Na průzkum planety Mars můžeme poslat družicové sondy, které budou neúnavně kroužit na jeho oběžné dráze. Stejně tak můžeme poslat přistávací moduly, které dosednou na jeho povrch. Ale co to zkusit i trochu jiným, méně tradičním způsobem?
Tmy se nezaleknou
Inženýři z americké Massachusetts Institute of Technology (MIT) představili v roce 2006 zajímavý koncept průzkumu Marsu pomocí velkého množství samostatných „sond“ o velikosti tenisového míčku. Pod pojmem velké množství si v tomto případě představme třeba 1000 sond, které by bylo možné snadno dopravit na povrch planety a které jsou zde schopny prozkoumat plochu desítek kilometrů čtverečních.
Energii jim přitom mají dodávat vlastní palivové články, takže budou nezávislé na střídání dne a noci. Mohou se tak klidně vydat i do tmavých míst (hluboké krátery, jeskyně…), kde jsou klasické sluneční baterie nepoužitelné. Navíc budou schopny zkoumat geologicky zajímavý členitý terén, kam se s dnešními automaty prostě nedostaneme.
Poskokem vpřed!
Malé kulaté sondy (každá bude vážit méně než 100 gramů) se budou přemisťovat skákáním či kutálením. Pozemní testy již prokázaly, že každá z nich bude schopná uskutečnit až 60 skoků za hodinu. Skok bude v podmínkách gravitace na Marsu (0,37 gravitace pozemské) dlouhý 1,5 metru. Vědci z MIT matematicky prokázali, že během třiceti dnů jsou právě s tisícovkou sond schopni prozkoumat zhruba 100 kilometrů čtverečních povrchu, což je například rozloha dvou Lipenských přehrad.
Sondy mezi sebou navíc vytvoří komunikační síť – vzdálenější budou přes ty bližší předávat informace na palubu mateřské stanice a ta je následně přepošle na Zemi. Znamená to, že některé sondy budou muset po cestě vykonávat funkci přenosových stanic, ovšem díky velkému množství vysazených sond to nebude žádný problém.
Tato koncepce má i další výhodu. Bude totiž možné postupně pronikat třeba i do hlubokých jeskynních komplexů, přičemž i s těmi nejpřednějšími „průzkumníky“ bude udržováno nepřetržité spojení. A díky značnému počtu sond nebude problém některé z nich „obětovat“ k průzkumu hlubokých propastí, kráterů, průrv apod., z nichž poté již nebude úniku.
Právě se testuje
Sondy ponesou nejrůznější senzory: kamery, teploměry, analyzátory hornin… Vyrobeny budou z trvanlivého a odlehčeného plastu, který odolá tvrdým planetárním podmínkám a především krutému nočnímu chladu. Energetické články přitom mají vyrábět dostatek tepla pro elektroniku a senzory, aby tímto chladem nebyly poškozeny.
Tento projekt vybrala NASA k dalšímu financování v rámci grantu NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC). Zajímavý je mj. i tím, že své uplatnění může nalézt i zde na Zemi, třeba při prohledávání oblastí zasažených přírodní katastrofou (zemětřesení apod.) nebo při vyhledávání osob v jeskyních (autoři konceptu rovnou hovoří o „vyhledávání teroristů skrytých v jeskyních“).
V těchto dnech by měly probíhat praktické testy konceptu s tím, že ostrý start k planetě Mars by se mohl uskutečnit někdy v polovině příštího desetiletí.
Koule hnaná větrem
Mezi oblíbené kratochvíle v různých zábavních parcích patří v poslední době tzv. tumbleweed, nafukovací koule o průměru několik metrů. Do ní vede úzký tunýlek, kterým dovnitř vstoupí člověk a následně se nechá kutálet nebo sám uvede tumbleweed do pohybu.
Podobný koncept by nyní chtěli vědci z NASA použít i na Marsu. Půjde o nafukovací kouli, která by byla po nekonečných planinách rudé planety hnána toliko silou větru. Šestimetrový balón by sice nemohl příliš dobře manévrovat, ale třeba pro průzkum rozsáhlých planin by byl ideálním prostředkem. Vítr o síle 20 metrů za sekundu by mu udělil rychlost zhruba poloviční s tím, že by se koule nemusela pohybovat pouze po rovině, ale bez problémů by při takové rychlosti „vyjela“ i svahy o sklonu až 25 stupňů a problémem by neměly být ani metrové překážky.
Splasklý míč
Vlastní plášť sondy má vážit 20 kilogramů, dalších 20 kilogramů by mělo představovat její přístrojové vybavení, například radar pro detekci podpovrchové vody. Pokud by se sonda měla zastavit na nějakém zajímavém místě k jeho podrobnějšímu průzkumu nebo kdyby foukal nepříznivý vítr, prostě by se částečně vyfoukla. Tím po ztratila tvar koule a „sedla“ by si podobně jako splasklý míč.
„Je to zatím jen předběžná studie,“ upozorňují vědci z NASA. Ale zároveň jedním dechem dodávají, že takováto zařízení by našla uplatnění nejen na Marsu, ale i na dalších tělesech sluneční soustavy, třeba na Pluto, Neptunově měsíci Triton nebo Jupiterově měsíci Io¬…
Uteklo nám kolo
Nápad se zrodil víceméně náhodou, když vědci z NASA před časem testovali prototyp vozidla pro Mars, vybaveného nafukovacími koly – tato koncepce by umožnila překonávat dosud nepřekonatelné překážky. Jenomže jedno kolo se uvolnilo a vítr ho hnal po planině. Než se ho podařilo dostihnout, byl nápad na světě! Nač používat těžkopádného robota, když pohyb je schopná zajistit jediná nafukovací sonda? Navíc zcela „zdarma“, bez nutnosti vlastního pohonu…
Výhodou tohoto řešení je mj. to, že složený balón bude vážit jen 40 kg a může tak být jednoduše přidán k jakékoliv jiné přistávací misi. A navíc by právě tento balón mohl posloužit coby „airbag“ při přistávání na planetě. Tímto způsobem ostatně na Mars dosedli v lednu 2004 roboti Spirit a Opportunity.
Vzorem je hmyz
Robert Michelson a jeho tým z Georgia Tech Research Institute (USA) ve spolupráci s britskou University of Cambridge a ETS Labs (USA) rovněž pracují na zajímavém konceptu robota, nazvaného entomoptéra. Ten vypadá a chová se jako mechanický létající/lezoucí hmyz.
Jeho základem je technologie RCM (Reciprocating Chemical Muscle), což je chemický zdroj energie pro pohyb křídel. Jinými slovy, entomoptéra není poháněna motory elektrickými nebo jinými, ale chemická reakce je přímo převáděna na energii kinetickou. Navíc se tímto způsobem, jako vedlejší produkt, daří vyrábět i elektřinu pro pohon dalších palubních systémů.
První prototypy křídel pro entomoptéru dosahovaly frekvence 10 Hz, „mávaly“ tedy desetkrát za sekundu, druhá generace však už má dosahovat frekvence 60 Hz. A zatímco klasické letouny se musejí v řídké atmosféře Marsu pohybovat rychlostí kolem 400 km/hod, entomoptéra může létat jako vrtulník, tedy přistávat doslova „na pětníku“, letět pomalu, kroužit či zastavit se nad cílem…
Také projektu entomoptéry se dostalo od NASA finanční podpory na další vývoj
Využité výročí
Na rok 2003 chystaly Spojené státy výpravu Kitty Hawk Mars, vysazení automatického letadla do atmosféry Marsu. Dne 17. prosince 2003 měl automat, známý i pod označením MAGE (Mars Airborne Geophysical Explorer), přiletět k Marsu.
Název výpravy ani vybrané datum nebyly náhodné. Všechno se totiž mělo odehrát v den 100. výročí letu prvního stroje těžšího než vzduch, letounu Kitty Hawk bří Wrightů. Cesty meziplanetárních sond jsou svázány přísnými a neúprosnými zákony nebeské mechaniky a čas příletu k Marsu tak lze regulovat jen v rámci určitého údobí. Vzhledem k tomu, že sté výročí letu Kitty Hawk připadlo právě do toho údobí, rozhodli se šéfové mise této shody obratně využít.
Letadlo, které nevyletělo
Tři dny před příletem k Marsu mělo dojít k oddělení letounu v ochranném pouzdře od meziplanetárního stupně CARV (Cruise And Relay Vehicle). Ten by následně provedl korekci dráhy a proletěl kolem Marsu. Sonda MAGE měla proletět horními vrstvami atmosféry planety, složena v ochranném pouzdře kuželovitého tvaru. V určené výšce měl být odhozen tepelný štít (podstava kužele) a letadlo se složenými křídly by z něj vyklouzlo o několik vteřin později. Následně by byl vytažen padák připevněný k trupu stroje a rozevřena křídla a tlačná vrtule.
Po dokončení „montáže“ letounu (rozpětí 9,75 m, hmotnost 135 kg) by byl nastartován elektromotor, přičemž elektřinu by vyráběl generátor poháněný hydrazinem (anorganická sloučenina dusíku s vodíkem), a 2000 metrů nad povrchem by byl odhozen nyní už zbytečný padák. Palivo mělo stačit maximálně na tři hodiny letu v automatickém režimu ve výšce 1 – 9 km nad Valles Marineris.
Celková absolvovaná vzdálenost měla být kolem 1800 kilometrů. Vědci nevylučovali, že by letadlo při troše štěstí mohlo hladce přistát, dojde-li mu palivo nad rovinou bez velkých balvanů, a bude tak schopno pokračovat ve výzkumech i na povrchu Marsu.
Ač byl původně projekt schválen, NASA od něj nakonec pro značné technologické riziko odstoupila.
Skauti na Mars!
Vzhledem k tomu, že čtvrtá planeta sluneční soustavy je jedním z hlavních cílů NASA, rozhodla se tato kosmická agentura financovat program automatických sond Mars Scout. Ty nejsou ekonomicky náročné, ale mohou přinést zajímavé vědecké výsledky, ovšem za cenu vyššího než obvyklého rizika.
Jako první má v srpnu 2007 v rámci programu Mars Scout odstartovat sonda Phoenix (viz Phoenix bude hledat vodu) a na roky 2011, 2014 a 2018 připravuje NASA další sondy z tohoto programu. V nejbližší době se očekává zvolení jedné nebo dvou misí pro rok 2011 s tím, že se uvažuje například o těchto kandidátech:
• CryoScout – modul, který má přistát v některé z polárních oblastí Marsu, přičemž by se měl pokusit dostat co nejhlouběji pod povrch (snad až 100 metrů). Věčně zmrzlými polárními čepičkami by se přitom měl pokusit doslova protavit. Na své cestě pod povrch planety bude sledovat vodu a pátrat po stopách života.
• Kitty Hawk – nové plány předkladatelů původního návrhu letounu Kitty Hawk 2003. Tentokrát by se k průzkumu Valles Marineris měla vydat flotila tří až čtyř letounů s rozpětím dva metry, které budou vybaveny kamerami a spektrometry (přístroje k měření vlnových délek záření, indexu lomu látek apod.).
• Pascal – ambiciózní mise předpokládající vysazení 24 malých modulů na povrchu planety. Jejich úkolem bude vybudování jakési globální meteorologické sítě na Marsu.
Marsochod se cesty nedočkal
Více než ambiciózní plány na průzkum Marsu zveřejnil (a připravoval) dnes již neexistující Sovětský svaz v 80. letech minulého století. Vždy dvojice velkých sond měly startovat v letech 1988, 1992, 1994 a 1999. Od jednodušších forem průzkumu přitom chtěli sovětští vědci postupně přejít k výzkumům složitějším.
Hned pro mise v roce 1988 (nakonec jediné realizované) připravili mj. modul, který měl být vysazen na povrch měsíce Phobos. Tam by se následně pomocí pružin pohyboval ve dvacetimetrových skocích. Se sondami však bylo ztraceno spojení.
Na rok 1994 pak bylo plánováno vysazení dvojice 150kilových vozidel Marsochod na rudé planetě. Nicméně kvůli rozpadu Sovětského svazu zůstalo jen u plánů a pozemních zkoušek prototypu…
Phoenix bude hledat vodu
V srpnu 2007 má odstartovat první mise NASA z programu Mars Scout, která se nazývá Phoenix. Je to trochu symbolický název, protože sonda využije hardware ze zrušené sondy Mars Suveryor Lander 2001.
Phoenix má za úkol po přistání (květen 2008) na planetě pátrat po přítomnosti ledu a objasnit jeho původ, hledat pod povrchem vodu v kapalném stavu, sledovat klimatické procesy, studovat podmínky pro vznik, vývoj a udržení života v místě přistání a vůbec se zaměřit na podmínky panující pod povrchem Marsu. Mise má trvat nejméně do října 2008.
Lov atmosféry Marsu
V prosinci 2002 zveřejnila NASA několik zajímavých konceptů průzkumu Marsu. Mezi nimi byl i návrh SCIM (Sample Collection for Investigation of Mars) – odebrání vzorků atmosféry Marsu do aerogelu, podobně jako v případě sondy Stardust, která zachytávala částečky kometární hmoty.
Sonda SCIM by proletěla horními vrstvami atmosféry Marsu a bez provedení jakéhokoliv manévru by měla pokračovat zpět k Zemi. O realizaci zatím nebylo rozhodnuto, ale NASA jej má v zásobě, kdyby se přece jen našla vhodná příležitost…
Třetí z rodu Vikingů
V 70. letech minulého století vyslala NASA na povrch Marsu dvojici veleúspěšných sond Viking. Přestože přinesly mnoho úžasných a cenných poznatků, odpověď týkající se minulé či současné existence života na rudé planetě nepřinesly. S odstupem času opadlo prvotní nadšení vědců z těchto sond a objevila se kritika jejich koncepce.
Jejich výhod (citlivé přístroje, jaderný generátor coby zdroj energie po několik let apod.) prý nešlo plně využít, protože sondy byly statické. Prostě kam je náhoda při přistání zanesla, tam už zůstaly stát. Proto NASA začala uvažovat o letu dvojice sond Viking 3 a 4, které by byly identické s prvními, ale zároveň by byly vybavené mobilním podvozkem. Rozpočtové problémy (prodražující se program raketoplánů, priority v jiných oblastech) nejprve vedly ke redukci mise na jedinou sondu a i ta byla následně zrušena.
