Z letošního roku uplynuly první dva měsíce a naše planeta se na své pouti kolem Slunce dostala do stejného bodu, jako byla před rokem, kdy 18. února 2021 rover Perseverance úspěšně přistál na Marsu, na dně kráteru Jezero. V 6. díle tohoto seriálu si proto posvítíme nejen na události posledních 8 týdnů, ale také na krátký souhrn toho nejdůležitějšího, co se za první rok této úspěšné planetární mise odehrálo.

Na konci prosince jsme naše robotické průzkumníky opustili v situaci, kdy měla Ingenuity za sebou 18. let a od solu 292 (15.12) vyčkávala na „letišti L“, kousek od SV okraje dunového pole Séítah. Od Perseverance ji dělila vzdálenost kolem 550 metrů a terénní překážka, což jim ovšem nebránilo ve vzájemné komunikaci, předávání povelů a dat. Rover se poslední prosincový týden stále nacházel u skalního výchozu „Issole“, kde během solu 295 (18.12.) úspěšně odebral svůj 5. pevný vzorek, nazvaný „Robine“.

Sol 292 – Mapa pohybu roveru a helikoptéry. Přerušovaná čára je spojnicí mezi momentální polohou obou robotů Zdroj: twitter

Ingenuity je ukrytá za horizontem, vzdálena 550 m od roveru Zdroj: twitter

Plán aktivit na přelom starého a nového roku byl poměrně jasný: Percy ještě odvrtá druhý (párový) vzorek ze stejného kamene, než definitivně opustí oblast South Séítah, načež se po svých vlastních stopách vydá na zpáteční cestu k místu přistání. Ingenuity 7. ledna provede svůj 19. let o délce ~62 metrů, kterým dokončí zpáteční přelet písčitých dun a dostane se tak zpět na pevné podloží, blízko původní trasy roveru, který tudy projížděl jižním směrem před 170 soly.

Plánované místo přistání Ingenuity po 19. letu je ve středu tohoto obrázku. Snímek byl pořízen během 9. letu, sol 133  Zdroj: NASA/JPL

Jak už ale naši čtenáři dobře vědí, Mars dovede nečekaně překvapit a ne vždy úplně příjemně …

Perný začátek nového roku

V první dekádě ledna fanoušci robotického průzkumu Marsu netrpělivě čekali na potvrzení, že už je rover v kráteru Jezero znovu na cestě, se šesti jádrovými vzorky v zásobníku a 19. let helikoptéry proběhl bez závad. Ovšem ticho na oficiálních webech mise i sociálních sítích bylo mírně znepokojující. Nedostatek informací ukončil až tweet ze 7. ledna, kdy NASA oznamovala, že poslední odběr pevného vzorku, respektive jeho ukládání do mechanismu pro zpracování a uložení vzorků se nezdařil a začalo vyšetřování nastalé situace.

Rover Perseverance má ve svém řídicím SW poměrně pokročilé části kódu, které mu dovolují zatím nejvyšší stupeň autonomie a samostatného provádění úkolů ze všech dosavadních robotických průzkumníků Marsu. V porovnání s předchozími misemi roverů Curiosity, Spirit a Opportunity nepotřebuje tak často každý svůj krok „konzultovat“ s řídicím týmem na Zemi, posílat po každé dílčí operaci data a fotodokumentaci a čekat na další instrukce nebo povolení pokračovat v dalších krocích k dosažení cíle. Tato zvýšená autonomie se týká větší samostatnosti při jízdě v členitém terénu a také odběru vědeckých vzorků. Jeden den pozemní tým naplánuje a odešle povely, odkud a jakým nástrojem se má vzorek horniny odebrat a vše ostatní rover v dalším solu provede samostatně. Robotický průzkumník sám nabere vybraný nástroj do vrtacího zařízení, robotickou paží umístí hrot nástroje na přesně stanovené místo v prostoru a podle zadaných řezných podmínek odvrtá kamenný vzorek. Následně otočnou hlavici s vrtačkou přemístí před tělo roveru, kde je nafoceno čelo jádrového vrtáku s viditelnou plochou odebraného vzorku v odběrové trubičce. Poté vrták samostatně zasune do otvoru v otočném karuselu pro vrtací nástroje. Karusel si nástroj zachytí, otočí se o 180°, trubička se vzorkem je vyjmuta z vrtáku a probíhá její další zpracování uvnitř roveru jako je focení, odhad odebraného množství, hermetické uzavření a umístění druhou robotickou paží vespod roveru do volné pozice v zásobníku pro odebrané vzorky. Vše automaticky zdokumentováno a data odeslána na Zemi, kde si je technici i vědecký tým prohlédnou až následující sol.

Pokud by rover během celé operace narazil na problém, zastaví se, bezpečně ukončí všechny činnosti a obrazně řečeno zavolá domů: „Pasadeno, mám tady problém.“

A přesně to se také stalo během solu 306 (29.12.). V okamžiku, kdy se robotická ruka snažila zasunout vrták s odebraným vzorkem do připraveného otvoru v karuselu, narazila na zvýšený odpor cca 1 cm od místa, kde měl vrták dosednout na čelo příruby, aby byl v této poloze upnut a „předán“ z vrtačky do mechanismů v těle roveru. Rover na to zareagoval přesně podle plánu – zastavil veškerou činnost, odeslal informace o anomáli a vyčkával na nové instrukce.

Pozemní tým odeslal povely pro zaslání doplňkových dat a snímků, které by objasnily nastalou situaci.  Na jejich kompletní doručení ale museli čekat několik dní, protože se Země a Mars nacházely ve špatné synchronizaci – zrovna nastalo období tzv. „omezených solů“, kdy je činnost roveru omezena kvůli většímu zpožďění v komunikaci se Zemí.

Z přijatých fotek a dat bylo zjištěno, že vzorek byl sice vyvrtán správně, ale materiál kamene v místě odběru nebyl dostatečně soudržný, tak jako u předchozího vzorku, odebraného jen několik cm od něj a uvnitř vrtáku se rozlámal na několik menších kusů. Zde můžeme připomenout, že typický jádrový vzorek z této mise má mít tvar válečku o průměru 13 mm a délce většinou 66 mm. Tvarem a velkostí ne nepodobný kousku školní křídy pro psaní na tabuli. Během navádění vrtáku do karuselu několik menších kusů vzorku z dutého vrtáku vypadlo a zůstalo ležet v nejhorším možném místě před dosedací plochou příruby a další 2 kousky dokonce mezi otočným talířem karuselu a pevným rámem roveru.

Rozdrolené kousky vzorku, zapadlé do karuselu pro vrtací nástroje Zdroj: NASA/JPL

Následující dny se nesly v duchu navrhování a testování plánu, jak se překážejících kamínků zbavit. Vše bylo nejdříve nasimulováno a úspěšně vyzkoušeno na pozemním dvojčeti, roveru Optimism a od 12. ledna začala očistná akce na Marsu. Nejdříve se provedlo podrobné snímkování povrchu před a pod roverem, aby šlo později zkontrolovat, co při následných pohybech z roveru vypadlo. Dalším krokem bylo vysypání zbytku odvrtaného vzorku z odběrové trubičky č. 261 v jádrovém vrtáku zpět na povrch planety, což probíhalo postupně od 14. do 15.1. Byl to nekompaktní vzorek a jakákoli další manipulace s ním by mohla přinést jenom problémy.

Zbytky rozlámaného vzorku, vysypané z jádrového vrtáku Zdroj: NASA/JPL

Na 15. a 16. ledna byly odeslány povely provést dva testovací pokusy o otočení karuselu s vrtacími nástroji. Nejdřív jen malý pohyb, v druhém kroku větší. Tím se měl rover v ideálním případě zbavit všech rozdrolených kousků kamene před vstupním otvorem pro nástroje, ale zatím to bylo bráno pouze jako test. Následovala druhá série snímkování povrchu pod roverem a otvoru v karuselu, která měla zdokumentovat výsledek testu. Tyto snímky se dostaly na Zem až 18. ledna a naštěstí se jimi potvrdilo úpné odstranění nažádoucích kusů kamení, takže cesta pro přijetí vrtáku do karuselu byla volná.

Karusel se ale nezbavil dvou jiných úlomků mezi otočným talířem a rámem. Kvůli tomu Percy popojela 5 m ke kamenému výchozu, kde zaparkovala s bočním náklonem 13,2° na levou stranu. Tam provedla 2x kompletní otočení karuselu se současně zapnutým perkusním mechanismem vrtačky, aby navíc celý rover mírně vibroval. Po této operaci byl vrták úspěšně zasunut a upnut do volného otvoru v karuselu a lednová očistná operace tím byla úspěšně dokončena. Tým pozemních operátorů Perseverance si do svých manuálů připsal další kapitolu, jak řešit podobnou situaci při odběru vzorků, aby ji příště buď předešli, nebo pokud se zopakuje, tak aby ji zvládli vyřešit mnohem rychleji.

Během snímkování vysypaných zbytků kamene kamerou Watson ke konci ledna byly kamery NavCam zaměstnány kontrolním focením roveru a jeho nejbližšího okolí po skončené prachové bouři, z čehož vzešlo následující panorama, dokumentující stupeň pokrytí roveru prachem a pískem po 328 solech na povrchu Marsu.

Sol 328: Pokrytí roveru prachem a pískem Zdroj NASA/JPL

Závěr měsíce naštěstí všem znovu spravil chuť. Během solu 337 (31.1.) se perkusní vrtačka s jádrovým vrtákem potřetí opřela do kamene Issole a odebrala krásný celistvý kamenný vzorek, v pořadí šestý, který dostal název „Malay“.  Na snímku je nejnovější vrt ten nejvíce vlevo nahoře, s čerstvou hromádkou odvrtaného prachu. Další 2 otvory pod ním jsou staršího data, u kterých je patrné, kolik prachu už vítr dokázal odvát.

Sol 337: byl dokončen 3. vrt do kamene Issole Zdroj: NASA/JPL

Celkově 6. odebraný vzorek „Malay“ z lokality „Issole“ Zdroj: NASA/JPL

Ingenuity mezitím zůstávala celý první měsíc roku 2022 téměř stranou zájmu. Respektive, dokud nebyl vyřešen výše popsaný problém s odběrem vzorku, byl další pohyb roveru i vrtulníčku pozastaven. Navíc bylo létání Ingenuity, po dobu několika lednových solů, znemožněno také prachovou bouří, během které klesl atmosferický tlak o dalších 7% a sluneční svit, nutný pro výrobu energie, byl nižší o 20%. Za těchto meteo-podmínek by Ingenuity nemohla létat, ani kdyby byl rover v pořádku. V důsledku přechodu prachové bouře byly jemným prachem zaneseny jak pohyblivé části rotorové hlavy, zyšující odpor při jejich pohybu, tak také kryt objektivu navigační kamery na spodní straně krychlového těla vrtulníčku. S oběma problémy si musel pozemní tým před dalším letem nějak poradit a hned dodejme, že úspěšně.

Nánosy prachu kolem okrajů snímků z navigační kamery vadily jasnému výhledu na povrch a řídicí letový SW by tyto artefakty mohl v určitých situacích nesprávně vyhodnotit jako přibližující se terén a dělat chybné zásahy do řízení. Z toho důvodu byla nově na všechny snímky z navigační kamery, sloužící k orientaci a navigaci za letu, aplikována sw maska, která tyto partie stímků překrývá, aby je navigační sw ignoroval a při řízení letu s nimi nepracoval.

Nová krycí maska, aplikovaná na snímky navigační kamery Zdroj: NASA/MEPAG

 Znovu na cestě

Zatím se ale vraťme zpět k roveru. Po 52 solech, neplánovaně strávených u kamene Issole a více než 4 měsících strávených v nevelké oblasti vědeckého zájmu South Séítah, se Percy opět pustila do jízdy. A jaké! Hned během prvního solu na cestě JV směrem, což bylo solu 340 (3.2.), vytvořila nový rekord v délce pohybu robotického vozítka po Marsu za 1 sol a to výkonem 243,3 metrů. Překonala tím předchozí rekord 228,1 m  roveru MER Opportnity z roku 2005. Jakoby to nestačilo, hned následující sol 341 Percy svůj vlastní rekord ještě o kousek překonala výkonem 245,76 metrů. To vše díky pokročilému autonomnímu SW, jenž umožňuje roveru zadávat cíl cesty ve složitém terénu, který na začátku jízdy ani nemusí být v zorném poli kamer. Dalším plusem při těchto rekordních jízdách byl fakt, že se rover phyboval terénem, kudy už jednou projížděl v opačném směru, takže okolí trasy bylo dobře zmapováno.

Několik kratších jízd v dalších solech dovedlo Percy k odhalenému skalnímu výchozu, pojmenovaném „Artuby“. Zde se pustily do práce kamery a vědecké přístroje, začínající zkoumat zajímavý hrbolatý kamenný povrch všemi možnými způsoby. Během solu 346 (9.2.) došlo i na odbroušení zvětralého povrchu do hloubky 5 mm speciálním abrazivním bitem pro snímkování podpovrchové struktury kamene.

Povrchový výbrus v lokalitě Atruby Zdroj: NASA/JPL

Abrazivní nástroj pro odstaňování zvětralého povrchu hornin Zdroj: NASA/JPL

Mírně jsme ale předběhli sled událostí v čase. V předchozím solu 345 (8.2.) došlo konečně, s více jak měsíčním zpožděním, k 19. letu Ingenuity. Předcházela mu procedura čištění rotorových hlav od prachu, ovšem samotný let proběhl klidně a úspěšně, podle plánu z přelomu roku, trval necelých 100 sekund a měřil kolem 62 metrů. Konzervativní rychlostí 1 m/s, ve výšce max 10 m, se vrtulníček přesunul na „Letiště E“. Ingenuity tím dokončila zpětný přelet oblasti Séítah, který byl tentokrát rozložen do 3 dílčích letů kvůli menší přistávací oblasti a řidší atmosféře, vyžadující vyšší otáčky rotoru a tím i vyšší spotřebu energie. V opačném směru Ingenuity zvládla celou trasu 625 m na 1 zátah během letu č.9 (sol 133).

Sol 345 – mapa zobrazující polohu Ingenuity po dokončení zpětného přeletu Séítah Zdroj: kosmo.cz/Honza Vacek

Rover solem 350 pokračoval v jízdě na jih, během solu 351 objel jižní cíp dunového pole Séítah a zamířil severním směrem. Během tohoto solu zřejmě ustanovil nový rekord v délce jízdy 320 m, což ale zatím nebylo oficiálně potvrzeno. V tomto postupu pokračoval prakticky každý následující sol a na svůj odometr si připsal několik dalších jízd s délkou >200 m. Během solu 355 bez zastavení projel kolem Ingenuity, vyčkávající v místě 19. přistání a pokačoval dále na sever. Zatím poslední jízda během solu 359 (23.2.) dostala Perseverance přibližně 200 m od místa jejího přistání před rokem, v oblasti Máaz, kde se plánuje provedení dalšího odběru jádrového vzorku.

Sol 359 – mapa celkové trajektorie pohybu roveru Perseverance a vrtulníčku Ingenuity na pozadí skutečného povrchu dna kráteru Jezero Zdroj: NASA/JPL

Souhrn výkonů a událostí za 1. rok mise

Dne 18.2.2022 ve 21:55 CET uběhlo přesně 365 pozemských dní (355 solů) od přistání roveru v kráteru Jezero. Událost vhodná k menšímu bilancování a souhrnu toho, co se za předchozích 12 měsíců podařilo, nebo naopak kde nastaly komplikace a jaké jsou plány mise pro další období.

Rover Perseverance :

• Velmi přesné a bezpečné řízené přistání zatím nejtěžší pohyblivé sondy Marsu jen 1,7 km od středu přistávací elipsy 7,7 x 6,6 km, a to díky dvěma inovativním EDL technikám Range Trigger a Terrain-Relative Navigation
• Všechny přístroje byly úspěšně aktivovány a kromě větrného čidla meteo-soupravy MEDA pracují velmi úspěšně
• Přístroj MOXIE během 8 pracovních cyklů z místní atmosféry vyrobil >50g velmi čistého kyslíku O2
• Vrtná souprava dokázala odebrat 6 kvalitních jádrových vzorků ze 3 lokalit (Rochette, Brac, Issole). Spotřebováno je celkem 8 pouzder na vzorky (1x kontrolní vzorek, 1x atmosféra, 6x kamenné vzorky)
• Došlo 2x k neúspěšnému odběru pevného vzorku (Roubion, Issole 2)
• Na dně kráteru byly překvapivě místo usazenin zjištěny téměř výhradně vyvřelé horniny a to v obou zkoumaných oblastech Máaz i Séítah.
• Ve zkoumaných horninách byly detekovány organické molekuly. Zatím není jasné, jestli mají biologický původ. To bude možné určit až na základě jejich podrobného zkoumání na Zemi.
• Prozatím zkoumané minerály ze dna kráteru jsou geologům velmi známé: například pyroxen, olivín, živec, sulfátové a perchlorátové soli a pod.
• Rover v 1. roce ujel cca 3,5 km (ke dni psaní tohoto článku (sol 360) to bylo 4,16 km)
• Bylo shromážděno 96+ GB dat, včetně více jak 100 tisíc snímků, byla pořízena 2 selfí roveru

Seznam odebraných vzorků 1-6 s mapou odběrových lokalit Zdroj: JASA/JPL

Vrtulník Ingenuity:

• Sol 43 – úspěšně vysazen z mateřského roveru na povrch Marsu
• Sol 58 – úspěšně proveden první řízený atmosferický let vrtulového stroje na jiné planetě (do výšky 3 m) a odeslána všechna letová data včetně snímků. Tím byly splněny 3 základné cíle demonstrátoru – let v simulovaných podmínkách v pozemní laboratoři, let v reálných podmínkách na Marsu, přijetí letových dat z letu na Marsu.
• Sol 75 – úspěšně dokončen 5. let – zcela splněna primární mise vrtulníčku. Po 3. letu přešla technologicko-demonstrační mise na operačně-demonstrační misi.
• Bylo potvrzeno, že celá mechanická, aerodynamická i elektronická konstrukce vrtulníku je plně funkční a ovladatelná a to včetně použitých komerčně dostupných elektronických součástek a baterií.
• Sol 133 – proveden 10. let na rekordní vzdálenost 625 m (doba letu 166 s)
• Sol 174 – proveden 12. let o rekordní době letu 169,5 s (délka letu 450 m)
• Sol 345 – proveden zatím poslední 19. let (délka 62 m)
• Zatím byla celkově uletěna vzdálenost ~3,9 km, v souhrnné době letu 2070 s (34,5 min)
• Byla dosažena max rychlost letu 5 m/s, max výška letu 12 m nad terénem
• Vrtulník byl schopen letového provozu i za sníženého atmosferického tlaku, kdy byly otáčky nosného rotoru zvýšeny z 2537 na 2700 ot/min.
• Vrtulníček přestál prachovou bouři během solů 310-314, načež byl nadále schopen letového provozu
• Po 18. letu bylo na Zemi přijato celkem 2532 č-b snímků z navigační kamery a 127 hi-res barevných snímků z přehledové kamery
• Byly úspěšně provedeny 2 aktualizace letového SW, odstraňující anomálie při předletové kontrole nosného rotoru
• Lety Ingenuity jsou prováděny pro vědecký průzkum okolí a plánovací průzkum pro jízdu roveru
• Ověření schopností Ingenuity potvrdilo správnost metod při konstruování a testování extraterestrických létajících prostředků v pozemských podmínkách, což bude uplatněno v následných projektech Dragonfly a možná Mars Science Helicopter.

Zápisník letů Ingenuity po 1. roce mise Zdroj: NASA/JPL

Plán aktivit Perceverance a Ingenuity v 2. roce mise:

• Návrat roveru k místu svého přistání v oblasti Máaz
• Odběr dalších 2 vzorků hornin v této oblasti na začátku března
• Přejezd k říční deltě severní cestou
• U paty delty strávit přibližně 1 rok zkoumáním usazenin
• Rover provede další aktualizaci SW pro ještě větší autonomii při pohybu a plnění vědeckých úkolů. Rover bude schopen samostatně monitorovat a řídit svou spotřebu energie a autonomně rozhodovat o jejím využití ke konci každého solu.
• Ingenuity obdrží nový upgrade letového SW pro zvýšení navigačních schopností, focení, a celkově vyšší autonomii
• Ingenuity bude podnikat dlouhé průzkumné lety kolem úpatí delty jako předvoj vědecké kampaně roveru
• Vysoce výkonný palubní počítač Ingenuity bude více využíván pro analýzu dat a jejich kompresi

Možné trasy budoucího průzkumu delty řeky v kráteru Jezero Zdroj: NASA/MEPAG

Zdroje informací:
https://mars.nasa.gov/
https://mars.nasa.gov/
https://www.youtube.com/
https://twitter.com/
https://mepag.jpl.nasa.gov/
https://mepag.jpl.nasa.gov/
https://www.kosmo.cz/

Zdroje obrázků:
https://twitter.com/65dbNoise/status/1473974098627809287/photo/2
https://twitter.com/65dbNoise/status/1473974098627809287/photo/1
https://mars.nasa.gov/…N0090001HELI00000_000085J02_1200.jpg
https://twitter.com/PaulHammond51/status/1484847285674835971/photo/1
https://space.winsoft.cz/public/images/Perseverance/MR2020-trace-345.jpg
https://mars.nasa.gov/technology/helicopter/#Flight-Log
https://www.kosmo.cz/…FPerseverance%2FMR2020-trace-345.jpg