Łazik marsjański. Jak działał Opportunity i inni kosmiczni zwiadowcy?

W tym artykule:

1. Łazik księżycowy. Pierwszy był Łunochod
2. Łazik marsjański – co robi Perseverance?
3. Łazik marsjański – początki eksploracji Marsa
4. Łazik marsjański – Sojourner, Spirit i Opportunity
5. Łazik marsjański – jak jest sterowany?

Łazik planetarny, lub z angielskiego rover, to poruszające się urządzenie służące do eksploracji księżyców i planet Układu Słonecznego. Ta szumna nazwa odnosi się w tej chwili tak naprawdę do eksploracji jednego Księżyca oraz jednej planety – Marsa. Tylko w tych pozaziemskich lokalizacjach działały i wciąż działają łaziki. Każdy łazik wyposażony jest w szereg sensorów i kamer. Niektóre mogą też pobierać próbki gleby i poddawać je wstępnej analizie. Łaziki są jeżdżącymi, pozaziemskimi laboratoriami. Ich historia sięga 1969 roku, tego samego, w którym załoga Apollo 11 wylądowała na Księżycu.

Łazik księżycowy. Pierwszy był Łunochod

Pierwszym robotem, który miał wylądować na Księżycu, był radziecki Łunochod, teraz określany jako „łazik zero”. Niestety, nie dotarł na miejsce, ponieważ uległ zniszczeniu podczas nieudanego startu, do którego doszło 19 lutego 1969 roku.

Perseverance: rok na Marsie. Co udało się odkryć marsjańskiemu łazikowi NASA?

Od udanego lądowania na Czerwonej Planecie najnowszego łazika – laboratorium NASA, czyli Perseverance – mija rok. Przez ten czas robot wielkości SUV-a i jego przyjaciel, pierwszy marsjański...

Przed łazikami na Księżyc dotarli ludzie. Jednak już w listopadzie 1970 roku na Srebrny Glob trafił Łunochod 1, który przez 30 lat dzierżył tytuł najdłużej działającego łazika planetarnego. Pracował aż przez 11 miesięcy, co jest bardzo dobrym wynikiem. Szczególnie, jeśli weźmie się pod uwagę, że wszechobecny na Księżycu pył zmienia się pod wpływem promieniowania kosmicznego w plazmę, która wpływa destrukcyjnie na części mechaniczne.

Łunochod był stosunkowo dużą i bardzo masywną konstrukcją. Ważył ponad 750 kilogramów i przypominał balię na metalowych kołach. Jednak był ewidentnym przełomem w historii robotycznej eksploracji kosmosu. Jego misja miała trwać zaledwie trzy dni, trwała 11 miesięcy. Po wylądowaniu na terenie tzw. Morza Deszczów przejechał niespełna 200 metrów. Jednak to wystarczyło, by wysłać na Ziemię 26 zdjęć i dokonać analizy pobranych próbek księżycowego regolitu. Jego kolejna wersja – Łunochod 2 – przejechał po Księżycu aż 39 kilometrów.

Innym typem księżycowego łazika był LRV, czyli Lunar Roving Vehicle używany w trakcie trzech ostatnich misji programu Apollo do transportowania sprzętu oraz samych astronautów. Ten łazik nie był jeżdżącym laboratorium, lecz sprawnym czterokołowym pojazdem typu „buggy”. Podczas swojej ostatniej misji – Apollo 17 – pobił on rekord prędkości na Księżycu, osiągają 18 km/godz. Co ważne, za projektem rovera stał inżynier Mieczysław Bekker. To absolwent Politechniki Warszawskiej i żołnierz, który w 1942 roku przyjął propozycję Kanadyjczyków i przeniósł się do Ottawy, by opracowywać pojazdy opancerzone.

Łazik marsjański – co robi Perseverance?

Współczesna robotyczna eksploracja kosmosu to zaawansowane technologicznie misje i naszpikowane sensorami ruchome laboratoria, jak Perseverance („Wytrwałość”). Ten ogromny, porównywalny wielkością do SUV-a (wymiary 2,9x2,7x2,2 m), ciężki (1025 kg) łazik ma skupić się na życiu. Zarówno tym przeszłym, jeśli takowe na Marsie istniało, jak i przyszłym. Łazik bada Krater Jezero, bogate geologicznie środowisko, dawną deltę rzeki. To właśnie w takim miejscu najłatwiej natrafić na ślady ewentualnego życia.

Pierwsza panorama 360° z Marsa, do tego z dźwiękiem. Teraz możesz poczuć się, jak byś tam był

Łazik Perseverance NASA uchwycił zupełnie nową panoramę powierzchni Marsa. Tym razem w 360° i dźwiękiem świszczącego na Czerwonej Planecie wiatru. W ten sposób powstało nagranie pozwala...

Perseverance pobiera również próbki gleby, które mają zostać w przyszłości przetransportowane na Ziemię w ramach opracowywanej właśnie misji Mars Sample Return. Prowadzi również eksperymenty, których wyniki posłużą przyszłym marsonautom. Jednym z nich jest „MOXIE”. To eksperyment mający sprawdzić, czy z marsjańskiego dwutlenku węgla można wyprodukować tlen. Eksperyment poszedł pomyślnie, w kwietniu 2021 roku MOXIE wytworzył tlen.

Projekt urządzenia oparty jest o wcześniej skonstruowany tzw. MIP, czyli Mars In-situ propellant production Precursor. Został on stworzony dla odwołanej misji lądownika Mars Surveyor 2001. I tutaj dotykamy istotnej kwestii: rozróżnienia pomiędzy łazikami i lądownikami.

Łazik marsjański – początki eksploracji Marsa

Robotyczna eksploracja Marsa rozpoczęła się wraz radzieckim lądownikiem Mars 2, który w sierpniu 1972 roku rozbił się o powierzchnię Czerwonej Planety. Musiało minąć jeszcze kilka lat, nim na Marsie osiadły bezpiecznie lądowniki NASA Viking 1 i Viking 2. I chociaż przez wiele lat były to najbardziej udane misje marsjańskie, a sam program oceniono bardzo wysoko, to Vikingom brakowało jednego – możliwości poruszania się po Marsie. Bo lądownik, jak sama nazwa wskazuje, ma wylądować i na tym kończy się jego ruch. Bada otoczenie, analizuje próbki, przekazuje dane z sensorów i to byłoby na tyle.

Czy zdołamy przekształcić kiedyś Marsa w drugą Ziemię?

Obecnie istnieje kilka planów umieszczenia astronautów i osadników na Marsie. Ale jeśli naprawdę chcemy tam kiedyś zamieszkać, będziemy musieli przeprowadzić gruntowną transformację plan...

Lądownikiem była też sonda InSight, która osiadła na Marsie w listopadzie 2018 roku. To na potrzeby tej misji został wykonany tzw. kret, czyli penetrator mający wbić się pod powierzchnię planety. Niestety ,lądownik osiadł na warstwie regolitu nienadającej się do tego typu badań. Kret nie mógł wbić się na odpowiednią głębokość, a sam lądownik nie miał jak się przemieścić.

Łazik marsjański – Sojourner, Spirit i Opportunity

Dlatego optymalnym rozwiązaniem jest jednak łazik. Historycznie pierwszym łazikiem marsjańskim był niewielki, sześciokołowy Sojourner misji Pathfinder. Łazik miał wymiary 65x50x40 cm, ważył nieco ponad 10 kg i zasilany był panelami słonecznymi. Oddalał się od lądownika na zaledwie kilkanaście metrów, mimo to wykonał kilkanaście analiz chemicznych i przesłał ponad 550 zdjęć.

Posłuchajcie jak brzmi Mars!

Nie chodzi tu o znanego artystę o nazwisku Bruno Mars, a o nagrania wykonane przez łazika NASA Perseverance na powierzchni Marsa.

Dzięki niemu było już wiadomo, że aby poznać Marsa, należy badać go przy użyciu ruchomych robotów. Jednak na kolejne łaziki trzeba było zaczekać prawie 10 lat. W 2003 roku na Marsie wylądowały bliźniaki Spirit i Opportunity. Były znacznie większe niż Sojourner. Ich wymiary to 1,6x2,3x1,5 m a masa – 185 kg. Zaprojektowane i wykonane w Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA (JPL), miały pracować na Marsie zaledwie 90 dni. Jednak pracowały odpowiednio 3 i 15 lat. Dzięki nim poznaliśmy warunki panujące na Marsie, dowiedzieliśmy się dużo o procesach chemicznych i geologicznych panujących na planecie i uzyskaliśmy ogromną bazę zdjęciową.

Bliźniaki, a szczególnie najdzielniejszy łazik marsjański w historii, czyli Oppy (skrót od Opportunity) rozpoczęły też istną światową łazikomanię. Podstrona NASA, na której publikowano informacje przekazywane przez Oppy’ego, była najczęściej odwiedzaną podstroną agencji. A gdy panele łazika zostały przysypane piaskiem, co w konsekwencji doprowadziło do zakończenia misji w 2018 roku, tysiące ludzi z całego świata wysłało łazikowi wirtualne kartki z życzeniami powrotu do zdrowia.

Łazik marsjański – jak jest sterowany?

Wspomniane JPL jest głównym miejscem projektowania, wykonywania i dowodzenia misjami łazików NASA. Funkcjonuje w nim tzw. Mars Yard, czyli magazyn i tor marsjański, gdzie przechowywane są bliźniacze wersje łazików marsjańskich. Służą do rozwiązywania na Ziemi problemów, z jakimi stykają się łaziki na Marsie. Dzięki tym testom naukowcy wiedzą, jakie komendy wprowadzić, by rozwiązać problemy urządzeń pracujących na odległej planecie.

Chiński łazik przesłał pierwsze zdjęcie z Marsa i selfie z momentu lądowaniu

Panele słoneczne, robotyczne ramiona i anteny, a w tle rdzawy skalisty krajobraz. Tak wygląda pierwsza fotografia, jaką łazik Zhurong przesłał do centrum kosmicznego w Chinach.

Wszystkie łaziki marsjańskie, łącznie z nowoczesnym Perseverance, są sterowane z Ziemi. Właśnie dlatego poruszają się wyjątkowo wolno przemierzając dziennie po kilkanaście–kilkadziesiąt metrów. Jest to związane z czasem niezbędnym na przesłanie sygnału. W optymalnym ustawieniu Ziemi i Marsa, czas pomiędzy wysłaniem informacji z Marsa, a odebraniem przez łazika komendy z Ziemi, to minimum 15 minut. I to jeśli wszystko działa sprawnie. Gdy układ planet się zmienia, ten czas może się wydłużyć do kilkudziesięciu minut, a nawet godziny. Gdyby łazik jechał szybko, operator nie miałby możliwości zareagowania w sytuacji, gdy na ścieżce robota znalazłaby się niebezpieczna rozpadlina lub kamień.

W JPL opracowywane są jednak algorytmy sztucznej inteligencji, które, współpracując z ziemskim operatorem, miałyby pomóc w lepszym wytyczaniu trasy łazikom. Innymi pomocnikami będą kolejne wersje helikopterów marsjańskich, takich jak Ingenuity, które również będą mogły pomagać w wyborze optymalnej ścieżki. Bo wiele wskazuje na to, że zanim człowiek postawi nogę na Marsie, będzie to jeszcze przez długi czas jedyna planeta Układu Słonecznego zamieszkała wyłącznie przez roboty.