznych.

NASA wskazuje na pionierskie działania, które wykona sonda InSight. Przede wszystkim jest to pierwsza misja poświęcona badaniu wnętrza Marsa. Po raz pierwszy bezpośrednio na powierzchni innej planety zostanie umieszczony sejsmometr, aby wykrywać trzęsienia gruntu. Jako pierwsza InSight będzie też używać robotycznego ramienia do umieszczania instrumentów na powierzchni innej niż Ziemia planety. Jako pierwsza wwierci się na pięć metrów pod powierzchnię Marsa, czyli 15 razy głębiej, niż do tej pory wykonywane wiercenia. Użyje magnetometru na powierzchni Czerwonej Planety – również, jako pierwsza sonda w historii.

Lądownik InSight ma wysokość 83 do 108 cm. Po rozłożeniu paneli baterii słonecznych jej szerokość wyniesie sześć metrów. Całkowita masa startowa sondy wyniosła 694 kilogramy, przy czym sam lądownik waży 358 kg, w tym około 50 kg stanowi aparatura naukowa. Panele baterii słonecznych na Ziemi dostarczałyby około 1300 watów, natomiast na Marsie w przejrzysty dzień powinno to być 600-700 watów (w gorszych warunkach 200-300 watów).

Wizja artystyczna wnętrz Ziemi, Marsa i Księżyca (NASA)

Od skorupy po jądro planety

Naukowcy chcą określić grubość skorupy marsjańskiej z dokładnością do 10 km (niepewność aktualnych szacunków wynosi 65 km) oraz poznać jej strukturę, np. to, na jakie warstwy się dzieli. Kolejną warstwą wnętrza Marsa, którą chcą zbadać naukowcy, jest płaszcz. W tym przypadku chodzi o ustalenie, z jaką prędkością poruszają się przez niego fale sejsmiczne (z dokładnością do 0,25 km/s), co pozwoli na wysnucie wniosków o budowie tej warstwy.

Badacze chcą także doprecyzować wiedzę o jądrze Marsa. Czy jego zewnętrzna część jest płynna, czy może stała? Jaki promień ma jądro (z dokładnością do 200 km) i jaka jest jego gęstość? Obecne szacunki mówią o promieniu 1700 km.

Kolejnym zagadnieniem jest sprawdzenie, ile ciepła z wnętrza planety dociera do powierzchni w miejscu lądowania. InSight ma też ustalić, jaka jest aktywność sejsmiczna na Marsie, i próbować określić kierunek oraz odległość do epicentrum rejestrowanych drgań sejsmicznych. Ma zmierzyć, jak często na powierzchnię Marsa spadają meteoryty.

Planowany jest również test technologiczny: NASA sprawdzi nowy sposób przekazywania danych z innej planety. Za sondą InSight lecą niezależnie dwie miniaturowe sondy klasy CubeSat.

Artystyczna wizja lądowania sondy InSight na Marsie (NASA)

Lądowanie nie będzie łatwe

Lądowanie na Marsie oznacza duże wyzwanie, o czym świadczy dotychczasowa historia misji marsjańskich. NASA wskazuje, że zaledwie około 40 proc. tego typu prób było udanych. Powodem jest cienka atmosfera (stanowiąca zaledwie jeden procent ziemskiej), co oznacza niewielkie tarcie spowalniające lądującą sondę.

W misji InSight do lądowania zostanie zastosowana sprawdzona technika, którą NASA używała w 2008 roku przy lądowaniu sondy Phoenix w okolicach północnego bieguna Marsa. Po odłączeniu się od modułu odpowiedzialnego za podróż z Ziemi w okolice Marsa, sonda – chroniona specjalną osłoną – zaczyna wejście w atmosferę. Do spowolnienia lotu posłużą jej spadochron i hamujące silniki rakietowe. Na koniec specjalne nogi zaabsorbują część wstrząsu od dotknięcia gruntu.

Na miejsce lądowania wybrano płaską, stabilną powierzchnię na równinie Elysium Planitia. „To największy plac parkingowy na Marsie” – mówią eksperci NASA.

InSight jest zbudowany w taki sposób, że może bezpiecznie wylądować nawet w czasie burzy pyłowej, które zdarzają się na Marsie. Osłona cieplna jest na tyle gruba, że przetrwa uderzenia ziaren pyłu. Z kolei spadochron jest wytrzymalszy, niż ten używany przez lądownik Phoenix.

Wizja artystyczna równiny Elysium Planitia (NASA)

Półroczna podróż dobiega końca

Koszty projektu InSight wynoszą około miliarda dolarów, z tego 814 milionów dolarów wyłożyły Stany Zjednoczone, a około 180 milionów dolarów sfinansowały Francja i Niemcy.
Lądownik ma działać przez nieco ponad jeden marsjański rok, czyli dwa lata ziemskie (do 21 listopada 2020 r.).

Sonda InSight została wystrzelona z Bazy Sił Powietrznych Vandenberg (USA) przy pomocy rakiety Atlas V-401. Nastąpiło to 5 maja 2018 r. Po półrocznej podróży sonda przygotowuje się obecnie do lądowania na Czerwonej Planecie.

InSight dołączy do kilku innych bezzałogowych sond, które badają Marsa. Od dawna nie było dnia, aby na Czerwonej Planecie lub na jego orbicie nie działało kilka takich maszyn. Więcej służących do badań i obserwacji sztucznych satelitów w historii miała tylko Ziemia.

Konstruowanie sondy InSight (NASA)

Wiele sond już bada Marsa

Na orbicie okołomarsjańskiej od lat znajduje się amerykańska sonda 2001 Mars Odyssey, której głównym zadaniem było poszukiwanie śladów wody i lodu wodnego na powierzchni Marsa i pod nią, a także badania aktywności wulkanicznej. Sonda działa do dzisiaj, kontynuuje badania, a dodatkowo służy jako przekaźnik telekomunikacyjny dla różnych innych sond lądujących na powierzchni planety.

Kolejną „starą” misją jest Mars Express prowadzona przez Europejską Agencją Kosmiczną (ESA). Misja obejmowała sondę orbitalną Mars Express Orbiter (MEO) oraz brytyjski lądownik Beagle 2. MEO działa już kilkanaście lat i przekazała na Ziemię tysiące zdjęć planety wykonanych w wysokiej rozdzielczości. Misja ma szeroki obszar badań obejmujący atmosferę, klimat, mineralogię i geologię Marsa. Dodatkowo zbadała marsjański księżyc Fobos. Pomaga też czasem w przekazywaniu danych z amerykańskich łazików i lądowników marsjańskich.

Inną amerykańską misją spośród obecnie funkcjonujących jest Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Do jej podstawowych dokonań należy przesłanie ogromnej liczby zdjęć planety w dużej rozdzielczości. Projekt zajmuje się poszukiwaniem złóż minerałów i innych dawnych obszarów, na których mogła występować woda (a potencjalnie także życie), badaniami klimatu planety (szczególnie transportem pyłu i wody w atmosferze oraz dawnymi przepływami wody i lawy na powierzchni) oraz badaniami geologii Marsa.

Dużo młodsza jest amerykańska sonda MAVEN. Była wystrzelona 18 listopada 2013 r., a na orbicie marsjańskiej znalazła się 21 września 2014 r. Zadaniem tego projektu są badania górnej atmosfery Marsa oraz jej oddziaływań ze Słońcem i wiatrem słonecznym. Do tej pory dostarczyła m.in. dowodów na to, że stopniowa utrata atmosfery w przestrzeń kosmiczną była głównym powodem zmian klimatycznych na Marsie. Odkryła też np. dwa nowe rodzaje zórz polarnych na Marsie.

Sonda InSight będzie badać powierzchnię Marsa (NASA)

Badania prowadzą nie tylko Amerykanie

Nie wszyscy wiedzą, iż Marsa badają także Indie. Ich sonda Mars Orbiter Mission (MOM) została wystrzelona 5 listopada 2013 r., jako pierwsza indyjska sonda międzyplanetarna. Zadaniem MOM są badania morfologii, topografii i mineralogii Czerwonej Planety, a także analiza składu atmosfery i dynamiki jej górnych warstw oraz procesu utraty atmosfery w przestrzeń kosmiczną.

Jeszcze młodsza jest sonda ExoMars, a dokładniej ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO). Projekt jest efektem współpracy Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) i rosyjskiej agencji Roskosmos. Jej zdaniem są badania metanu i innych gazów śladowych w marsjańskiej atmosferze.

 

Łaziki wykazały, że na Marsie mogła być woda

Do niedawna na Marsie działał amerykański łazik Opportunity. Niestety, wygląda na to, że nie przetrwał trwającej wiele tygodni burzy pyłowej sprzed kilku miesięcy. Zamilkł i nie ponowił kontaktu z Ziemią. Łazik Opportunity był wysłany razem z bliźniaczym łazikiem Spirit, który lądował w innym miejscu planety. Spirit przestał funkcjonować w 2010 roku. Misje Spirit i Opportunity dostarczyły mnóstwo informacji o geologii i atmosferze Marsa oraz poszukiwały wody i warunków zdatnych do istnienia życia mikrobiologicznego. Przykładowo udało się znaleźć różne minerały świadczące o tym, że kiedyś na Marsie występowało wilgotne środowisko, a w skałach przepływała woda. Obecność obu łazików przez kilkanaście lat na powierzchni dostarczyła nam także wiele informacji na temat aktualnego klimatu i warunków pogodowych panujących na Marsie.

Po powierzchni planety jeździ obecnie łazik Curiosity. Badając skały, o których uważa się, że powstały kiedyś w wodzie, wykazał, że są w nich składniki sprzyjające życiu mikrobiologicznemu. Znalazł np. minerały ilaste i niezbyt dużo soli, co sugeruje, że kiedyś w tym miejscu płynęła woda, być może nawet zdatna do picia. Innym przykładowym odkryciem jest detekcja metanu i zmian jego poziomu w atmosferze. Nie wiadomo na razie jaki proces za to odpowiada – potencjalne źródło to reakcje chemiczne pomiędzy skałami, a wodą, ale metan może być też np. wytwarzany przez organizmy żywe.

Sonda badawcza Curiosity Rover na Marsie (NASA)

To jeszcze nie koniec

To jednak nie koniec badań Marsa. Drugi etap europejsko-rosyjskiej misji ExoMars planowany jest na 2020 rok. Amerykanie szykują swój kolejny łazik Mars 2020 (w ostatnich dniach ogłoszono decyzję o wyborze miejsca lądowania), a Japończycy chcą wysłać sondę MMX, która zbada księżyce Marsa. Chińczycy także chcą mieć udział w badaniach Marsa i na 2020 rok planują wystrzelenie swojego własnego orbitera i lądownika.

Dyskutuje się także o możliwościach załogowego lotu na Marsa. NASA ogłosiła, że powróci do załogowych badań Księżyca (plany stacji orbitalnej oraz lądowania) i ma to być etapem w przygotowywaniu załogowego lotu na Marsa. Z kolei firma SpaceX zapowiada, że swoją misję załogową wyśle tam w 2024 roku. Jest też np. holenderska fundacja Mars One, która co prawda nie buduje własnych rakiet, ale zbiera fundusze na załogowy lot na Marsa z lądowaniem w 2032 roku. Mars One chce założyć stałą kolonię na powierzchni Marsa.

 

Transmisja na żywo z lądowania InSight na Marsie.

 

 

Źródło: PAP, tvnmeteo