Proč mají lasery zasáhnout rover Perseverance?

Vizualizace roveru Perseverance.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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

Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

Prosím čekejte...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

8 komentářů ke článku “Proč mají lasery zasáhnout rover Perseverance?”

  1. Vaclav napsal:

    N Měsíci by měly být též francouzské koutové odražeče na ruských dvou Lunochodech, nebo se mýlím ?

  2. fero napsal:

    zdravim, pre vas mozno blba otazka, ale mna by zaujimalo, ako sa vrati laserovy luc na to iste miesto na zemi, sice je to len 2,5 sekundy ale za ten cas vzhladom na rotaciu a pohyb ci uz zeme alebo mesiaca, sa na to iste miesto nemoze vratit, ci? dik za odpoved

Zanechte komentář

Chcete-li přidat komentář, musíte se přihlásit.