Již za několik dní pravděpodobně opustí naší planetu další z pokračovatelů úspěšných amerických landerů, které byly vyslány, aby přistály na povrchu Marsu a pomohly nám poodhalit tajemství této fascinující planety. Vůbec první úspěšné přistání sondy na Marsově povrchu se podařilo Američanům už 20. července 1976. Tehdy třiapůltunová laboratoř Viking 1 dosedla do cílové oblasti, do planiny zlata (Chryse Planitia). Tím započala jedna z nejvýznamnějších etap planetárního průzkumu, která v podstatě trvá do dnešních dnů. Na předešlé úspěchy bude mít možnost navázat také sonda InSight (Interior Exploration using Seismic Investigation, Geodesy and Heat Transport), která se tentokrát zaměří na geologický a seizmický průzkum Marsu a vědci si od ní slibují, že by mohla zodpovědět i některé důležité otázky ohledně vzniku terestrických planet včetně Země a jejího měsíce.

Sonda sestrojená firmou Lockheed Martin měla k Marsu vyrazit už v březnu 2016. Vinou přetrvávajících problémů na jednom z přístrojů, konkrétně seismometru, však agentura NASA start odvolala a poté odložila o celé dva roky. Ty uplynuly jako voda a už dnes 5. května by se mohla celá sestava i s landerem  InSight  konečně vydat na svou cestu. K Marsu vyrazí sonda z Vandenbergovy vojenské letecké základny na špici rakety Atlas V v konfiguraci 401. Pokud půjde vše podle plánu, měl by InSight urazit 484 milionů km a přistát 26. listopadu 2018 v oblasti Elysium Planitia, kde bude operovat možná i dva roky.

Trocha historie

InSight byl původně znám jako GEMS (Geophysical Monitoring Station). V roce 2010 byl jedním z 28 návrhů zajímavého programu Discovery, který stále pokračuje. V roce 2011 koncept postoupil do tříčlenného finále a obdržel 3 miliony dolarů na další vývoj. A o další rok později, tedy v srpnu 2012, byl nakonec vybrán a projekt dostal zelenou s počátečním rozpočtem 425 milionů dolarů. Samotná konstrukce započala v květnu 2014 a přesně za další rok začaly i generální testy, při kterých se poprvé podařilo odhalit i netěsnosti seismometru (SEIS). To vedlo k odložení původně plánovaného startu a také došlo k navýšení rozpočtu o dalších 150 milionů amerických dolarů. Laboratoř proudového pohonu (JPL) poblíž Pasadeny v Kalifornii, byla pověřena redesignem celého vakuového kontejneru přístroje SEIS a sonda se vrátila do továrny Lockheed Martin v Coloradu. Tento nepříjemný incident se neobešel bez kritiky celého programu a dokonce se uvažovalo, že se sonda úplně zruší.

Naštěstí k tomu nedošlo a 22. listopadu 2017 sonda InSight dokončila testování v simulovaných podmínkách (TVAC) a 23. ledna 2018 byly také nainstalovány a úspěšně otestovány solární panely. Zajímavostí je, že díky zdržení byl k landeru přidán druhý čip obsahující další jména lidí z celého světa, které se vydají k Marsu společně se sondou. InSight byl letos 28. února konečně přepraven zpět na základnu Vandenberg transportním letounem C-17, kde začaly poslední přípravy ke startu.

Projekt InSight zaměstnává vědce doslova po celém světě a nejen je. V týmu najdeme inženýry a pracovníky z mnoha oborů a institucí. Konkrétně z Francie, Německa, Rakouska, Belgie, Kanady, Japonska, Švýcarska, Španělska, Velká Británie a samozřejmě Spojených států. Jedná se tedy v podstatě o mezinárodní projekt. Vedoucím celé mise je Bruce Banerdt z JPL.

Poslání

Mise InSight se zaměří především na vnitřní strukturu Marsu a pokusí se objasnit procesy, které před miliardami let mohly utvářet terestriální planety a nejenom ty ve sluneční soustavě, ale také obdobné exoplanety u jiných hvězd. Primárním úkolem sondy tedy je studovat procesy, které utvářely Mars, a přitom se dostane také na Marsovské jádro. Lander InSight by měl definitivně odpovědět na otázku, zda-li je Mars stále geologicky aktivní planetou, či nikoliv. Sonda bude také monitorovat seizmickou činnost a měla by zjistit, jestli je rudá planeta jakkoli v tomto směru aktivní a zda zde dochází k marsotřesení, o kterém se již delší dobu pouze spekuluje. Marsotřesení však můžou vyvolat i dopady asteroidů různých velikostí, které občas dopadají na povrch planety. I tyto otřesy by měl být InSight schopen zaznamenat, pokud k nim v průběhu mise dojde. Sonda bude také schopna změřit množství tepla proudícího z nitra planety, odhadnout velikost jádra a zjistí v jakém stavu se nachází, zda v pevném nebo tekutém stavu. Pokud se to skutečně podaří, budou to první data tohoto typu z Marsu, které budeme mít k dispozici.

Sekundárním úkolem bude provést studii geofyzikálních vlastností, tektonické aktivity a vlivy dopadů meteoritů na povrch Marsu. Sonda bude také hledat projevy gravitačního působení marsovského měsíce Fobos. Celá mise InSight by mohla dokonce až zdesetinásobit přesnost informací, které máme o tloušťce kůry, viskozitě pláště nebo velikosti a hustotě jádra a seizmické aktivitě Marsu. Takové výsledky by byly doslova k nezaplacení. Tyto předpoklady, spolehlivě boří mýtus, který o sondě InSight dlouhodobě koluje. Tedy, že se jedná o stejnou sondu, jako byla Phoenix, pouze na „steroidech“.

Design

Pravdou je, že při konstrukci landeru InSight byl využit osvědčený koncept sondy Phoenix. Ta na Marsu přistála před deseti lety a na povrchu Marsu hledala v polární oblasti stopy vody. Osvědčený design byl použit zejména proto, aby se podařilo ušetřit. Lander InSight váží 360 kilogramů a s roztaženými panely měří 6,1 metrů na délku. O energii se tedy postará Slunce, které prostřednictvím solárních panelů bude dobíjet li-ion baterie o celkovém výkonu 450 W. Celá přístrojová sekce sondy je doslova nabita zajímavými přístroji, které ji právě nejvíce odlišují od jejího předchůdce, sondy Phoenix. Pozornost si zaslouží například zařízení HP³ neboli „krtek“, který by se mohl provrtat až 5 metrů pod povrch Marsu. Bedlivě sledovat se ale jistě vyplatí i výsledky přístroje RISE, který je na první pohled celkem nezajímavý, ale opak je pravdou. Pojďme si tedy jednotlivé přístroje v krátkosti představit:

SEIS
(Seismic Experiment for Interior Structure) – Nejznámějším přístrojem na palubě sondy je SEIS, což je velmi citlivý seismometr, dodaný Francouzskou kosmickou agenturou (CNES). Ten se bude snažit odhalit zmiňovaná marsotřesení a jiné vnitřní aktivity na Marsu, aby objasnil historii a strukturu planety. Bude také zkoumat, jak marťanská kůra a plášť reagují na dopady meteoritů a umí také detekovat gravitační projevy měsíce Fobos. Seismometr je podporován sadou meteorologických nástrojů pro charakterizaci atmosférických poruch, které by mohly ovlivnit experiment. Sada zahrnuje vektorový magnetometr, snímače teploty vzduchu, rychlosti a směru větru a také barometr.

HP³
(Heat Flow and Physical Properties Package) – Tento přístroj na měření tepelného toku a fyzikálních vlastností poskytlo Německé centrum pro letectví a kosmonautiku (DLR). Jde o samopenetrační tepelnou sondu, která se zavrtá až 5 metrů pod povrch Marsu, a je tak náležitě přezdívána krtek. Bude měřit množství tepelného toku v kůře Marsu a poodhalí nám termální historii rudé planety. Krtek za sebou potáhne jakýsi provaz, na kterém jsou každých 10 centimetrů nainstalována tepelná čidla, aby tak mohl přesně změřit podpovrchový tepelný profil. „Krtek“ je podporován infračerveným radiometrem měřícím povrchovou teplotu, založeným na radiometru MARA, který nese japonská sonda Hayabusa 2.

RISE
(Rotation and Interior Structure Experiment) – Je velmi přesný radiolokátor, který využívá metodu Dopplerova posunu (FDOA). Udávaná přesnost je 2 cm! Tento přístroj umožní precizní měření podélné nutace Marsu, které není možné provádět z oběžné dráhy planety. Přístroj tím naváže na obdobná měření, která již máme od sond Viking a Mars Pathfinder. Tato měření jsou „posledním dílkem skládačky“ k posouzení skutečné povahy jádra. Pomůže tedy vědcům určit jeho velikost a složení. To by mohlo pomoci i lépe pochopit všeobecné procesy vznikání terestrických planet.

TWINS
(Temperature and Winds for InSight) – Toto zařízení zkonstruované Španělským Astrobiologickým centrem (CAB), které spadá pod Španělskou národní radu pro výzkum, bude monitorovat počasí v místě přistání. Teplota vzduchu je měřena dvojicí citlivých snímačů typu PT1000 instalovaných na malé tyči, která odvádí snímač z jakékoliv tepelného ovlivnění přistávacího zařízení. Použití dvou termistorů instalovaných v různých vzdálenostech na táhlu umožňuje přesné měření teploty okolního vzduchu.

LaRRI
(Laser RetroReflector for InSight) – Je zpětný odražeč laseru, byl dodaný Italskou vesmírnou agenturou (ASI) a je umístěn na vršku landeru. Přístroj bude zajišťovat laserový kontakt s orbitálními sondami a to i po té, až mise InSight skončí a lander přestane zcela odpovídat. Měl by to být také jeden záchytný bod v zamýšlené geofyzikální síti Marsu.

IDA
(Instrument Deployment Arm) – Je menší robotická ruka, která umožní rozmístění přístrojů SEIS a HP³ z landeru na povrch Marsu. Osud této robotické paže je celkem zajímavý. Konstrukce totiž přímo vychází z obdobného nástroje, který měl být použit už na sondě Mars 2001 Surveyor. Tato mise byla později zrušena a robotická paže modifikována pro misi Phoenix a později i samotný InSight. Ve skutečnosti je konkrétně robotická paže IDA ta, která měla být původně použita na sondě Mars 2001 Surveyor.

Kamery IDC a ICC
(Instrument Deployment Camera) a (Instrument Context Camera) – Sonda bude mít k dispozici pár barevných kamer. První, IDC je umístěná na robotické ruce a bude schopna zobrazovat přístroje na landeru a jeho okolí, a to rovnou 45stupňovým zorným polem. Obě kamery používají 1024×1024 pixelový CCD snímač a liší se pouze použitím rozdílných typů čoček. Druhou kamerou je ICC (Instrument Context Camera) – Tato barevná kamera bude umístěná na spodní části landeru a bude přinášet svým širokoúhlým panoramatickým zorným úhlem 120° bezprostřední pohled na okolí sondy a rozmístění přístrojů v tomto zorném poli.

Čipy a cubesaty

InSight s sebou na Mars ponese také dva čipy se jmény lidí, kteří se mohli přihlásit skrze program zorganizovaný NASA. První z čipů obsahuje celkem 827 tisíc jmen. Po odkladu mise bylo však zorganizováno ještě druhé kolo sběru jmen, které mělo ještě o něco větší úspěch.  Na druhém čipu se podařilo nashromáždit dalších 1,6 milionu jmen a to dohromady dává více jak 2,4 milionu jmen, které budou po stovky, možná dokonce miliony let součástí této podceňované sondy. Zajímavostí je, že použité písmo je ve velikosti pouhé tisíciny šířky lidského vlasu. To však není vše. Raketa Atlas V společně s laboratoří Insight  vynese také dva experimentální cubesaty: Mars Cube One (MarCO). O těch jsme Vás nedávno informovali v tomto článku. Pokud se tedy vše podaří, budou to vůbec první družice tohoto typu a rozměrů, které se vydají za hranice zemské oběžné dráhy. Družice poletí k Marsu po vlastní trajektorii a budou „dohlížet“ na sondu InSight během manévrů EDL (vstup, sestup, přistání).  K zvládnutí mise však nejsou třeba a jedná se spíš o jakýsi bonus. Oba cubesaty jsou identické, o rozměrech 30x20x10 centimetrů a mají šanci nás překvapit.

Plán mise

Už jsme se blíže seznámili se sondou a zrekapitulovali známé informace. Teď už zbývá pouze podívat se na plánovaný harmonogram celé mise. Jak jsme si již řekli, cesta započne startem sondy na špici rakety Atlas V v konfiguraci 401. Čtyřka značí průměr aerodynamického krytu, který tedy má 4 metry. Nula znamená, že při této konfiguraci nebude použit jediný urychlovací stupeň a poslední číslo, v tomto případě tedy 1, určuje počet motorů na druhém stupni. Raketa bude netradičně k Marsu startovat z kosmodromu na Vandenbergově letecké základně.  Startovací okno se otevírá a zároveň k prvnímu pokusu o start dojde již 5. května 2018. Po oddělení nákladu od rakety nastane přeletová fáze k Marsu. Ta potrvá 6 měsíců a volně na ní naváže sestupová část, která započne zhruba 60 dní před samotným dosednutím landeru na povrch. V tomto stádiu mise dojde ke kalibraci a kontrole všech systémů sondy a pokud vše půjde podle plánu, laboratoř InSight přejde do nejtěžší fáze celé mise. Vydá se na povrch rudé planety.

Průlet marťanskou atmosférou potrvá zhruba 6 minut a nejen pro pracovníky NASA to bude opravdu dlouhých pár okamžiků. Přitom dojde ke stabilizaci sestupové sestavy. Maximální přetížení dosáhne 9,5 G. Na řadu přijde brzdící padák, který se otevře v 9 kilometrové výšce a jen o 15 sekund později dojde také k odhození tepelného štítu. V tu chvíli sestava bude klesat přibližně 123 m/s. Poté se vysune „podvozek“ landeru a aktivuje přibližovací radar. To už se zbývající část sestavy bude nacházet přibližně v 6 kilometrech a nadále klesat k povrchu Marsu. Necelý kilometr před dosednutím nastane další kritická fáze, při které se oddělí od zbytku brzdícího systému samotný lander, a to při rychlosti klesání 8 m/s. Pokud vše půjde dobře, o chvilku později dopadne sonda v pořádku do oblasti Elysium Planitia.

Věřme, že se průlet podaří a InSight úspěšně dosedne na povrch Marsu. Jako první se nechá usadit zvířený prach, to potrvá asi 15 minut, poté dojde nejdříve k zorientování sondy, rozložení solárních panelů a posléze i instrumentů za pomocí robotické ruky IDA a teprve pak započne práce, na kterou se všichni tolik těšíme. Věřím, že výsledky budou stát za to a opět se dozvíme další spoustu nových informací o světě, který lidstvo fascinuje už od pradávna. Držme tedy sondě InSigth palce a přejme jí šťastnou cestu k Marsu.

Zdroje informací:
http://spaceflight101.com/
https://mars.nasa.gov/insight/
https://en.wikipedia.org/
https://mepag.jpl.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://mars.nasa.gov/insight/multimedia/images/2018/seeking-how-rocky-planets-form
https://mars.nasa.gov/insight/…/mars-insight-lander-with-solar-panels-open
https://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA22206.jpg
https://mars.nasa.gov/insight/multimedia/images/
https://mepag.jpl.nasa.gov/meeting/2012-10/10_2012-1004_MEPAG.pdf