WYZNACZANIE TRENDÓW W NAUCE: Dlaczego lądowanie na Marsie jest takie trudne?

Gdy 18 lutego świat wstrzymał oddech oglądając dramatyczne wejście w atmosferę Marsa, opadanie i lądowanie łazika Perseverance, mało kto zdawał sobie sprawę z tego, że sukces misji zależał od idealnego przebiegu i punktualności setek kluczowych zdarzeń, bez których bezpieczne lądowanie byłoby niemożliwe. Lądowanie na powierzchni Czerwonej Planety nie jest prostym zadaniem, o czym doskonale wiedzą uczestnicy poprzednich misji – niemal połowa z nich zakończyła się niepowodzeniem. Podczas lotu i lądowania wiele rzeczy może pójść nie tak. Jednym z głównych powodów jest nieprzewidywalność warunków panujących w marsjańskiej atmosferze w czasie przelotu statków kosmicznych.Lądowanie łazika Perseverance jest wydarzeniem szczególnym między innymi ze względu na wybór lądowiska – krater Jezero, który według Thomasa Zurbuchena, zastępcy administratora Dyrekcji Misji Naukowych w centrali NASA w Waszyngtonie, stanowi „najtrudniejszy teren na powierzchni Marsa wybrany jako miejsce lądowania w historii naszych lotów”, jak czytamy w informacji prasowej opublikowanej przez NASA. Nie byłoby to możliwe, gdyby nie nowe technologie opracowane przez agencję.

Amerykańska agencja kosmiczna przygotowywała się do tej chwili już od dłuższego czasu. Jennifer Trosper, zastępczyni kierownika projektu misji w należącej do agencji jednostce Jet Propulsion Laboratory (JPL), której wypowiedź została zacytowana w tym samym komunikacie prasowym, twierdzi: „Lądowania na powierzchni Marsa nie są wcale pewnikiem, ale my już od dziesięciu lat przygotowywaliśmy się do tego, by nasz łazik z powodzeniem wylądował i realizował swoje zadania”.Opublikowany na kanale JPL w serwisie YouTube film w przystępny sposób pokazuje, dlaczego to ryzykowne zejście naukowcy często określają mianem „siedmiu minut strachu”. „Bezpieczne dotarcie z górnej części marsjańskiej atmosfery na powierzchnię planety zajmuje około siedmiu minut”, wyjaśniła Swati Mohan, kierowniczka nawigacji, sterowania i kontroli misji Mars 2020. „Bezpieczne lądowanie łazika na Marsie wymaga precyzyjnego wykonania kilkuset działań”.

Wszystko to przy prędkości dochodzącej do 20 000 kilometrów na godzinę. „Aby bezpiecznie zredukować tak ogromną prędkość do zera w tak krótkim czasie, jednocześnie trafiając w niewielki cel na powierzchni, konieczne jest mocne zaciągnięcie hamulców – wymaga to jednak wielkiej ostrożności i kreatywności, a zarazem stanowi duże wyzwanie”, wyjaśnia NASA. „Co więcej, łazik Perseverance musi sobie radzić ze wszystkim samodzielnie. Podczas lądowania odebranie sygnału radiowego z Marsa trwa ponad 11 minut – oznacza to, że z chwilą, w której zespół odbierze informację o wejściu w atmosferę, łazik w rzeczywistości będzie znajdował się już na powierzchni planety. Z tego powodu został zaprojektowany w taki sposób, by być w stanie samodzielnie i autonomicznie przeprowadzić cały proces wejścia w atmosferę i lądowania”.

Powodzenie misji zależało od precyzyjnej realizacji kolejnych elementów procesu w zadanym czasie. Łazik Perseverance odrzucił elementy statku kosmicznego około 10 minut przed wejściem w marsjańską atmosferę, gdzie opory aerodynamiczne spowalniały jego błyskawiczne opadanie. Ze względu na fakt, że nawet niewielkie dziury mogły spowodować zejście z kursu, łazik odpalał niewielkie silniki manewrowe pozwalające na kontrolowanie opadania. Osłona termiczna spowolniła pojazd do prędkości wynoszącej 1 600 kilometrów na godzinę, co pozwoliło na rozwinięcie naddźwiękowego spadochronu. Dwadzieścia sekund później osłona termiczna oddzieliła się od łazika i spadła na powierzchnię – wtedy po raz pierwszy Perseverance miał kontakt z atmosferą Marsa. Bezpieczne lądowanie wymagało następnie odrzucenia spadochronu i wykorzystania rakiet. Na chwilę przed lądowaniem, prędkość opadania wynosiła około 2,7 kilometra na godzinę. Na około 12 sekund przed właściwym lądowaniem, łazik został opuszczony na linach, które zostały odcięte, gdy jego koła dotknęły podłoża.

Na szczęście ten niezwykle złożony, trwający 7 minut proces przebiegł pomyślnie – teraz czas na właściwą misję.