Csütörtök este landol a Marson a NASA szondája és helikoptere, a Perseverance és az Ingenuity

Nincsen jövőnk tudomány nélkül, nincsen Qubit nélkületek. Támogasd a munkánkat!

Ha minden a tervek szerint alakul, február 18-án, csütörtökön este magyar idő szerint 22 óra előtt néhány perccel érkezik meg az amerikai űrügynökség, a NASA Perseverance szondája a Marsra. A valaha volt legkockázatosabb marsi landolás során a NASA egy több mint egytonnás, nukleáris áramforrással szerelt marsjárót és egy fedélzetén utazó helikoptert juttat el a bolygó felszínére. A Perseverance tavaly július 30-án indult el a Marsra, és több mint féléves utazást követően éri el célját. 

Ahogy részletes összefoglalónkban írtuk, a Perseverance feladata az lesz, hogy ősi életnyomokat keressen és értékes kőzetmintákat gyűjtsön, amiket a NASA később visszaszállít a Földre. A marsjárón utazó Ingenuity helikopter az első levegőnél nehezebb eszköz lehet, amely egy másik bolygó légkörében repül. A leszállás folyamatát a NASA ma este 8-órától élőben közvetíti:

A szonda a Jezero-kráterben landol, amely évmilliárdokkal ezelőtt egy tónak és folyók deltatorkolatainak adott otthont. A Jezero üledékes rétegei az eddigi legjobb lehetőséget biztosítják ősi marsi életnyomok megtalálására, amennyiben a bolygón 4 milliárd évvel ezelőtt kialakult az élet. Emellett a kráter és környéke változatos, a Mars szinte egész történetét lefedő kőzetekkel rendelkezik. Ez alkalmassá teszi arra is, hogy a Jezeróból a 2030-as évek elején Földre hozott minták alapján meg lehessen érteni a marsi környezet és éghajlat változását, évmilliárdokra visszamenőleg. 

A Perseverance 7.7x6.6 kilométeres leszállási ellipszise a Jezero-kráterben, az ESA Mars Express űrszondájának felvételénFotó: ESA/DLR/FU-Berlin/NASA/JPL-Caltech

Máig a NASA és a szondákat építő és menedzselő kutatóintézete, a Jet Propulsion Laboratory (JPL) az egyetlen, amely sikeresen a Mars felszínére tudott juttatni ember alkotta eszközöket, összesen eddig nyolcat, amik aztán sokszor évekig, de legalább hónapokig üzemeltek a felszínen. A szerencsés kimenetel nem mindig garantált: ezt jól illusztrálja a  Mars Polar Lander leszállóegység, ami 1999 decemberében leszállás közben elveszítette a kapcsolatot a földi irányítással, nagy sebességgel a Mars felszínébe csapódott, és gyakorlatilag megsemmisült. 

Növeli viszont a siker esélyét, hogy a Perseverance által használt leszállási rendszer egyszer már kiállta a próbát, és 2012 augusztusában sikeresen a bolygó felszínére juttatta a hasonló méretű Curiosity marsjárót. A rendszer lényege egy rakétamotoros egység, amelyre kábelekkel rögzítik a marsjárókat. Az ejtőernyő leoldása után ez aktiválódik, lelassítja és a megfelelő leszállóhely felé manőverezi a szondát. Ezután 20 méter magasságból a légidaru-manőver során kábeleken a felszínre engedi értékes rakományát, majd leválasztja magát róla, és biztonságos távolságba repül. Ezen a rendszeren és a légkörbe lépést követő hét perc eseményein áll vagy bukik az egész küldetés sikere. A Perseverance által megcélzott Jezero-kráter azonban sokkal nehezebb célpontot jelent leszállási szempontból, mint a Gale-kráter, ahol annak idején a Curiosity landolt.

Hatalmas kihívást jelent a Jezero-kráterben landolni, de megéri

„A Curiosity esetén kizártuk a leszállóhelyek közül a Jezero-krátert, mert nem volt elég biztonságos a leszálláshoz - nyilatkozta Allen Chen, a Perseverance leszállásért felelős vezető mérnök a BBC-nek, hozzátéve: – Amikor a Jezerora nézek, veszélyt látok. Mindenhol veszélyes helyek vannak. A leszállási ellipszis közepén keresztülvág egy 50-80 méter magas sziklaszirt. Nyugatra nézve olyan kráterek vannak, amelyekből a marsjáró nem tudna kimászni, ha ott érne a felszínre. Ha keletre tekintünk, hatalmas sziklák vannak a felszínen."

A NASA új marsszondája ma este mégis pontosan ebben a kráterben és a kiválasztott, 7,7 x 6.6 kilométeres ellipszisben landol majd. Erre két innovatív rendszer ad lehetőséget. Az egyik ezek közül a távolsági kioldó (range trigger), amely a szonda helyzete szerint a legmegfelelőbb pillanatban nyitja ki az ejtőernyőt, miután elért egy megadott sebességet. Ez teszi lehetővé, hogy a landolási ellipszis mérete jóval kisebb a korábbiaknál, és közelebb van a marsjáró tudományos célpontjaihoz.

A másik rendszer, amely a Perseverance biztonságos landolásáért felel, a felszínalapú navigáció (terrain relative navigation, TRN). Mint Chen a BBC-nek elmondta, lényegében távérzékelési képességgel és egy térképpel szerelték fel a marsjárót, hogy meg tudja határozni, hol van éppen, és ahhoz képest merre találja a legközelebbi biztonságos leszállóhelyet.

További újdonság, hogy a Curiosity egyetlen ereszkedéskor használt kamerájához képest a Perseverance több kamerával, több nézőpontból és mikrofonnal is rögzíti majd a landolási folyamat nagy részét. A felvételek a következő hetekben érkezhetnek meg a Földre, és várhatóan lélegzetelállító látványt tárnak majd elénk a szonda landolásáról és a Jezero-kráterről.

„Rengeteg dolognak rendben kell mennie, megfelelő sorrendben, magától" –foglalta össze a landolásért felelős szakember a Perseverance előtt álló feladat nehézségét.

7 perc a légkör tetejétől a felszínig

A Föld és Mars közötti jelenlegi távolság miatt a rádiójelek fénysebességgel utazva 11,5 perc alatt érkeznek meg a szondától, azaz amikor hírt kapunk arról, hogy belépett a légkörbe, a valóságban már remélhetőleg épségben a felszínen van. Ezért a cikkben szereplő időpontok azt a magyarországi időt jelölik, amikor eljutnak hozzánk a rádiójelek az egyes landolási lépésekről.

landolási folyamatot megelőző első kritikus feladat a Föld és a Mars közti utazáshoz használt üzemanyagot, hajtóműveket és napelemeket tartalmazó egység (cruise stage) leválasztása, amire 21:38-kor kerül majd sor. Ezután a szonda készen is áll a leszállásra.

Várhatóan 21:48-kor a Perseverance-t és az Ingenuity helikoptert szállító kapszula 19 ezer kilométeres óránkénti sebességgel, 130 kilométeres magasságban lép be a Mars légkörébe. 53 másodperccel később a szonda rakétafúvókái aktiválódnak és korrigálják a szonda irányát, hogy pontosan a leszállóhelyre érkezzen meg. Eközben a hővédőpajzson lévő szenzorok adatokat gyűjtenek majd a Mars felső légköréről.

A landolási folyamat egyik legfontosabb lépése 21:52-kor következik be, amikor 12 kilométer magasan, 1500 kilométeres sebességgel haladva a szonda kinyitja szuperszonikus ejtőernyőjét. Ez, ha minden jól alakul, jelentősen lelassítja a kapszulát. 20 másodperccel később leválik a hővédőpajzs és a leszállóegységre szerelt radar, a Perseverance kamerái pedig elkezdenek adatokat gyűjteni a landolási helyről. A következő másodpercekben aktiválódik a felszínalapú navigációs rendszer, és meghatározza, hol található a legközelebbi biztonságos terület a landolási ellipszisen belül.

21:54-kor veszi kezdetét a leszállás legkockázatosabb szakasza. A leszállóegység maga mögött hagyja az ejtőernyőt, rakétafúvókái segítségével kitér útjából, és elkezd a kiválasztott leszállóhely felé ereszkedni. 50 másodperccel később, 20 méterrel a felszín felett kezdetét veszi a légidaru-manőver, amikor a rakétafúvókákkal felszerelt leszállóegység kábeleken leengedi a marsjárót a felszínre. Ahogy a Perseverance eléri a felszínt, elvágódnak az őt a leszállóegységgel összekötő kábelek, a leszállóegység pedig egy utolsó manőverrel biztonságos távolságba repül.

Ha a megelőző közel 7 percben minden rendben alakul, nagyjából 21:55-kor a Perseverance és a hasán utazó Ingenuity helikopter megérkezik a Jezero-kráterbe, és kezdetét veszi a marskutatás történetében úttörő küldetés. Ezután a szonda elkészíti első képeit a Mars felszínéről, és a felvételek talán még késő este eljutnak a Földre. A következő hetek a marsjáró rendszereinek és műszereinek beüzemelésével és tesztelésével, valamint az első felszíni gurulásokkal telnek majd, egy-két hónap múlva pedig megkezdődhet a szonda intenzív tudományos munkája és az Ingenuity helikopter repülési tesztprogramja.

Járvány, klímaváltozás, forradalmak – mindez csak három dermesztő arca annak a felbolydult világnak, ami ránk vár. Lesz még neki jó pár. Ha teheted, segítsd a munkánkat, mi megháláljuk a bizalmadat, és ebben a nagy zavarodottságban hitelesen, alaposan és közérthetően magyarázzuk el, hogy a legégetőbb kérdésekre milyen válaszokat adnak a sárgolyó legnagyobb elméi. Maradj velünk. Támogatom a Qubit szerkesztőségét!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten:

* * *
Az Energiahajó legújabb részében szakértőink arról vitáznak majd, hogy ki áll nyerésre Európa energiaellátásáért folyó harcban, és vajon milyen arcát fogja nekünk mutatni az orosz medve a következő években? Február 22-én, hétfőn 18:00-tól Facebook Live-on. Ne maradj le!