Přistání na zmrzlých pláních severu je úkolem pro novou sondu, která se nedávno vydala k rudé planetě. Sonda je vybavena lopatkou, kterou odebere vzorky půdy a bude v nich pátrat po přítomnosti vody a známkách minulého či současného života.
Mars, Vastitas Borealis, 68º severní šířky, 233º východní délky, 25. května 2008:
Na obloze se objevuje pohybující se ohnivá koule, která postupně zjasňuje a její pohyb se zpomaluje. Po třech minutách zhasíná a místo ní se objevuje nepatrná tečka snášející se pomalu k povrchu. Postupně se ukazuje, že se jedná o jakési těleso se třemi nožkami zavěšené na padáku. Když sestoupí do výšky asi 900 metrů nad zemí, náhle se od padáku oddělí a záhy z něj směrem dolů vyšlehnou plameny raketových motorů. Během další půl minuty dosedá neznámý objekt na zmrzlý povrch Mars. Po 15 minutách se otevřou solární panely a těleso začíná jevit známky aktivity. Mezitím již na planetě vzdálené milióny kilometrů vypukl jásot. Pozemšťanům se totiž právě podařilo přistát s kosmickou sondou Phoenix Mars Lander na povrchu Marsu.
Phoenix využil zrušených projektů
Zhruba toto by zaznamenal náhodný svědek, pokud by se v příslušný den nacházel na dotyčném místě rudé planety. Tedy samozřejmě v případě, že vše půjde podle plánu a kosmickou sondu nepotká během meziplanetárního letu a zejména pak v průběhu riskantního přistání žádný nečekaný problém.
Kosmická sonda dostala symbolicky jméno po bájném ptáku, protože stejně jako on povstala z popela neúspěšných a zrušených předchůdců. Projekt se zrodil v roce 2003, kdy Peter Smith (University of Arizona) a jeho spolupracovníci podali návrh na sondu, která by využila zakonzervovaný hardware z jiné sondy, jejíž projekt byl o několik let dříve zrušen. Phoenix Mars Lander byl postaven jako první sonda v rámci projektu Scout, jež je přímo zaměřen na hledání vody na Marsu. Celková cena výpravy zahrnující vývoj, start i provoz dosáhla v přepočtu částky více než osm miliard korun.
Invaze na Mars
Už od roku 1996 využívá NASA každého startovacího okna pro let k Mars k vyslání nových sond k této planetě. Průkopníky nové strategie byly Mars Pathfinder společně s maličkým roverem Sojourner jež přistály na povrchu i Mars Global Surveyor, který se stal oběžnicí planety. Obě výpravy byly velmi úspěšné. Druhá dvojice – Mars Polar Lander i Mars Climate Orbiter – ovšem zcela selhala. Zatímco Orbiter shořel v atmosféře během brzdného manévru po příletu k planetě, Lander zřejmě tvrdě dopadl na povrch a již se neozval. Z další plánované dvojice pak byla v roce 2001 vypuštěna pouze sonda 2001 Mars Odyssey, dosud kolem planety obíhající. Mars Surveyor 2001, který měl na povrch přistát, byl zrušen, ač samotná sonda byla téměř před dokončením.
Jak Fénix z popela
A právě z „trosek“ těchto neúspěšných misí později vznikl Phoenix Mars Lander. Základem sondy je konstrukce landeru z roku 2001, který byl po svém zrušení zakonzervován. Po schválen projektu Phoenix prošel řadou modifikací, jejichž cílem bylo zejména zvýšit robustnost sondy a zlepšit bezpečnost během sestupu a přistání. Nová sonda rovněž dostala dva z přístrojů, které byly původně pro Surveyor 2001 určeny. Další tři přístroje pak pocházejí z Polar Landeru. Jedná se o záložní kopie skutečně použitých zařízení. Celkem sebou sonda „veze“ 10 přístrojů.
Konstruktéři sondy jsou přesvědčeni, že neúspěch minulých výprav se nebude opakovat. „Tento tým vložil obrovské množství energie do toho, aby identifikoval a vyřešil všechny možné problémy,“ říká Barry Goldstein (Jet Propulsion Laboratory). „Jsme si jisti, že jsme ošetřili vše, co nás napadlo.“ Na rozdíl od současných roverů, které se pohybují po povrchu planety, je nová sonda Phoenix Mars Lander stacionární laboratoří, která přistane na konkrétním vybraném místě a zde bude provádět veškeré výzkumy.
Mezinárodní projekt
Phoenix je sice projektem NASA, ale podílí se na něm celá řada dalších institucí a to i mimo Spojené státy. Po vědecké stránce jej zaštiťují odborníci z University of Arizona, za provoz sondy zodpovídá – jak jinak – Jet Propulsion Laboratory a sondu postavila společnost Lockheed Martin Space Systems. Jednotlivé přístroje byly postaveny na universitách – kromě arizonské přispěla též i texaská v Dallasu, univerzita ve švýcarském Neuchatelu, německý Max Planck Institute a firma Malin Space Science Systéme z USA. Meteorologickou stanici jako celek dodala Kanadská kosmická agentura – jedná se vůbec o první významný příspěvek Kanady k výzkumu Marsu.
Start úspěšný!
Kosmická sonda se k Rudé planetě vydala v sobotu 4. srpna v ranních hodinách místního času z kosmodromu Cape Canaveral. Na oběžnou dráhu ji vynesla raketa Delta II. Horní stupeň nosné rakety ji posléze odeslal na meziplanetární dráhu. Během letu může být provedeno až 6 korekcí dráhy. K prvním z nich již mezitím došlo a vše nasvědčuje tomu, že sonda se pohybuje po požadované dráze, která by ji měla 25. května 2008 přivést přímo do atmosféry Marsu.A tehdy začne nejnebezpečnější část výpravy – přistání na povrchu Marsu. Na rozdíl od Mars Pathfinderu či obou roverů, jež dopadly na povrch obaleny airbagy, které je ochránily před nárazy, má Phoenix za úkol měkké přistání za pomoci raketových motorů. A právě při tomto úkonu došlo ke ztrátě Mars Polar Landeru. Pozdější vyšetřování ukázalo na pravděpodobné předčasné vypnutí motorů, jež dostaly nesprávný signál od senzorů detekujících kontakt s povrchem planety. Tentokrát by se podobná situace opakovat neměla.
Každopádně přistání zůstává nejnáročnější a nejrizikovější operací, kterou musí sonda provézt, aby se vůbec dostala k plnění úkolů jež pro ní vědci připravili. To si uvědomoval také hlavní výzkumník projektu Peter Smith i v okamžicích nadšení nad úspěšným počátkem výpravy. „Dnešní start je prvním krokem na dlouhé cestě na povrch Marsu. Jsme samozřejmě ze startu nadšeni, ale zároveň se obáváme přistání, nejnáročnějšího kroku výpravy,“ vyjadřuje pocity členů týmu Peter Smith. A Barry Goldstein k tomu dodává: „Mars je známý jako ‘požírač’ kosmických sond. Před časem jsme byli hodně úspěšní s rovery, ale to nečiní budoucí přistání snadnějším.“
Kde přistát?
Nalézt vhodné místo pro přistání Fénixe nebylo vůbec jednoduché. Na základě dat získaných z dřívějších a současných sond byla vytipována místa zajímavá z vědeckého hlediska. Ovšem ne každé z nich bylo zároveň vhodné pro přistání z technických důvodů. V závěrečném kole rozhodování bylo například jedno z míst vyloučeno na základě snímků z vysokým rozlišením pořízených sondou Mars Reconnaissance Orbiter, které ukázaly, že se zde vyskytují příliš velké kameny, jež by mohly být pro sondu přistávající na opěrné nožky nebezpečné. Nakonec bylo vybráno místo na pláních Vastitas Borealis, ležící na 68 stupni severní šířky. To na Zemi odpovídá zeměpisné šířce severní Aljašky nebo centrálního Grónska. Na základě údajů ze sondy Mars Odyssey se v těchto severních šířkách nachází jen několik decimetrů pod povrch vodní led. Topografická data sondy Mars Global Surveyor zde odhalila ploché a mělké údolí o délce 50 km a hloubce jen 250 metrů.
Pátrání po vodě
Voda je doslova zaklínadlem všech výprav na Mars. O tom, že Mars byl v dávné minulosti vlhkým a mokrým místem, dnes už pochybuje málokdo. Existuje celá řada náznaků a nepřímých důkazů o tom, že by se voda zde měla nacházet i v současnosti. Ovšem na přímou detekci stále ještě čekáme. Průzkum polárních oblastí by měl přinést odpověď na tuto otázku.
Phoenix je vybaven automatickou paží, která mu umožní odebrat vzorky půdy až z hloubky půl metru. Kromě kamery a dalších přístrojů určených pro studium půdy je na konci ramene také malá lopatka schopná „zakousnout se“ i do velmi tvrdého ledu. Odebrané vzorky budou zahřány v některé z devíti miniaturních pícek. Každá z nich může být použita pouze jednou. Odpařený materiál bude analyzován sadou přístrojů s cílem určit chemické složení. Speciální pozornost bude věnována přítomnosti organických molekul.
„Výpravu vidím jako odrazový můstek pro hledání života na ostatních planetách,“ vysvětluje Peter Smith a dodává: „Doufáme, že nalezneme místo, které můžeme považovat za skutečně obytnou zónu na Marsu. Pokud jej opravdu objevíme, pro mě osobně to bude obrovský úspěch.“
Jaké máme počasí?
Mars Phoenix Lander rovněž poslouží jako meteorologická stanice a to sice jako vůbec první umístněná v polárních oblastech Marsu. Po přistání bude vztyčen 1,2 metru vysoký stožár. Z jeho vrcholu, ve výšce víc než dvou metrů na zemí bude několik přístrojů studovat počasí. Sada teplotních senzorů poslouží k měření teploty atmosféry v různých výškách, zatímco malý cylindr bude měřit rychlosti a směr větru. Za pomoci laserového paprsku bude sonda studovat částice v atmosféře a oblačnost.
Zamrzne do ledu
Trvání výpravy na povrchu je plánováno na 90 dnů a může být případně prodlouženo. Nicméně takovou trvanlivost jako mají rovery, jež na Marsu slouží už více než 3 roky, Phoenix mít určitě nebude. Až nastane na severní polokouli zima, bude sonda obklopena pevným krunýřem ledu oxidu uhličitého a zimu s největší pravděpodobností nepřežije. Barry Goldstein sice připouští, že „příští jaro se podíváme, jestli led roztaje a sonda se neprobudí k životu, ale nepostavili jsme ji tak, aby zamrznutí přežila.“
Doufejme, že v té době již budeme právě díky sondě Phoenix Mars Lander vědět více o výskytu vody a případně i organických sloučenin v polárních oblastech planety.
Technická data o sondě:
Výška 2,2 m (se stožárem)
Průměr 1,5 m
Rozpětí solárních panelů 5,5 m
Délka robotické paže 2,35 m
Celková hmotnost 670 kg včetně štítů, padáku a paliva
Samotná sonda 350 kg
Vědecké přístroje 55 kg
Zdroj energie solární panely, Li-On baterie
Nesmrtelné rovery
V současné době na povrchu Marsu operují rovery Spirit a Opportunity, které zde přistály před více než 3,5 roky. Už mnohonásobně překročily plánovanou životnost. V létě 2007 navíc překonaly obří prachové bouře, které zahalily planetu do prachového závoje a dramaticky omezily přístup slunečního záření na povrch. Řídící tým musel dramaticky omezit jakékoliv aktivity obou vozítek (včetně komunikace se Zemí), aby vystačily s minimálním dostupným množstvím elektrické energie. Během srpna bouře ustoupily, atmosféra se pročistila a rovery se na začátku září mohly opět rozjet za plněním dalších cílů.
