Stručná odpověď na otázku z nadpisu zní: „Aby byla budoucí přistání na Marsu bezpečnější a abychom získali nějakou vědu.“ Že Vám tohle vysvětlení nedává smysl? Rover Perseverance patří mezi několik marsovských sond, které jsou vybaveny takzvanými retroreflektory alias koutovými odražeči. Ty samozřejmě nejsou v kosmonautice nic nového. Už v rámci programu Apollo dopravili astronauti na Měsíc taková zařízení. Vědci je navrhli, aby na ně mohli ze Země namířit laserem a měřit čas, který paprsku potrvá cesta k Měsíci a zpět. Věda tím získala přesná měření oběžné dráhy Měsíce i jeho tvaru včetně drobných změn vlivem zemské gravitace.

Buzz Aldrin z Apolla 11 nese dvě části experimentu EASEP (Early Apollo Scientific Experiments Package). V levé ruce má zařízení PSEP (Passive Seismic Experiments Package), v pravé pak panel s koutovými odražeči LR3 (Laser Ranging Retro-Reflector).
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Koutové odražeče z programu Apollo využívá věda dodnes, ale kromě toho vědci chtějí podobný výzkum posunout na novou úroveň a uskutečnit podobné experimenty na Marsu. Vozítko Perseverance, které má na Marsu přistát 18. února 2021 nese zařízení LaRA (Laser Retroreflector Array) o velikosti dlaně a menší verzi zvanou LaRRI (Laser Retroreflector for InSight) bychom našli na landeru InSight. Koutovým odražečem bude vybaveno i vozítko Rosalind Franklin, které má k Marsu vyrazit v roce 2022.

Koutový odražeč LaRA (Laser Retroreflector Array) na roveru Perseverance.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Ačkoliv v současné době nemáme v provozu žádné lasery pro takový výzkum Marsu, představují koutové odražeče jakýsi vklad do budoucna. S jejich pomocí budou moci vědci provádět přesná měření pozice vozítka na povrchu Marsu, ověřovat Einsteinovu obecnou relativitu a inženýři zase tyto údaje využijí pro zpřesnění budoucích přistání na Marsu.

„Koutové odražeče jsou lesklé bodové značky polohy,“ říká Simone Dell’Agnello z italského Národního institutu jaderné fyziky, který vedl vývoj všech tří koutových odražečů. Právě na institutu, kde pracuje, byla všechna tři zařízení postavena na objednávku Italské kosmické agentury. „Jelikož jsou jednoduché a bezúdržbové, mohou pracovat klidně celá desetiletí,“ říká Dell’Agnello. Koutové odražeče fungují jako odrazky na jízdních kolech – odráží světlo zpět do míst, odkud přišlo. Například LaRA na Perseverance vypadá jako kupole o průměru 5 centimetrů, na které jsou otvory o průměru 1,25 centimetru ukrývající skleněné buňky. V každé buňce jsou tři zrcadla vůči sobě otočená o 90°. Právě díky těmto zrcadlům se světelné paprsky vrátí vždy přesně ke svému zdroji.

Panel LR3 (Laser Ranging Retro-Reflector) zanechaný na Měsíci při misi Apollo 14.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

LaRA je mnohem menší než výše zmíněné lunární koutové odražeče. Ty první, které přivezly posádky misí Apollo 11 a 14 svými rozměry připomínaly spíše počítačový monitor a byly osazeny stovkou malých odražečů. Zařízení dopravené při misi Apollo 15 bylo ještě větší – bylo na něm 300 odražečů. Bylo to proto, že lasery musely od Země k Měsíci a zpět urazit vzdálenost zhruba 770 000 kilometrů. Při návratu na Zemi už byly tak slabé, že byste je pouhým okem určitě neviděli.

Oproti tomu LaRA na Perseverance a LaRRI na InSight jsou stavěné na odrazy z mnohem bližších zdrojů. To na první pohled nedává smysl, jelikož Mars je od Země vzdálený v maximu nějakých 401 milionů kilometrů. Jenže v tomto případě se nemá laserový paprsek vysílat ze Země – k tomu by byly potřeba ohromné odražeče. Místo toho se počítá s tím, že by byla příhodným laserem vybavena nějaká budoucí sonda, která bude kolem Marsu obíhat.

Koutový odražeč LaRRI (Laser Retroreflector for InSight) ze sondy InSight.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Takový orbiter by umožnil určit pozici koutového odražeče na Marsu velmi přesně. A jelikož bude Perseverance pohyblivým průzkumníkem, měli bychom k dispozici hned několik referenčních bodů. Pozici orbiteru by navíc bylo možné sledovat ze Země. Díky tomu by vědci mohli studovat Einsteinovu obecnou relativitu – podobně jako to dělali u lunárních odražečů. Oběžná dráha každé planety je ovlivněna působením hmotného Slunce na časoprostor v jeho okolí. „Takový výzkum je důležitý k tomu, abychom porozuměli tomu, jak gravitace ovlivňuje podobu naší soustavy i celého vesmíru a lépe pochopili účinky temné hmoty a energie,“ poznamenal Dell’Agnello

Princip fungování koutového odražeče.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

U landeru InSight, který na Marsu přistál 26. listopadu roku 2018, by taková měření mohla obohatit hlavní úkol mise – studium vnitřních struktur Marsu. InSight spoléhá na radiové vlny, s pomocí kterých detekuje droboučké rozdíly v rotaci planety. Z dat, která nám prozradí, jak se planeta „vrtí“, by vědci mohli konečně rozhodnout, zda je jádro Marsu tuhé či tekuté. Pokud by vědecký tým mohl využít i koutový odražeč, dosáhl by ještě větší přesnosti určení pozice, než s pomocí radiových vln. LaRRI také může určit, zda je pozice landeru stabilní, nebo zda se společně se svým podložím posouvá a jakým směrem. Z toho by vědci mohli usoudit, zda se kůra Marsu smršťuje, či rozpíná.

Koutový odražeč LaRRI (Laser Retroreflector for InSight) ze sondy InSight.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

A na závěr ještě zmíněná pomoc s přistáváním. Nemůže být sporu o tom, že dosednout na Mars, není lehké. Aby to rover Perseverance zvládl, je jeho mise vybavena novou technologií TRN (Terrain Relative Navigation), která během sestupu porovnává fotky z kamery s uloženými údaji o povrchových útvarech. Pokud počítač během sestupu zjistí, že sestava míří do nebezpečného místa jako jsou třeba srázy, bude možné udělat úhybný manévr.

Přistání je nejkritičtější fází celé mise a proto není nikdy od věci mít ji co nejvíce zálohovanou. Příští mise, které se budou řítit řídkou atmosférou rudé planety k povrchu, by mohly využít několika referenčních bodů z koutových odražečů – tato data by pomohla potvrdit, že systém TRN funguje správně. Navíc by s využitím odražečů mohlo být možné dosáhnout přesnosti přistání na centimetry. Ve chvíli, kdy budou desítky centimetrů rozhodovat o tom, zda sonda přistane u vědecky zajímavé geologické formace, nebo se zřítí z prudkého svahu, budou možná koutové odražeče hrát kritickou roli. „S laserovými měřeními se může otevřít nová kapitola průzkumu Marsu,“ uzavírá Dell’Agnello.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia23764-image2-16.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/apollo-astronaut-1041.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia24097-1041.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/apollo-laser-1041.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia22540-1041.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/Corner_reflector.svg/1280px-Corner_reflector.svg.png
https://upload.wikimedia.org/…/640px-Laser_Retroreflector_for_InSight_Image-33-full.jpg