Začátek 21.století přinesl obrovský rozmach jednoho typu satelitů zvaných Cubesaty. Umožnila to výrazná miniaturizace kdysi rozměrných komponentů a vůbec všeobecný rozvoj výpočetní techniky. Díky němu mohou cubesaty využívat též běžně komerčně dostupné mikroprocesory a další součástky, které srážejí cenu na takovou úroveň, že si výrobu cubesatu mohou dovolit jednotlivé univerzity, případně movitější nadšenci do kosmické techniky. Rovněž operační nasazení cubesatů se už neomezuje jen na nízkou oběžnou dráhu. Jsou připravovány projekty, které opustí relativně bezpečný prostor v blízkosti naší matičky Země a vrhnou se dále do vesmíru. Měsíc, asteroidy, librační centra nebo dokonce planety naší Sluneční soustavy, to všechno jsou lákavé cíle. Vývoj technologií dostoupil do té fáze, že umožní dosáhnout těchto cílů i za pomoci malých cubesatů, což bylo před několika lety čiré sci-fi. My se v dnešním článku zaměříme na dva projekty cubesatů, majících v hledáčku Mars.

Časová kapsule k Marsu

Pod tímto podivným názvem se skrývá studentský projekt, který chce k Marsu poslat malé pouzdro, respektive tři pouzdra, zakončící svoji pouť  na jeho povrchu. Celá koncepce souvisí s neobvyklým sháněním prostředků na tuto misi.

To, že sondy renomovaných kosmických agentur nabízejí už drahnou dobu možnost umístit vaše jméno na malém paměťovém čipu kosmických sond, je poměrně známá a fanoušky kosmonautiky hojně využívaná možnost, jak se dostat alespoň symbolicky do vesmíru. Projekt „Time Capsule to Mars (TC2M)“ vám umožní odeslat rovnou vámi pořízenou fotografii (klidně i sebe sama), audio nahrávku, krátké video nebo vlastní literární pokus, zapsaný v textovém editoru. Narozdíl od agentur to ovšem nebude zadarmo. Bude vás to stát 99 centů čili necelý dolar. Aby mohla mise být realizována, potřebuje Emily Briere, zakladatelka projektu, vybrat 25 miliónů dolarů. Pokud vezmeme objemy sháněných prostředků na současné světové start-up projekty, je vcelku reálná šance, že by se jí mohlo tento balík peněz podařit shromáždit.

Projekt by měl být realizován během pěti let.  Využívat bude technologie, o kterých už jsme vás informovali v předchozích článcích o cubesatech. Jako pohon mu poslouží malý iontový motor, pro komunikaci by měl využít nafukovací anténu. Po příletu k Marsu by dále zpomaloval až

pod rychlost nutnou k udržení na martské orbitě. Při průchodu atmosférou většina částí cubesatu shoří, ovšem přežije právě ona paměťová jednotka s daty přispěvatelů. Je totiž vyrobená ze speciálního křemenného skla (quartz glass storage) odolávajícího i relativně vysokým teplotám. Tuto technologii představila v roce 2012 společnost Hitachi, která jí dále rozvíjí, zlepšuje možnosti zápisu a čtení a tím i objem zapsaných dat.

Emily Briere doufá, že paměťové médium naleznou na povrchu Marsu budoucí kolonisté. TC2M se může pyšnit podporou takových společností jako Aerojet Rocketdyne, Boeing, Lockheed Martin, Draper Laboratory, Deep Space Industries a ATK. K projektu se díky tomu přihlásilo i několik známých tváří, například bývalý astronaut z projektu raketoplánu Charles Precourt (dnes viceprezident ATK), jenž prohlásil:“Na Time Capsule to Mars budu mít fotky mých dětí i vnoučat.“
Pokud se i vy chcete zapojit do projektu a odeslat něco vlastnoručně stvořených digitálních dat na Mars, stačí se přihlásit na webu projektu www.timecapsuletomars.com

Fobos-Grunt po cubesatsku

Podle názvu kapitoly se dá vcelku dobře odvodit, jaký cíl si stanovila druhá mise, o které se dnes zmíníme. Tato mise je výrazně ambicióznější než výše popisovaná. Nechce se pokusit o nic menšího, než o dopravu vzorků z Marsova mohutnějšího měsíce na Zemi. Narozdíl od neúspěšné ruské sondy Fobos-Grunt, ji má pod palcem NASA, konkrétně Laboratoř proudového pohonu (Jet Propulsion Laboratory –  JPL).

10 kg těžká sonda se bude skládat ze dvou cubesatů velikosti 3U (1U = krychle o hranách 10 x 10 x 10 cm). Jeden se bude starat o pohon a druhý o odběr vzorků. Už skoro tradiční iontový motor tentokrát na palubě sondy nebude. O potřebný tah se postará sluneční plachta, jejíž správné natáčení budou zajišťovat nanoovladače.

Současným meziplanetárním sondám trvá cesta k Marsu přes 200 dní. Solární plachta bude potřebovat několik let. Ploužit se k Marsu bude mimořádně úsporným způsobem s využitím libračních center (Lagrangeových bodů), což jsou místa, kde se vyrovnává vzájemné gravitační působení těles. Podobným způsobem by se dalo cestovat od jedné planety ke druhé, jak naznačuje schéma meziplanetární superdálnice (viz. obrázek).

Po příletu k Marsu zakotví na jeho oběžné dráze a bude stíhat měsíc Phobos. Na něm pak  provede odběr vzorků. Patrně použije zmenšenou podobu některé z technologií, které byly k odběrům vzorků na kosmických tělesech využity. V úvahu přichází robotická lopatka nebo přilnavý povrch či kombinace obojího.

Vzhledem k tomu, že úniková rychlost z Phobosu činí asi 10 m/s, sonda si nemůže dovolit na něm přistát, neboť sluneční plachta je k následnému startu a odpoutání se nevhodná, jelikož nedokáže vyvinout dostatečný tah. Sonda si tedy musí poradit jinak. K Phobosu se přiblíží po hyberbolické dráze. Teď se dostáváme k ozřejmení důvodu, proč se sonda skládá ze dvou cubesatů.  Mezi oběma je pružina a lanko. Při maximálním přiblížení pružina odběrnou část odpálí k povrchu a lanko ji zase odtáhne s už odebranými vzorky.

Přesun mezi Marsem a Zemí proběhne podobně jako cesta od Země k Marsu, opět přes librační centra. Cubesat nebude disponovat tepelným štítem a tak si vzorky z Phobosu vyzvedne na nízké oběžné dráze Země zřejmě Mezinárodní kosmická stanice ISS.

JPL se v cubesatech zhlédla a tak s nimi spřádá další podobně smělé plány. Možné je, že jednoho dne se nad Marsem rozvine podobná síť, jakou disponuje NASA v podobě geostacionárních komunikačních družic TDRS nad Zemí, pomocí nichž může být v neustálém kontaktu s ISS, loděmi i satelity na nízké oběžné dráze. Na Marsu by takové služby mohly zajišťovat tři cubesaty na areostacionární dráze a jeden až dva na nízké polární oběžné dráze (viz. obrázek). S družicemi, sondami na povrchu a vozítky by komunikovaly v rádiových vlnách pásma UHF a se Zemí pak pomocí laserové komunikace, která se aktuálně začíná díky své mnohonásobně vyšší přenosové rychlosti prosazovat.

Možná je i varianta, že se některé cubesaty podívají k Marsu jako přívažek větších sond, podobně jako se nyní dostávají jejich bratříčci na oběžnou dráhu Země.

Zdroje informací:
http://www.space.com/
http://www.gizmag.com/
http://www.lcpm10.caltech.edu/
http://h2m.exploremars.org/

Zdroje obrázků:
http://www.timecapsuletomars.com/wp-content/uploads/Time_Capsule_To_Mars_spacecraft_approaching_Mars_image_credit_MIT.jpg
http://www.space.com/images/i/000/040/226/original/time-capsule-to-mars02.jpg?1403589002
http://4.bp.blogspot.com/-rf-QtBqWLX0/UKb4yvGbqNI/AAAAAAAACxg/m3Ln3lLNmk4/s400/Hitachi+Quartz+Glass+storage+-+16-11-2012+LHDEER.jpg
http://images.gizmag.com/hero/cubesats-phobos-3.jpg
http://images.gizmag.com/gallery_lrg/cubesats-phobos-4.jpg
http://images.gizmag.com/gallery_lrg/cubesats-phobos-0.jpg