Snímky, videa i zvukové nahrávky z povrchu rudé planety v posledních dnech berou lidem svou tajuplnou krásou dech - ještě nikdy nic takového neviděli a neslyšeli. Pořizovat barevné snímky v dané kvalitě dokáže rover Perseverance díky 23 kamerám, rover si ale na Mars přivezl celou řadu dalších technických vychytávek. Dokáže monitorovat, jak vypadá planeta deset metrů pod povrchem, hledá vodu i organické molekuly. Otestuje také výrobu kyslíku z tamní atmosféry. Všechna tato zařízení na roveru o velikost osobního vozu napájí plutonium.

Rover přistává na Marsu

Minulý čtvrtek krátce před desátou večer středoevropského času dosedl rover Perseverance na rudou planetu do oblasti pojmenované Jezero. Jméno není náhodné, v minulosti zde skutečně bývalo jezero, do něhož ústila řeka. Fotografie je pořízena z nebeského jeřábu, který rover na Mars spustil na nylonových lanech. Kvůli řídké atmosféře ke zbrzdění pádu nepostačují padáky, nebeský jeřáb tak využívá k brzdění trysky.

pristani
Přistání roveru Perseverance v kráteru Jezero.
Foto: NASA/JPL-Caltech

Percy si s sebou přivezl laboratoř

Roveru se mezi vědci přezdívá Percy a na Mars si dovezl celou řadu vědeckých zařízení, některá na Marsu ještě nikdy nebyla. Zařízení Mastcam-Z je stereoskopická kamera. SuperCam je složená ze dvou výkonných laserů a čtyř spektrometrů a umožňuje na dálku identifikovat složení objektů, na které se podívá. MEDA je meteorologická stanice roveru. SHERLOC je první na Mars poslaný spektrometr pracující s ultrafialovým zářením. PIXL je naopak rentgenový spektrometr. MOXIE je prototyp zařízení, které má z oxidu uhličitého vyrábět kyslík. A konečně RIMFAX je radar schopný podívat se až deset metrů pod povrch Marsu.

ZaL TM A zenA na roveru Perseverance
Perseverance si s sebou veze řadu přístrojů.
Foto: NASA

Pozorovatel Mastcam-Z

Mastcam-Z je stereoskopická kamera schopná pořizovat nejen barevné snímky, ale i video. Má výkonný objektiv se zoomem a dokáže pořizovat fotografie o velikosti 1200 x 1600 pixelů. Systém je namontovaný na stožáru vozítka a poskytuje 3D pohled podobný tomu, co by viděly lidské oči. Okolí přitom zvládne sledovat ve viditelné, ultrafialové a infračervené části spektra. Úkolem zařízení proto není jen pořizovat dechberoucí snímky, ale odhalit i místa dopadů meteoritů. Je schopný také zkoumat denní i noční oblohu. Na vývoji zařízení se podílel tým stovky vědců. Jde o podstatně vylepšenou verzi zařízení Mastcam, kterým disponuje vozítko Curiosity, jež brázdí planetu od roku 2012.

Mastcam Z Flight Cameras
Mastcam-Z je stereoskopická kamera.
Foto: Malin Space Science Systems

Bystrozraký SuperCam

SuperCam je tvořena několika lasery a spektroskopy. Je určená pro analýzu hornin či nerostů tam, kam vozítko nedosáhne se zařízením SHERLOC, které je umístěno na jeho rameni. Přístroj se před spuštěním nejdříve zaměří na místo, které má analyzovat. Může být od vozítka vzdálené až sedm metrů. Následně dojde k vyslání laserového pulzu do místa menšího než jeden milimetr. Když laser zasáhne vybraný objekt, vytvoří se v místě plazma, což je extrémně horký plyn tvořený volně se pohybujícími ionty a elektrony. Spektroskopy SuperCam následně zanalyzují spektrum tohoto plazmatu a díky jeho charakteristice je stroj schopný říci, z čeho se daný objekt skládá. Každá látka má své specifické spektrum. Zařízení tak dokáže například identifikovat organické molekuly, které mohou být nepřímým důkazem existujícího či v minulosti vyhynulého života.

PIA24207 MarsPerseveranceRover SuperCam 20210120
SuperCam dokáže analyzovat objekty na vzdálenost až sedmi metrů.
Foto: NASA/JPL-Caltech

První fotografie z povrchu Marsu

První fotografii po přistání na Marsu pořídil Percy pomocí kamer HazCam, kterých je šest. Dvě jsou umístěné v zadní části roveru, čtyři v přední. Jejich úkol je navigační, tedy slouží k orientaci roveru v prostoru tak, aby se vyhýbal nebezpečným místům - těmi mohou být písečné duny nebo velké kusy kamenů. Kamery jsou schopné 3D pohledu, tudíž se vozítko dokáže díky nim pohybovat bezpečně i samo a nepotřebuje cestu konzultovat s vědci na Zemi. Kamery zároveň ale vědcům slouží při výběru místa, kde by měl rover provádět své experimenty pomocí zařízení SHERLOC a PIXL, která jsou obě umístěna na jeho rameni.

První fotografie z povrchu Marsu od roveru Perseverance.
První fotografie z povrchu Marsu po přistání roveru Perseverance.
Foto: NASA

Panoramatická fotografie

Panoramatickou fotografii pořídila dvojice kamer Navcam, která je umístěna na stožáru vozítka. Podobně jako šestice kamer HazCam slouží Navcam primárně k navigaci. Zařízení je schopné na dálku 25 metrů postřehnout objekt o velikost golfového míčku. Když se rover pohybuje po povrchu, velmi často se zastavuje, pořizuje snímky a následně vyhodnocuje, kudy vede pro něj nejbezpečnější cesta. Percy je co do rychlosti hlemýžď, přejet jedno fotbalové hřiště mu trvá víc než čtyřicet minut. Je ale schopný se v případě potřeby pohybovat zcela autonomně.

PIA24422 c1 3000 MarsPerseveranceRover LandingSiteView 20210218
Panoramatická fotografie pořízená zařízením Navcam.
Foto: NASA/JPL-Caltech

Muzikant Mezilis

Percy je první stroj, který lidem umožnil poslechnout si, jak zní Mars. S sebou si přivezl dva mikrofony. Jeden je umístěný v rámci zařízení SuperCam a jeho úkolem je detekovat zvukové vlny, které vzniknou po zásahu laseru vybraného objektu. Z analýzy vln lze odhadnout hmotnost. Kurióznější je ale příběh druhého mikrofonu umístěného na trupu vozidla. Stojí za ním hudebník Achilles Mezilis bez technického vzdělání. Rozhodl se, že by bylo super, kdyby si lidé mohli poslechnout, jak to zní na Marsu, a tak zkonstruoval mikrofon, nabídl ho NASA… a vědci mu vyhověli.

Mikrofon skutečně funguje a první nahrávku si lze už poslechnout. 

Zpracovaná fotografie nočního nebe

Dvojice kamer Navcam stojí i za tímto snímkem, který uhranul lidi po celém světě. Ve skutečnosti jde o snímek složený ze šesti různých fotografií. Nebe je na originálních snímcích zachyceno pouze částečně, a proto je na fotografii níže dotvořeno digitálně. Podobné krásné nebe lze vidět i ze Země, například ze Sahary.

Detektiv SHERLOC

SHERLOC se svým přítelem WATSONEM jsou hlavními hvězdami celého roveru. Jde o Ramanův spektrometr pracující v ultrafialovém spektru. Zařízení detekuje záření, které je rozptýleno kmity krystalické mřížky nebo kmity v molekule  zkoumané látky. Každá látka má svůj specifický podpis, a zařízení tak dokáže určit, o jaký objekt se jedná a z čeho se skládá. Spektroskop pracuje v součinnosti s ultrafialovým laserem. Zařízení SHERLOC dělá pomocníka WATSON, což je barevná kamera schopná pořizovat detailní snímky zkoumaných vzorků. Úkolem zařízení je pátrat po organických molekulách.

PIA23894 MarsPerseveranceRover SHERLOC 20200526
Zařízení SHERLOCK je hvězdou mezi vědeckými přístroji.
Foto: NASA/JPL-Caltech

Továrna na kyslík MOXIE

Krabička o velikosti automobilové baterie je prototypem, který má za úkol otestovat výrobu kyslíku na Marsu. Funguje stejně jako stromy. Z atmosféry Marsu nasává oxid uhličitý a následně jej pomocí elektrolýzy rozkládá na kyslík a oxid uhelnatý. Oxidu uhličitého je v atmosféře Marsu 96 procent, kyslíku pouze 0,13 procenta. Na Zemi je v atmosféře kyslíku 21 procent a oxidu uhličitého výrazně pod jedno procento. Pokud se zařízení osvědčí, počítá NASA s vysláním zařízení, které by mohlo být až stokrát větší. Výroba kyslíku bude důležitá pro pilotované lety: jednak se použije k dýchání, jednak jako palivo. Proto se měří i čistota jeho výroby. Oxid uhelnatý lze následně chemicky zpracovat na metan, který může též sloužit jako palivo.

PIA24202 MarsPerseveranceRover Moxie Testing 20210119
MOXIE funguje jako strom.
Foto: NASA/JPL-Caltech

Meteorolog MEDA

Na obrázku je meteorologické zařízení na vozítku Curiosity. Percy si ale s sebou na Mars přivezl obdobné, které se jmenuje MEDA. Stanice měří teplotu, směr a sílu větru. Zaměřuje se i na radiaci, která přichází ze Slunce - marsovská atmosféra ji nedokáže účinně odklonit jako ta zemská. Kromě zmíněného sleduje i vlhkost vzduchu a chování marsovského prachu. Právě prach má velký vliv na chemické procesy na Marsu a ve velkém ovlivňuje i tamní počasí.

ASCII   Kolor stitching | 87 pictures | Size: 18029 x 9233 | Lens: Standard | RMS: 1.70 | FOV: NA | Projection: Stereographic | Color: LDR |
MEDA sleduje počasí.
Foto: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Chemik PIXL

Dalším zařízením vybaveným spektrometrem a laserem je PIXL, který pracuje v rentgenovém oboru. Se svým laserem se dokáže zaměřit na objekt o velikosti zrnka soli a následně jej pomocí spektrometru zanalyzovat. Jeho cílem je hledat známky minulého života. Je velmi přesný a na to, co umí, i malý - jeho velikost odpovídá krabičce na oběd a váží necelých pět kilogramů. Na Zemi jsou zařízení o stejném výkonu obvykle o velikosti menšího mrazícího boxu a váží přes 200 kilogramů.

PIA24093 MarsRoverPerseverance PIXL OpenDustCover 20200922
PIXL je velmi přesný.
Foto: NASA/JPL-Caltech

Radista RIMFAX

Na snímku je anténa ve tvaru motýla, kterou používá radar RIMFAX. Umístěna je na spodní části roveru a jde o vůbec první radar vyslaný na Mars. Zařízení pomocí rádiových vln zkoumá Mars až do hloubky deseti metrů. Radar dokáže zachytit přítomnost vody, ledu nebo solí. Jde principiálně o stejné zařízení, jaké se na Zemi používá při mapování podzemních struktur na Antarktidě nebo v Arktidě. Rozlišení zařízení je v řádu centimetrů, dokáže proto rozlišit i jednotlivé kameny nebo meteority.

Rover Perseverance
RIMFAX pohlédne pod povrch Marsu.
Foto: NASA/JPL-Caltech

Pohon roveru

Percy sice jezdí jako šnek, ale spotřebu má jako Otesánek. Proto jej není možné napájet s využitím solárních panelů. Palivovou jednotkou roveru je MMRTG, což je válec o hmotnosti 45 kilogramů tvořený 32 kusy 150gramových pelet oxidu plutoničitého. Percy má skutečně jaderný pohon, který využívá izotop plutonia 238, jehož poločas rozpadu je 87,7 roku. Při radioaktivním rozpadu vyzařuje plutonium teplo, které následně Percy využívá jako zdroj energie. Tepelný výkon je kolem 2000 wattů, to je podobně jako u rychlovarné konvice. Ve filmu Marťan si hlavní hrdina topil právě s využitím plutonia. Zařízení stojí 75 milionů dolarů a dokáže sondu zásobovat energií nejméně 15 let.

Multi Mission Radioisotope Thermoelectric Generator for Curiosity
MMRTG použitý u vozítka Curiosity.
Foto: NASA

Peleta plutonia 238

Nepříjemné je, že vyrobit plutonium 238, na nějž jezdil ve známém filmu Návrat do budoucnosti i stroj času, není zrovna jednoduché. Získává se přeměnou z neptunia 237. Výroba je nákladná, plutonium 238 nelze vyrobit z paliva jaderných reaktorů ani z materiálu pro výrobu atomových bomb. Američané jeho výrobu proto zastavili v roce 1988 a sondy NASA aktuálně využívají zejména plutonium z Ruska, kterému už také dochází zásoby. V současnosti má NASA zásobu maximálně na tři sondy. Proto se aktuálně řeší výroba v Oak Ridge, kde by se mohlo od roku 2025 produkovat 1,5 kilogramu plutonia ročně.

Izotop plutonia 238
Peleta plutonia 238
Foto: Wikimedia / Department of Energy

Vrtulník Ingenuity

Percy nepřiletěl na Mars sám, vzal si s sebou i vrtulník Ingenuity. Atmosféra na Marsu je podstatně řidší než pozemská, a proto musel být vrtulník vybaven speciálními širšími vrtulemi. Přístroj zároveň nemůže kvůli nestabilnímu magnetickému poli planety využívat k navigaci kompas, nese proto zařízení sledující polohu Slunce. Helikoptéra je do velké míry autonomní, neboť ji vědci nejsou schopni efektivně řídit. Komunikace mezi Marsem a Zemí je zpožděná cca o 11 minut, neboť signál nedokáže danou vzdálenost překonat rychleji. Vrtulník je zajímavý tím, že byl sestaven z běžně dostupného hardwaru a běží na Linuxu. Jiný úkol než otestovat schopnost létat na Marsu pomocí vrtule ale nemá, neboť není vybaven vědeckými přístroji.

Mzc2NjM4NA 1280x720
Vrtulník Ingenuity
Foto: NASA/JPL-Caltech
Související