Curiosity poznaje Marsa już od 12 lat

Dwanaście lat temu NASA dostarczyła swoje sześciokołowe laboratorium naukowe – łazik Curiosity, używając plecaka odrzutowego na powierzchnię Marsa.

Misja łazika Curiosity świętuje swoją dwunastą rocznicę na Czerwonej Planecie, gdzie sześciokołowy naukowiec nadal dokonuje wielkich odkryć, wspinając się na podnóża marsjańskiej góry. Pomyślne znalezienie się na Marsie to nie lada wyczyn, ale 5 sierpnia 2012 roku misja NASA poszła o kilka kroków dalej, lądując przy użyciu nowej, śmiałej techniki – manewru podniebnego żurawia.

Robotyczny plecak odrzutowy dostarczył Curiosity do miejsca lądowania i opuścił go na powierzchnię za pomocą nylonowych lin, a następnie przeciął liny i odleciał, aby przeprowadzić kontrolowane lądowanie awaryjne, bezpiecznie poza zasięgiem łazika.

Jak tłumaczą inżynierowie NASA, Curiosity był zbyt duży i ciężki, aby wylądować tak, jak jego poprzednicy – otoczony poduszkami powietrznymi, które odbijały się od powierzchni Marsa. Technika ta zwiększyła również precyzję, prowadząc do mniejszej elipsy lądowania.

Podczas lądowania Perseverance, najnowszego łazika marsjańskiego NASA, w lutym 2021 roku, technologia dźwigu podniebnego była jeszcze bardziej precyzyjna – naukowcy wykorzystali nawigacją względną terenu, co umożliwiło łazikowi wielkości samochodu na bezpieczne wylądowanie na starożytnym dnie jeziora, pełnym skał i kraterów.

Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA było zaangażowane w lądowania pojazdów na Marsie od 1976 roku, kiedy to współpracowało z Langley Research Center w Hampton w Wirginii nad dwoma stacjonarnymi lądownikami Viking, które wylądowały przy użyciu drogich silników.

Podczas lądowania misji Mars Pathfinder w 1997 roku, JPL opracowało nowe rozwiązanie – lądownik zwisał ze spadochronu, wokół niego nadmuchiwała się grupa gigantycznych poduszek powietrznych. Następnie trzy dysze, umieszczone między poduszkami powietrznymi, a spadochronem, zatrzymywały statek kosmiczny nad powierzchnią, robot otoczony amortyzacją spadał z około 20 metrów na powierzchnię Marsa, odbijając się wiele razy – czasami nawet na wysokość 15 metrów zanim by się zatrzymał.

Zadziałało to tak dobrze, że NASA wykorzystała tę samą technikę do lądowania łazików Spirit i Opportunity w 2004 roku. Jednak w tamtym czasie na Marsie było tylko kilka miejsc, w których inżynierowie mieli pewność, że statek kosmiczny nie napotka elementów krajobrazu, które mogłyby przebić poduszki powietrzne lub spowodować niekontrolowane staczanie się ze wzniesień.

Naukowcy stwierdzili również, że poduszki powietrzne nie byłyby również odpowiednie dla łazika tak dużego i ciężkiego jak Curiosity. Jeśli NASA chciała lądować większymi statkami kosmicznymi w bardziej ekscytujących naukowo miejscach, potrzebna była lepsza technologia.

Na początku 2000 roku inżynierowie zaproponowali koncepcję „inteligentnego” systemu lądowania. Pojawiły się nowe rodzaje radarów, które zapewniały odczyty prędkości w czasie rzeczywistym – informacje, które mogły pomóc statkom kosmicznym kontrolować opadanie. Nowy rodzaj silnika mógłby zostać wykorzystany do kierowania statku kosmicznego w określone miejsca, a nawet do zapewnienia mu siły nośnej, kierując go z dala od zagrożenia. W ten sposób powstał plan kosmicznego plecaka odrzutowego, który miałby zostać umieszczany nad łazikiem, unosić go i następnie opuszczać jak dźwig na powierzchnię.

Inżynierowie chcieli zachować jak największą odległość między powierzchnią Marsa, a tymi silnikami. Oprócz wzniecania odłamków, silniki lądownika mogłyby wykopać dziurę, z której łazik nie byłby w stanie wyjechać. Podczas gdy w poprzednich misjach wykorzystywano lądownik, który mieścił łaziki i przedłużał rampę, po której mogły się one staczać, umieszczenie pędników nad łazikiem oznaczało, że jego koła mogły dotknąć bezpośrednio powierzchni, skutecznie działając jako podwozie i oszczędzając dodatkowy ciężar związany z zabraniem ze sobą platformy lądowniczej.

Naukowcy nie byli jednak pewni, jak unosić duży łazik na linach, by nie kołysał się w niekontrolowany sposób. Problem ten został rozwiązany w przypadku dużych helikopterów transportowych na Ziemi (zwanych dźwigami podniebnymi), zdali sobie sprawę, że plecak odrzutowy Curiosity musi być w stanie wyczuć kołysanie i kontrolować je. Zdaniem badaczy koncepcja ta może zostać wykorzystana w większych statkach kosmicznych i nie tylko na Marsie, ale także w innych miejscach Układu Słonecznego.

Emil Gołoś