V předchozím 3. dílu seriálu jsme Perseverance s Ingenuity opustili přibližně uprostřed prázdnin, kolem 8. srpna. Tehdy měl rover čerstvě za sebou první pokus o odběr kamenného vzorku pomocí jádrového vrtáku, ale jak už víme, tento pokus nebyl zcela úspěšný. Dnes jsme se v kalendáři posunuli o 8 týdnů kupředu (sol 222), mise bude až do poloviny října doslova „zaparkována“ na místě kvůli solární konjunkci, a tak je vhodná doba na shrnutí událostí v kráteru Jezero za předchozí 2 měsíce.

Na úvod důvod k oslavě

Společnost Aviation Week Network, mj. vydávající už 105 let známý letecký časopis Aviation Week & Space Technology, letos už po 64. vyhlásila laureáty ceny za mimořádné výkony a úspěchy v letectví a kosmonautice. V kategorii Space byla jednou ze 4 oceněných mise experimentálního vrtulníčku Ingenuity z dílen NASA/JPL, která zcela poprvé v historii dokázala na povrchu jiné planety provést řízený motorický let v atmosféře a zároveň překonala plánovanou náplň demonstrační mise (5 letů) a pokračuje operačními lety ve prospěch mateřské vědecké sondy. Gratulujeme!

Pohled zpět na první odběr vzorku 

Ještě se krátce vraťme k prvnímu pokusu o odběr vrtaného vzorku ze 6. srpna (sol 164) z cíle s názvem Roubion. Celý proces vrtání, předběžného zpracování a uložení kamenných vzorků probíhal zcela automaticky, podle předem stanovené sekvence kroků. Operátoři na Zemi pouze zvolili místo odběru a druhý den se měli podívat na data a snímky, jak celá operace dopadla. Z předchozího dílu seriálu víme, že odběrná trubička na vzorky č. 233 byla po dokončení odběru prázdná. I přesto byla po nasnímání vnitřku hermeticky uzavřena, zvážena a uložena do zásobníku na odebrané vzorky v útrobách roveru.

Neúspěšné odvrtání prvního vzorku kamene. Zdroj: NASA/JPL

Analýza přijatých dat z odběru potvrdila, že vše proběhlo tak jak mělo, vrtačka, odběrový mechanismus i robotické rameno pracovalo přesně podle plánu. Výsledkem vyšetřování neúspěchu nakonec je, že nespolupracujícím prvkem této operace byl samotný odebíraný materiál. Kamenný vzorek z hloubky 7 cm se během vrtání rozdrolil do té míry, že se v jádrovém vrtáku neudržel a vysypal se částečně na dno vyvrtaného otvoru a také kolem otvoru na povrchu. Jak už víme z předchozích misí, Mars umí vždycky překvapit.

Letecký průzkumník

Sol 174: 12. let Ingenuity nad South Seítah. Zdroj: Thomas Appéré

Z Ingenuity se postupně stala plnohodnotná součást vědecké mise, poskytující ze svých průzkumných letů velmi důležitá obrazová data pro plánování budoucí trasy roveru, což jsme mohli sledovat už od jejího 8. letu. Pozemní řídící tým postupně navyšoval jak dobu letu, tak i rychlost, výšku a délku letu. Dne 16. srpna (sol 174) tak Ingenuity provedla svůj už 12. let, který vědeckému týmu poskytl 10 velmi ceněných  barevných snímků okraje oblasti South Seítah s vrstvami kamenných usazenin, kam by se geologové velmi rádi podívali. Jak tehdy prohlásili „Tyto podrobné snímky z malé výšky mají z vědeckého hlediska zatím tu největší hodnotu z celé dosavadní mise. Část jejich hodnoty je v tom, co neukazují. Sedimentární vrstvy nejsou vždy patrné na první pohled a rover se také nemůže dostat všude… Z těchto fotek například víme, že s roverem možná už nemusíme pokračovat dále na západ během naší první vědecké kampaně, abychom našli tu největší geologickou rozmanitost.

Mapa trajektorie Ingenuity při 12. letu. Zdroj: Unmannedspaceflight.com

Pokud se rozhodneme vyrazit s roverem do oblasti Jižní Seítah, víme dobře, s čím se tam můžeme setkat. A pokud se rozhodneme zůstat kde zrovna jsme (Artuby Ridge), ušetříme tak drahocenný čas primární mise.“

Pro Ingenuity byl tento let prozatím jeden z nejsložitějších a celkově nejdelších. Trval 169,5 s, měl délku 450,1 m a proběhl převážně v 10 metrové výšce. Ingenuity potvrdila robustnost svých HW i SW systémů, když zvládla let nad novým typem nerovného terénu (kamenný hřbet a menší písečné duny), které by mohly jeho výškoměr mást a rozhodit řídicí systém. Na mapce vlevo je trajektorie 12. letu naznačena bílou křivkou mezi soly 163 a 174.

Druhý a třetí odběr vzorku – tentokrát úspěšně!

Solem 169 rover radikálně změnil svůj kurs a z předchozího směřování na jih nově uhnul na severozápad, podél okraje pole s malými dunami po své pravé straně. Namířeno měl do oblasti South Seítah, kterou mu pěkně zmapovala Ingenuity. Podél této trasy Perseverance dorazila k malému kamenitému hřebeni s názvem Citadelle, až se 26. srpna (sol 180) zastavila u velkého volně ležícího kamene, pojmenovaného Rochette. Vědecký tým se rozhodl, že tento balvan by mohl být díky své odolnosti vůči větrné erozi vhodným kandidátem pro druhý pokus o odběr kamenného jádrového vzorku.

Kámen Rochette – cíl druhého pokusu o odběr vrtaného vzorku. Zdroj: NASA/JPL

Dobrá věc se podařila. Po předchozím odbroušení povrchové vrstvy kamene se během 1. září (sol 190) podařilo vrtacímu nátroji na konci 2 metry dlouhé robotické paže úspěšně odvrtal svůj první pevný vzorek kamene o průměru 13 a délce cca 60 mm. Po předchozím neúspěšném odběru byl změněn postup zpracování a odběrová hlava s jádrovým vrtákem byla nejdříve nasnímána a fotky odeslány na Zemi ke kontrole.

Kamenný vzorek uvnitř jádrového vrtáku po 2. pokusu o odběr. Zdroj: NASA/JPL

Světelné podmínky při prvním focení vrtacího bitu nebyly ideální a proto bylo rozhodnuto o opakování snímkování vzorku ještě v dalších solech, za lepšího osvětlení. Až poté byl vydán povel k dalším krokům zpracování vzorku, jako bylo vážení a hermetické uzavření pouzdra se vzorkem a uložení.

Titanové pouzdro na vzorky č. 266. Zdroj: NASA/JPL

Po dokončení všech popsaných kroků mohl tým 6. září slavnostně oznámit: „Máme bezpečně uložený první vzorek kamene pro pozdější dopravu a vědecké zkoumání tady na Zemi!“ Vzorek je uvnitř titanového trubkového pouzdřa č. 266 a je uskladněn v útrobách velmi složitého mechanismu (3000 součástek) „Sampling and Caching System“ na břiše roveru. Pro NASA a JPL se tento okamžik stal vpravdě historickým a je tak trochu srovnáván s odběrem prvních měsíčních vzorků při misi Apollo 11.

Hned na 8. září Perseverance dostala za úkol pořídit 2. jádrový vzorek z téhož kamene Rochette a i tento odběr byl úspěšný. Bylo tak spotřebováno již 3. pouzdro na vzorky z celkových 43 kusů, které má rover k dispozici.

Kamera Sherloc-Watson na závěr odběrové kampaně (10.9.) pořídila sérii snímků pro sestavení oblíbeného „selfíčka“ i s kamenem Rochette po dvou úspěšných odběrech.

Selfie snímek roveru Perseverance u kamene Rochette po odběru 2 vzorků. Zdroj: NASA/JPL

Let č. 13 a budoucnost

Zatímco se Perseverance pečlivě věnovala kamenu Rochette, podnikl vrtulníček Ingenuity během 4. září (sol 193) svůj 13. let. Vydal se tentokrát na relativně kratší průzkumnou trasu severovýchodním směrem o délce 210 m, při rychlosti 3,3 m/s a s dobou letu 160,5 s.

S přibývajícími záznamy v zápisníku letů se tým, ovládající tento unikátní stroj, stal více zkušeným a jistějším v ovládání Ingenuity. Proti tomuto pozitivnímu trendu ale postupně začaly negativně působit  živly, konkrétně snižující se hustota okolní atmosféry. Ingenuity byla konstruována na provoz v místních podmínkách ne dlouho po přistání v únoru 2021. Tehdy se hustota přízemní atmosféry během dne pohybovala v hodnotách 0,0145 – 0,0185 kg/m^3 (1,2 – 1,5% pozemské atmosféry). Po 6 měsících probíhající mise je sice Ingenuity stále provozuschopná, ale atmosféra díky sezónním změnám zřídla na hodnoty kolem 0,012 kg/m^3 (1,0% pozemské atmosféry) . Kvůli tomu se snížila rezerva tahu z 30% na cca 8% a vrtulník by se nebezpečně přiblížil k hranici pádu, kdy by rotory nedokázaly s vrtulníkem vůbec vzlétnout, nebo ho udržet v řiditelném letu. Řešení existuje a není ani nějak složité, jen ho předtím ještě nikdy nikdo neotestoval … na Zemi, ani na Marsu. Oním řešením je zvýšení otáček obou rotorů o přibližně 10%, z obvyklých 2537 ot/min na 2700-2800 ot/min.

Test vysokých otáček a 14. let (?)

Na 15. září byl naplánován test vysokých otáček rotorů až na hodnotu 2800 ot/min bez toho, aniž by Ingenuity vzlétla. Test proběhl, k úlevě pozemního týmu, bez problémů. Jednak se nepotvrdily obavy o vznik rezonančních vibrací při vysokých otáčkách a také správně fungovaly všechny systémy vrtulníku. Proto byl na 18. září naplánován krátký testovací let č.14 při 2700 ot/min, sestávající pouze ze svislého stoupání do 5 metrů, malého pohybu do strany a opětovného přistání. Ingenuity ale tomuto „nudnému“ letu řekla své Ne. Co se stalo?

Horní rotorová hlava Ingenuity. Zdroj: NASA/JPL

Před tím, než měly hlavní pohonné elektromotory roztočit 2 souosé kompozitní rotory, proběhl obvyklý předletový test naklápění rotorových listů. Tím se kontroluje, zda jsou všechny součástky rotorové hlavy volně pohyblivé a vrtulové listy správně ovladatelné. Během tohoto testu, už v jeho druhém kroku, ale řídicí počítač detekoval anomálii u 2 ze 3 servomotorků horního rotoru. Předletový test byl okamžitě automaticky ukončen a 14. let zrušen. Anomálií u serv 1 a 2 byly oscilace s amplitudou ~1°.

Pozemní tým analyzoval přijatá data a na 21. a 23. září nařídil test naklápění rotorových listů zopakovat. Oba opakované testy dopadly dobře, oscilace servomotorků se už neopakovaly. Přesná příčina anomálie z 18.9. zatím nebyla s jistotou určena, existují pouze 2 hypotézy, které by toto chování mohly vysvětlit.

1) Po 13 dokončených letech (původně plánováno jen 5) jsou některé pohyblivé komponenty rotorové hlavy mírně opotřebené a začínají se projevovat zvýšené „vůle v řízení“

2) Statický test vysokých otáček zanechal rotorové listy v netypické poloze, která měla za následek oscilaci servomotorů v druhém kroku předletového testu

Další analýzy přijatých dat a pozemní testování v JPL bude pokračovat minimálně do 16. října, kdy bude končit konjunkce Slunce a Marsu. Do té doby bude Mars z pohledu Země schován za naší hvězdou a se všemi sondami na rudé planetě nebude možné obousměrně komunikovat. V důsledku toho jak Ingenuity, tak rover Perseverance zůstávají „zaparkované“ tam, kde byly během solu 210 a veškeré pohyby jsou jim zapovězeny.

Mapa pohybu Perseverance a Ingenuity do solu 210. Zdroj: Unmannedspaceflight.com

K dnešnímu dni má Ingenuity ve svém zápisníku letů celkem 13 záznamů, u kterých známe následující podrobnosti ke každému letu.

Zápisník letů Ingenuity, 1 až 13 let. Zdroj: NASA/JPL

A ještě jedna oslava na závěr

Pozitivně jsme tento díl začali, bude pěkné tyto řádky taky pozitivně uzavřít. MiMi Aung, projektová manažerka mise vrtulníčku Ingenuity, byla 14. září v časopise Time, v kategorii inovátorů, označena jako jeden ze 100 lidí s největším vlivem v roce 2021. Takže Gratulujeme podruhé.

Oceněná projektová manažerka MiMi Aung. Zdroj: Time.com

Zdroje informací:
https://laureates.aviationweek.com/
https://mars.nasa.gov/
https://mars.nasa.gov/
https://mars.nasa.gov/
https://forum.kosmonautix.cz/
https://twitter.com/
https://mars.nasa.gov/
https://time.com/

 Zdroje obrázků:
https://laureates.aviationweek.com/…/image.img.png/1557165783989.png
https://mars.nasa.gov/images/mepjpl/mars202020210810_blog-web.jpg
https://www.flickr.com/photos/thomasappere/51393026485/sizes/h/
https://mars.nasa.gov/news/9022/nasas-perseverance-plans-next-sample-attempt/
https://mars.nasa.gov/system/resources/detail_files/26210_PIA24804-web.jpg
https://mars.nasa.gov/system/resources/detail_files/26218_PIA24808—Tube-266_web.jpg
https://pbs.twimg.com/media/E-qRmSlX0AQcf2a?format=jpg&name=4096×4096
https://mars.nasa.gov/…Selfie-at-Rochette-Horizontal-V2-web.gif
https://mars.nasa.gov/images/mepjpl/PIA24812-web2.jpg
https://mars.nasa.gov/technology/helicopter/#Flight-Log
https://api.time.com/…/mimi-aung-time-100-2021-1.jpg?w=800&quality=85