Vážení čtenáři. Velice nás těší váš zájem o dění na Marsu. Pochopitelně i my v redakci sledujeme s napětím každý další krůček vozítka Perseverance. Rozhodli jsme se pro jistotu vytvořit seriál, který postupně pokryje dění kolem tohoto vozítka i jeho úžasného technologického demonstrátoru, vrtulníčku Ingenuity. U ostatních sond jsme vždy přinášeli ohlédnutí za tím, co zajímavého se dělo a budeme v tom pokračovat, což se týká nejen Curiosity, ale i dalších. V případě sondy Perseverance (česky Vytrvalost) však cítíme, že jsme svědky něčeho ještě většího – výzkumu, který vstoupí do dějin přelomovými kroky, jako je test helikoptéry na jiném tělese Sluneční soustavy, nebo odběr vzorků, které by měly být v budoucnu zkoumány v pozemských laboratořích. O hledání stop dávného života ani nemluvě. Seriál pro vás bude psát více redaktorů. Věříme, že o to zajímavější bude pro nás všechny.
Vytrvalost jako hrdý nástupce Zvídavosti
Už v první dekádě druhého tisíciletí začaly vznikat obrysy pojízdné marsovské laboratoře. A to vše v éře úspěšných marsovských roverů Spirit a Opportunity. Ale nešlo to jinak. Vývoj tak složitého pokročilého vozítka, jakým je Curiosity (česky Zvídavost), trvá roky, ba spíše přímo desetiletí. V NASA už mají dost zkušeností, a tak se vždy zhruba za pět až osm roků narodí nové, stále dokonalejší zařízení pro průzkum povrchu Marsu.
Zdroj: NASA/JPL-Caltech, http://mars.nasa.gov/
Když jsme se dozvěděli, že rover o hmotnosti bezmála jedné tuny bude nutné dopravit na povrch pomocí létajícího jeřábu, vyznělo to jako šílenost. Pokud si to nedokážete představit, ale zažili jste diskuze o tom, že je nemožné přistávat s raketami, tak zhruba víte, o jak neuvěřitelný nápad se tehdy jednalo. A když se jej podařilo v srpnu 2012 bezchybně použít k přistání Curiosity v kráteru Gale, byli fanoušci i inženýři v NASA u vytržení.
Na odkazu této dodnes stále funkční mise pak mohl navázat „svatý grál“ výzkumu Marsu. Zkonstruování podobného vozidla, které bude vybaveno ještě dokonalejšími přístroji, a navíc odebere vzorky, které budou v budoucnu dopraveny na Zemi. Tak se zrodila Perseverance.
Mise začíná
Jak už jsme si řekli, samotná mise se rodí mnoho let předtím. Některé díly stačilo zrecyklovat z vývoje Curiosity. Jinde stačilo jen být trochu odvážnější a přístroje vylepšit (okamžitě vás asi napadnou zoomovací barevné panoramatické kamery na stožáru, ale takových drobných vylepšení jsou desítky). Tak či onak platí, že Perseverance se rodila téměř osm let. Startovací okno v červenci 2020 se naštěstí stihlo a jako bonus se podařilo něco tak neuvěřitelného, jako přidání prvního testovacího vrtulníku Ingenuity na břicho vozítka.
Přistání 18. února 2021 máme nyní všichni ještě v živé paměti, ale třeba si tento článek někdo otevře až po mnoha letech. Proto vás s hrdostí na celou naši redakci můžeme odkázat na dosud nejúžasnější přistávací manévr v dějinách výzkumu Marsu. Sledovali jsme jej v živém textovém přenosu, informovali na sociálních sítích, vysílali na Mall.TV a náš duchovní otec a šéfredaktor byl u toho spolu s výborným popularizátorem kosmonautiky na hvězdárně v Brně.
Už předchozí přistání Curiosity proběhlo velmi podobně. Především tehdy poprvé byl i sestup atmosférou řízen pomocí odhazování zátěží a korekčních motorků. Ale sestup Perseverance byl oslavou kosmické navigace. Již několik týdnů před přistáním byla provedena poslední korekce dráhy, protože se ukázalo, že sonda je přesně tam, kde ji chceme mít a nebylo třeba dalších korekcí těsně před příletem. Perseverance si sama při přistání určila, kdy bude nejlepší otevřít padák, žádný předem naprogramovaný manévr.
Po odhození tepelného štítu přišel první z vrcholů. Vozítko si samo snímalo povrch pod sebou, aby bylo možné vybrat nějaké bezpečné místo k přistání, což se povedlo s neuvěřitelnou přesností. Po oddělení od ochranného krytu přišel vzorový úhybný manévr stranou a samotné dosednutí pomocí vznášejícího se jeřábu, pod kterým se rover pohupoval na třech lanech. Zbytek už dobře známe. Vozítko dosedá, lana se přesekávají, létající stupeň mizí pryč a tříští se o povrch. Kamery Perseverance rychle dokumentují okolí a posílají první snímky na sondu Mars Reconnaissannce Orbiter, která vše nejen sledovala svým dalekohledem, ale i přenášela datové balíčky k nám na Zemi. S odstupem něco málo více jak jedenácti minut vybuchuje část Zeměkoule nadšením. To dorazil signál o dosednutí na povrch. Mise začala.
První měsíc na povrchu
Když začaly přicházet první snímky z místa přistání i videa samotného náročného přistávacího manévru, docházela nám slova. Přesto jsme se pokoušeli vám první dojmy a snímky přinášet co nejdříve to bylo možné. S hrdostí na inženýry NASA, s radostí z toho všeho jsme sdíleli společnou radost z dobře vykonané věci.
Další týden po přistání byla už taková klasika. Podrobné nasnímání okolí, testy mechanických částí, jako jsou kola a robotická paže. Kamery Perseverance nás nepřestávaly udivovat. Snímky byly ještě lepší než naše očekávání. Fantastické okolí dotvářelo tu mozaiku nových emocí a zážitků.
Trochu dříve, než tomu bylo u Curiosity se dala Perseverance do pohybu. Nejprve jen ladně zacouvala a po otočce popojela, aby vzápětí každý další marsovský den urazila desítky metrů, především směrem k severu a pak i k východu. Mohlo se zdát, že to znamená jediné, časem se pojede na sever, objede se méně bezpečná oblast a vydáme se k nánosům usazenin v bývalé říční deltě asi kilometr na západ. Ale kdepak. Ve skutečnosti to byl jen podrobný průzkum okolí s jasným záměrem, který byl odhalen až 23. března večer na tiskové konferenci k vrtulníku Ingenuity.
Mezitím probíhaly další důležité testy. Snímání kamerou SuperCam na úplném vrcholu kamerového stožáru. Dále střílení laserem na blízký kámen Máaz, o němž jsme se díky tomu dozvěděli, že je složen z minerálů typických pro sopečné horniny. Vtip je ten, že i když to nyní víme, stále není jasný původ těchto světlých kamenů v podloží. Jde o usazeniny sopečného materiálu, který sem byl donesen v dávné minulosti, nebo jde o skutečné sopečné vyvřeliny? Uvidíme až v budoucnu. Každopádně místo přistání v kráteru Jezero je dosud geologicky nejzajímavější lokalitou.
Poslední týden přinesl důležité události, jako odhození krytu mechanismu pro sběr a ukládání vzorků nebo odhození ochranného krytu Ingenuity. Sběrný systém je ukryt na spodní straně vozítka a pro manipulaci se vzorky a s trubičkami by nebyl prostor. Víko tohoto systému je ale už jen kusem odpadu na povrchu Rudé planety a to je v tomto případě dobrá zpráva. Zajímavostí bylo, když pak o několik dnů později bylo skoro na stejném místě odhozeno i víko chránící helikoptéru. Tím se dostáváme do žhavé přítomnosti, ve které tento článek vzniká.
Vynalézavost vstupuje na scénu
V následujících týdnech se bude nejvíce skloňovat jméno vrtulníčku Ingenuity (česky Vynalézavost). Podrobněji se o něm rozhovoří kolega v příštím dílu. Ale vzhledem k tomu, že v úterý 23. 3. 2021 večer našeho času proběhla tisková konference, máme pár důležitých novinek, které dosud nebyly známy. Pojďme si je přehledně shrnout.
V první řadě bylo prezentováno, abychom při každém pohledu na tento úžasný stroj mysleli na to, jak moc je odlišný od běžné sondy, které poletují vesmírem, nebo byly kdy dopraveny na jiné těleso. Jde o testovací prototyp, takže nemůžeme čekat více, než test, zda je možné létat na Marsu. Ovšem případný úspěšný let by byl něčím mimořádným.
Zkusme to přirovnat k prvnímu letu motorového stroje těžšího než vzduch bratří Wrightů, který se vznesl 17. 12. 1903. Na počest tohoto letu umístili inženýři kousíček látky z letounu Wright Flyer 1 nad rotorovou část Ingenuity (ze spodní části solárního panelu). Toto letadlo je legendou, byť šlo také jen o technologický experiment. Část tohoto stroje letěla už na Měsíc v modulu Eagle Apolla 11.
"We are very proud to honor that experimental aircraft from long ago, by carrying a small piece of fabric on Ingenuity."@NASAJPL chief engineer Bob Balaram explains how the #MarsHelicopter carries a small piece of the Wright Brothers' original Flyer 1: pic.twitter.com/S7S3pBbJbt
— NASA (@NASA) March 23, 2021
Vzhledem k tomu, že jde o první test podobného zařízení na Marsu, bude se postupovat velmi obezřetně. Jen samotné vyložení a přípravy vrtulníčku zaberou deset dní. Testovací let pak očekáváme po 8. dubnu.
Perseverance se nyní přesune do místa vybraného pro testovací let. To je mimochodem poblíž místa přistání, jen asi 15 metrů na sever. Výhodou tohoto místa je velmi bezpečný terén a možnost prozkoumat jej do nejmenších detailů. Během toho, jak se Perseverance přesouvala nejdřív na sever a pak kousek k východu, pořizovala snímky této oblasti, takže známe každý detail, každý malý kamínek, který se zde nachází.
Připomeňme, že jakmile bude Ingenuity vyložen, nastane napínavá fáze (alespoň tak byla prezentována), protože v tom okamžiku musí Perseverance popojet pryč alespoň pár metrů, a to nejpozději do 25 hodin. Na solární panel musí dopadat sluneční záření dříve, než by se vybily jeho vlastní akumulátory. Vrtulníček totiž vydrží maximálně jednu marsovskou noc a pak se musí nabít (akumulátory jsou samozřejmě chráněny vlastním elektrickým vyhříváním).
Proces vyložení trochu připomíná narození dítěte. Nyní je Ingenuity propojen s vozítkem, jako dítě s matkou pupeční šňůrou, ale po dosednutí na povrch už bude odkázán jen na své palubní akumulátory a ty se budou nabíjet z fotovoltaických článků.
Perseverance pak odcouvá do bezpečné vzdálenosti. Mělo by to být 100 metrů, protože bezpečnost vozítka zůstává na prvním místě, ale nyní jsme se dozvěděli, že to bude 60 metrů východně od testovací oblasti. První let vrtulníku bude následovat až poté, co bude ověřena funkčnost motoru (točení vrtulí bez pokusu o vzlet). Ingenuity při prvním letu vystoupá do výšky tři metry. Bude snímat povrch rychlostí 30 snímků za sekundu a pokusí se o otáčení na místě. Po 3s visení přistane opět v místě startu. Místo vzletu a přistání má rozměr 10 metrů a letová zóna směřující na sever je dlouhá 90 metrů.
Pro testy je vymezeno časové okno v délce jednoho měsíce (30 dnů). Jde o technologický demonstrátor a více není třeba. Mnohem důležitější je následný výzkum robotem Perseverance. Všichni jsou samozřejmě zvědavi, jak se Ingenuity vypořádá s nízkými nočními teplotami a marsovskou atmosférou. Neočekávají se problémy s větrem. Počasí už bylo prozkoumáno a poryvy obecně nepředstavují riziko, jak jej známe s filmů, kde jde o snahu udělat děj napínavější.
Aby se s letovými podmínkami Ingenuity bez problémů vypořádala, musel jí být dán do vínku vysoký výpočetní výkon. V praxi to znamená, že byla trochu porušena pravidla, kdy vesmírné sondy jsou osazeny radiačně odolnou elektronikou, která musí být dostatečně vyzkoušená. Vrtulníček obsahuje podobně výkonný počítač, jako měly mobilní telefony asi před třemi lety. Je tedy 150× výkonnější, než počítač Perseverance, a opravdu je tedy výkonnější, než všechny dosavadní planetární sondy dohromady.
Následující lety by měly být i do strany a zpět na místo přistání, nebo i na nové místo přistání. Maximální výška letu byla určena na 5 metrů. Omezením je laserový výškoměr, aby fungoval zcela spolehlivě. Všichni víme, že celkově je plánováno pět testovacích letů se stále rostoucí náročností. Podrobný plán je ovšem jen na první tři lety a pak se uvidí. Můžeme doufat, že vše půjde podle plánu a inženýři se při posledním letu hodně odváží a zažijeme něco mimořádného.
Informace z tiskové konference podrobně shrnul Mirek Pospíšil, kterému patří velký dík za spolupráci na přípravě seriálu i za dosavadní pomoc se souhrny dění.
Zdroje informací:
http://www.unmannedspaceflight.com/
https://mars.nasa.gov/mars2020/
Zdroje obrázků:
https://db-prods.net/marsroversimages/Perseverance/2021/Sol30_Watson.jpg
https://external-preview.redd.it/T4e3MZL4hOQlmX6CbgHlpZ9dI4S9vQrHB4Y1emhnFMw.jpg
https://images-assets.nasa.gov/image/KSC-20200407-PH-JPL01_0002/KSC-20200407-PH-JPL01_0002~orig.jpg
https://www.flickr.com/photos/thomasappere/51047306911/
http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?act=attach&type=post&id=47380
https://live.staticflickr.com/65535/51059530428_a221b79131_h.jpg
https://mars.nasa.gov/system/resources/detail_files/25744_PIA24494-1200.jpg
Počítač Ingenuity je výkonnější než všechny dosavadní planetární sondy dohromady, tj. má výkon jako 3 roky starý mobilní telefon… Tohle je fakt, který zaujme asi opravdu každého. Co to dáváme našim dětem do rukou za zbraně? 🙂 Díky za začátek jistě skvělého seriálu, snad bude plný jen úspěchů. A rovnou hned podařený let Ingenuity spolu se záběrem na rover.
Samozřejmě, kde to šlo, tak byly použity odolné součástky, ale samotný procesor Qualcom Snapdragon je běžný procesor pro mobily, a tak je zajímavé, jak si povede v radiačně náročnějším prostředí Marsu. Není to kritická součást celé mise, tak se poprvé mohl použít mnohem novější a tím i rychlejší HW. Tohle, společně s open-source řídícím systémem mě na misi Ingenuity baví nejvíce 🙂 A taky se mi hrozně líbí vzhled, přeci jen ten karbon je krásný (shodou okolností z něj mám tubusy obou svých dalekohledů).
Díky, bude to určitě napínavý seriál. Trochu mne zarazilo, že už je na jednom kole vidět poměrně velké poškození. Je to velmi dobře vidět na snímku, který je na druhém řádku v odstavci „Zdroje obrázků“ (přímo v článku tento snímek bohužel není).
Omluva, snímek tam je, hned jako první.
Jestli máte na mysli tento snímek, tak na něm je rover Curiosity (píše se to pod ním i v článku), tedy ten předchozí rover, který je na Marsu už téměř 9 let.
?auto=webp&s=c5e5f48541b40851284ade5288b073627415ee85
Tak omluva na druhou, to jsem přehlédl…
To stým počítačom prekvapilo aj mňa. Keď si predstavím aké malé sú dnes výkonné počítače, nebolo by možné ho dostatočne odtieniť od žiarenia ? alebo si sonda/vozidlo vystačí aj s takýmto ,,malým,, mozgom a nie je potrebný vývoj výkonnejších ?
Rover Perseverance je jednou z tzv. „flag ship mission“, neboli vlajkovou lodí – velmi důležitou, velmi složitou a také velmi drahou (2,9B USD) planetární sondou, na kterou ma NASA finance tak 1x za 8-10 let. U takové sondy nechcete moc riskovat, ale děláte vše spíš na jistotu, co nejspolehlivější a s dlouhou životností (tisíce solů), abyste z mise vytěžili maximum vědeckého užitku. Proto má Percy, stejně jako Curiosity, dva rovnocenné počítače, které jsou schopné se kdykoliv zastoupit a i tak musí fungovat v drsných podmínkách Marsu mnoho let. Z toho důvodu jsou tyto počítače vystavěny na HW architektuře s relativně nízkou hustotou obvodů v pamětech i procesorech, které jsou zároveň radiačně zodolněné, tj. každá z těchto součástek má sama svoje radiační stínění (jsou dost drahé) a navíc běží na z dnešního pohledu dost nízkých taktovacích frekvencích. Jede se zkrátka na jistotu, aby vše vydrželo fungovat co nejspolehlivěji co nejdéle.
Naproti tomu Ingenuity je levný (80M USD) technologický demonstrátor s velmi krátkou délkou mise, pouhých 30 solů. Tady můžete zariskovat a zároveň musíte šetřit, takže nehledáte super odolné a specializované součástky, ale naopak jdete nakupovat z komerční nabídky relativně běžné a levné komponenty. Ty si samozřejmě co nejdůkladněji otestujete a když vyhoví, tak je použijete. Proto je procesor, paměti, kamery, baterie a mnoho dalšího na Ingenuity zcela běžné a levné zboží z e-shopů, které je i relativně hodně výkonné, ale určitě nevydrží v radiačním prostředí Marsu fungovat roky.
Je to zvláštní, že něco je levné a stojí 80M a jsou tam součástky z eshopů. Proč je to tedy potom tak drahé?
To je nádherný příklad toho, jak z levné věci udělat drahou – Zařízení nemá certifikaci, tak si ji uděláme sami. Akorát to bude stát miliony. Potíž je v tom, že dostatečně výkonný a zároveň malý a lehký hardware s potřebnými atesty nejspíš nesehnali. Měli dvě možnosti: Něco koupit a otestovat (drahé). Vyvinout něco nového a otestovat (ještě dražší a navíc by se nestihl termín).
Naprostou většinu této sumy představují mzdové náklady členů týmu, kteří na projektu Ingenuity v předchozích 3-4 letech pracovali. Jsou to v drtivé většině velmi kvalifikovaní inženýři a vědci z několika středisek NASA. Dále náklady na několik vývojových prototypů a výroba letového kusu. 80M USD na technologický demonstrátor prvního letadla Marsu opravdu není nijak hodně.
V oddíle „Vynlézavost vstupuje na scénu“,odstavec 6.a7. Používat slovo baterie místo akumulátor je nepatřičné. Krásně je to vysvětleno zde: https://www.televizeseznam.cz/video/uzliky-na-jazyku/baterka-neni-akumulator-naucte-se-co-je-a-co-at-se-neztrapnite-64138082
Ano, je to asi stejný problém jako satellite – satelit / družice a tedy battery (rechargable battery) – baterie (dobíjecí baterie / akumulátor). Jestli to něčemu pomůže, rád svůj slovník změním. U družic už s tím problém nemám, i když pojem satelit jistě ve starší češtině neznamenal anténu na domě a tedy baterie možná taky dříve nebyly odlišné od akumulátorů.
no, ani pan Oliva nemá pravdu, bohužel
slovo baterie místo akumulátor používat lze, protože například klasický olověný akumulátor do auta není nic jiného, než baterie šesti nabíjecích (akumulačních) článků
dříve se používala plochá nenabíjecí baterie 4,5 V – to je také baterie, tentokrát složená ze tří primárních článků 1,5 V v sérii
takže rozlišujeme primární články a nabíjecí články – akumulátory
ty první až na drobné výjimky nelze nabíjet a jsou plné elektrochemické energie hned z výroby
ty druhé nabíjet lze a na rozdíl od primárních článků v nich elektrochemická energie žádná není, dokud se (ještě ve výrobě) poprvé nenabijí
oba druhy článků lze spojovat/organizovat do baterií – tedy pevně spojných sad jednotlivých článků
takže v každém elektroautě JE baterie, naopak v běžném mobilním telefonu baterie NENÍ, přestože jak auto, tak mobil obsahují nabíjecí článek/y – akumulátor
v běžné ruční svítílně jsou dva samostatné primární články/akumulátory, ale nejsou v ní baterie
zato v běžném multimetru je baterie 9V, ale zpravidla to není akumulátor
Bingo. Teď se ještě dohodnout, zda má v sobě Ingenuity baterii dobíjecích článků nebo jeden akumulátor 🙂
samořejmě neznám technické detaily Ingenuity, ale jistě obsahuje alespoň jednu baterii nabíjecích článků, vzato striktně technicky
poněkud volněji to je baterie akumulátorů a pro běžného smrtelníka a běžný hovor technika to je prostě akumulátor 🙂
Nebudu nijak hodnotit jazykovědnou debatu na téma baterie vs. akumulátor. Pouze přidám specifikaci, do čeho se v Ingenuity ukládá elektrická energie z FV panelu.
Jedná se o 6 ks Li-ion článků SONY SE US18650 VTC4. Napětí v této baterii může být v rozsahu 15 – 25,2 V. Ve vyhřívaném těle Ingenuity jsou rozmístěny v kruhu, ve svislé poloze, kolem centrální nosné trubky. Každý článek má na sobě odporové elektrické topidlo a kolem dokola z 5 stran jsou obklopeny deskami s elektronikou. Celková hmotnost baterií v Ingenuity je 273 g. Přes noc je potřeba k vytápění 21 Wh a pro let je vyhrazeno 10 Wh. Další část akumulované energie je spotřebována na chod elektroniky a senzorů, focení a komunikaci s roverem.
Pozor na ten telefon, já mám třeba jeden, který má skutečně baterii, má 7.2V.
Další věc je, že baterie nemusí mít ani nic společného s elektrochemickými články (nabíjecími, nenabíjecími, kondenzátory…) Můžeme mít baterii solárních článků nebo dokonce dělostřeleckou baterii. Obecně jde o sadu zařízení stejného typu, která mají pracovat společně. Vodovodní (páková) baterie je dnes už spíš tradiční pojmenování, ale dřív byly běžné samostatné kohouty na teplou a studenou vodu, proto baterie.
No, to by bylo z hlediska puristického přístupu k technickému názvosloví. V praxi je to baterka, i kdyby to byl jen jeden elektrochemický článek. (Už jste někdy kupovali primární článek do hodinek? Jak se prodavač tvářil?) A akumulátor je všechno, co se dá nabít, ať už je to nedělitelný kus nebo sada (a i kdyby nešlo o elektřinu). Každý tomu rozumí a není třeba to rozpitvávat.
Děkuji za přínosnou diskuzi. Pokud jste to náhodou nezaznamenali, tak v článku jsem akumulátory samozřejmě uvedl. Také mi tam vypadl obrázek letové zóny, tak je tam jako poslední.
Jinak Mirek je v tomhle o dvě třídy jinde, jak vidíte, takže se můžeme společně těšit na druhý díl.
Když už tady řešíme takové věci, jako záludnosti kosmického pojmosloví, tak já se přiznám, že první, co mě při pohledu na úvodní snímek (moc zajímavého) článku napadlo, bylo, že Perseverance se chystá na výměnu oleje.
Díky za článek!