Start mise ExoMars 2022 měl být jedním z vrcholů právě končícího roku. Po několika letech složitého vývoje a technologických problémů byl hardware připraven ke startu. Čáru přes rozpočet však udělala ruská invaze na Ukrajinu. Evropská kosmická agentura v reakci na tento útok nejprve pozastavila spolupráci s agenturou Roskosmos na tomto projektu a poté ji i ukončila. Připomeňme, že ruská strana měla zajišťovat především nosnou raketu, přistávací plošinu a některé vědecké přístroje vozítka Rosalind Franklin. O stavu projektu ExoMars jsme si v květnu letošního roku povídali s Michalem Václavíkem z České kosmické kanceláře, který se projektu dlouhodobě aktivně věnuje a účastní se jednání expertů o dalším postupu v této otázce. Jelikož od rozhovoru uplynulo už více než půl roku a za tu dobu se odehrálo mnoho důležitých věcí, přinášíme Vám aktuální povídání se stejným expertem.

Když jsme v květnu dělali rozhovor na toto téma naposledy, byl osud programu ExoMars nejistý a čekalo se, jak se ministři členských států ESA postaví k návrhu, který vybrali odborníci z několika možných scénářů. Jak to s projektem vypadá nyní?
Obě části programu ExoMars, jak provoz sondy TGO obíhající okolo Marsu, tak i přípravy vyslání roveru Rosalind Franklin na jeho povrch, pokračují. Kritickým krokem však bylo udržení si politické podpory vedoucí k zajištění nutného financování v dalších letech. Je potěšující, že na Radě ESA na ministerské úrovni se na konci listopadu 2022 zavázaly zapojené členské státy ESA vydat dodatečné stovky milionů euro na zachování programu ExoMars. Tyto prostředky budou využity k uskladnění, údržbě a případné modernizaci existujícího letového hardware a software, ale zejména k vývoji, stavbě a odzkoušení elementů mise, které musí ESA nově zajistit po ukončení spolupráce s Roskosmosem (ESA v reakci na ruskou agresi na Ukrajině dne 17. března pozastavila a 12. července 2022 ukončila vzájemnou spolupráci).

Je možné alespoň stručně představit některé z variant, které se v uplynulých měsících zvažovaly?
Na konci června 2022 byla odbornou skupinou představena analýza možného dalšího postupu v programu ExoMars. Ta zahrnovala problematiku zabezpečení veškerého současného letového hardware, definici nových požadavků na přistávací platformu, zhodnocení možností evropských nosných raket, stanovení možných letových trajektorií a mnoho dalších detailů, které byly pro rozhodnutí důležité, ale pro čtenáře by již pravděpodobně nebyly zajímavé. Celkem byly na stole čtyři varianty, které ve zjednodušené podobě vypadaly následovně. První byla nejrazantnější – ukončení mise sondy TGO a zrušení mise ExoMars 2022. O něco radostněji vypadala druhá varianta počítající taktéž se zrušením mise ExoMars 2022, ale alespoň zachováním TGO. Třetí varianta zahrnovala pokračování mise TGO a realizaci mise ExoMars 2022 v relativně brzkém termínu, s nízkými/akceptovatelnými náklady a ve spolupráci s NASA. Poslední čtvrtá varianta nabízela tři možnosti – nedělat nic a vyčkávat, realizovat variantu třetí, ale s jiným partnerem než NASA a nebo realizovat třetí variantu, ale kompletně v režii ESA bez partnerů. Při rozhodování kudy směrovat budoucnost programu ExoMars nakonec zvítězila pragmatická třetí varianta.

Zpátky ke schválenému scénáři a začneme nosnou raketou. Je možné v tuto chvíli určit, které nosiče by připadaly teoreticky v úvahu?
Teoreticky jakákoli nosná raketa s dostatečnou nosnou kapacitou a schopností umístění nákladu na přeletovou dráhu k Marsu. S ohledem na očekávané partnerství s NASA, tak přichází z úvahu zejména Falcon Heavy od SpaceX, Vulcan od United Launch Alliance nebo Ariane 64 od Arianespace. Dvě zvažované nosné rakety ale ještě ani jednou neletěly, u Falconu Heavy jsou zase problémy s vibracemi při startu. To by mohlo vést k nutnosti přepracovat některé komponenty na roveru Rosalind Franklin. V současné době zatím o výběru nosné rakety není rozhodnuto. Výrazné slovo v něm bude mít samozřejmě NASA, která by ji měla dát jako svůj vklad do programu ExoMars. Tady je třeba udělat ještě odbočku k misi MSR, na které se podílí společně NASA a ESA. V roce 2022 došlo k aktualizaci její architektury, ze které vypadl evropský rover SFR, jehož úkolem mělo být posbírání vzorků odebraných roverem Perseverance. Tento úkol nakonec zastoupí samotný Perseverance a dva malé vrtulníčky. NASA se tak uvolnily technické a finanční prostředky, ale také jedna nosná raketa. Rover SFR měl být vynášen raketou Vulcan, a tak se dá předpokládat, že bude použita pro rover Rosalind Franklin. Prozatím je to však v rovině spekulací a na finální oznámení výběru nosné rakety si budeme muset ještě několik měsíců počkat.

Dalším prvkem, který potřeboval nahradit, byla přistávací plošina. Jak to s ní vypadá nyní a dá se říct, že jde o součást mise, jejíž příprava bude potřebovat nejvíce času?
S ohledem na dostupné finance a omezený čas na vývoj, testování, stavbu a integraci bude zvolena co nejjednodušší konstrukce EDLM. V původní podobě mise byl přistávací modulu a povrchová platforma z velké části realizován Roskosmosem. Na ESA tak u EDLM čeká mnoho úkolů. Namátkou návrh mechanických a termálních subsystémů, tepelného štítu a zadního překrytu, silové a datové kabeláže, energetického subsystému, řídícího subsystému, adaptéru pro spojení EDLM s přeletovým modulem. Dále je to návrh přistávacích noh a detekčního systému přistání, způsob uložení a sjezdu roveru. Nově musí být vyrobena i podpůrná pozemní technika, vypracovány testovací a integrační protokoly a mnoho dalšího.

Na podobnou otázku je asi ještě brzo, ale stejně – už se ví, zda přistávací plošina poslouží jen k přistání, nebo by mohla nést nějaké vědecké přístroje, jako měl Kozáček.
Jak již bylo řečeno v předešlé odpovědi, je úkolem přistávacího modulu a povrchové platformy opravdu jenom zajištění bezpečného přistání a zajištění sjezdu roveru Rosalind Franklin na povrch Marsu. Bohužel evropské přístroje včetně českého, které byly plánovány pro ruskou přistávací platformu Kozáček, nebude možné za současného stavu na novou platformu umístit. Opět není ještě 100% rozhodnuto, protože evropský průmysl zatím na ideovém návrhu platformy pracuje. Umím si představit instalaci jednoduchého pasivního zařízení, jakým byl například koutový odražeč INRRI na Schiaparelli EDM či landeru InSight. Případně nezávislou sadu jednoduchých detektorů pro sledování průletu atmosférou Marsu.

ESA zatím nemá s přistáváním na Marsu mnoho zkušeností, naopak NASA jakožto partner projektu, jich má mnoho. Dá se v tomto směru očekávat nějaká výměna zkušeností?
ESA je s odborníky z NASA JPL v úzkém pracovním kontaktu již roky a využila amerických znalostí například při řešení vybraných problémů s padáky. Dá se tedy jistě očekávat pokračování dosavadní spolupráce v oblastech, kde to bude třeba. NASA se má do přistávací platformy zapojit i přímo a to dodávkou brzdících motorů, které mají možnost řízení velikosti tahu ve velkém rozsahu. V Evropě sice probíhá vývoj vhodných raketových motorů, ale k dispozici není žádný. Navíc by zpoždění jeho vývoje ohrozilo celou mise ExoMars.

Rover Rosalind Franklin bude muset dostat i náhradu za ruská topná tělíska RHU. Využijí se americké jednotky, nebo Evropa stihne připravit vlastní technologii založenou na americiu 241?
Je to stejné jako v případě brzdících motorů. Evropa technologii radioizotopových topných tělísek rozvíjí, ale konečný certifikovaný produkt k dispozici nyní nemá. Proto je z pohledu plánování mise bezpečnější se spolehnout na dodávky RHU z USA. NASA jich má několik „navíc“, původně alokovaných pro rover SFR, tak proč je nevyužít pro Rosalind Franklin. Pro americké kosmodromy jsou také vypracovány platné předpisy pro práci s těmito tepelnými zdroji.

V květnovém rozhovoru bylo zmíněno, že zatím není jistý osud ruského přístroje ADRON-RM umístěného na roveru. Už se v tomto směru situace vyjasnila?
Již je rozhodnuto o bezpodmínečném odstranění ruských vědeckých přístrojů z roveru Rosalind Franklin. Infračervený spektrometr ISEM měl pracovat v tandemu s optickou kamerou PanCam, ale její provoz je možný i samostatně při splnění většiny úkolů. Neutronový detektor ADRON-RM je sice vědecky velmi hodnotným přístrojem, ale jeho roli při hledání vody zastoupí radar WISDOM a infračervený spektrometr Ma_MISS umístěný ve vrtáku roveru Rosalind Franklin. S využitím uvolněného prostoru pro jiné vědecké přístroje se v současné době nepočítá a byl by to velký zásah do jeho celkového návrhu i programu vědeckých činností na povrchu Marsu. Uvolněná „hmotnost“ se možná využije pro osazení dodatečných RHU, případně k realizaci naklápění panelů fotovoltaických článků, která je jednou z variant vylepšení pro zvýšení pravděpodobnosti přežití roveru Rosalind Franklin v období celoplanetární prachové bouře na Marsu.

Odklad startu o několik let s sebou přináší zvýšené náklady. Kolik tedy bude stát nově schválená podoba mise?
Přesné číslo není k dispozici. Bude záležet s jakým návrhem přijde v polovině roku 2023 evropský průmysl pod vedením Thales Alenia Space – Italy. Taktéž zapojení NASA ovlivní výši dalších nákladů ESA. Půjde však o vyšší jednotky stovek milionů euro.

Je už účast NASA v projektu oficiálně potvrzena?
Spolupráce ESA a NASA na misi roveru Rosalind Franklin (mise se oficiálně nyní jmenuje Rosalind Franklin Rover) není formálně podepsána. Výhodou jsou však nadstandardně dobré vztahy mezi agenturami. Již v polovině roku 2022 došlo k výměně dopisů, ve kterých se obě strany obeznámily o svých potřebách a možnostech. K podpisu dohody o spolupráci a stvrzení závazků NASA by mělo dojít nejpozději v září 2023.

Jak se výše uvedené změny promítly do průběhu samotné mise roveru Rosalind Franklin?
Rozpracováno bylo několik variant s krátkými přelety mezi Zemí a Marsem při využití startovních oken v roce 2024, 2026 a 2028. První varianta byla možná pouze v případě rychlého ukončení válečného konfliktu a obnovení spolupráce s Roskosmosem. S ohledem na mezinárodní situaci a pokračování války samozřejmě již není ve hře. Další varianty počítaly s dlouhými přelety mezi Zemí a Marsem a využití startovních oken v roce 2026, 2028 a 2030. Každá z pěti variant přináší jistý větší či menší dopad na přeletový modul, přistávací modul a nebo samotný rover Rosalind Franklin. Výhodou krátkých přeletů byla logicky samotná doba letu, dřívější zahájení provozu roveru a téměř nulový dopad na konstrukci přeletového modulu. Nevýhodou je přistání 106, resp. 35 solů před začátkem globální prachové bouře na Marsu. Velkou nepříjemností je pak vstup do atmosféry rychlostí 6,4 km/s namísto původních 5,5 km/s a absence přímé viditelnosti přistávacího manévru ze Země. Při dlouhých přeletech je výhodou zachování provozu roveru Rosalind Franklin na povrchu Marsu podle původního scénáře a stejné charakteristiky přistání jako u původní podoby mise ExoMars 2022. Nevýhodami je nemožnost komunikace až 46 dní po startu (případně si to vyžádá změny přeletového modulu), delší přeletový čas a zahájení provozu roveru až za 1,5 roku oproti krátkým přeletům. Dá se říct, že scénáře s krátkým přeletem jsou technicky větší výzvou, ale stále uskutečnitelné. Delší přelety jsou výhodnější a zahrnují úpravu pouze u přeletového modulu. Proto byla nakonec vybrána varianta se startem mise Rosalind Franklin Rover ve druhé polovině srpna 2028 a přistáním na Marsu v lednu 2031. V záloze jsou i možnosti se startem v prosinci 2028 a příletem v červenci 2029 nebo se startem v září 2030 a přistáním v lednu 2033. Místem přistání i nadále zůstává oblast Oxia Planum.

Na závěr se ještě vrátím k sondě TGO, která má zajišťovat obousměrný přenos dat mezi Zemí a roverem Rosalind Franklin. V květnovém rozhovoru jste zmínil, že má pohonné látky do konce desetiletí. Platí stále tento optimistický výhled?
V roce 2022 byla na konci léta provedena analýza dosavadního provozu a spotřeby pohonných látek sondy TGO. Ta ukázala, že s ohledem na zásoby monomethylhydrazinu a MON (směs 99 % oxidu dusičitého a 1 % oxidu dusného) může pracovat až do roku 2037. Bude samozřejmě záležet na udržení dobrého stavu palubních systémů a vědeckých přístrojů, stejně jako na zajištění finančních prostředků na provoz. Největší obavy panují zejména u pointačního mechanizmu vysokoziskové antény a tříosých měřících gyroskopů v IMU. Přítomnost funkční sondy TGO je přínosná, ne-li přímo zásadní, nejenom pro rover Rosalind Franklin, ale i pro aktuální mise amerických roverů Curiosity a Perseverance.

Děkuji za rozhovor

Zdroje obrázků:
https://scontent.fprg1-1.fna.fbcdn.net/…0802830cece3d009ac844c50f99f78b8&oe=5E81DBA7
https://www.esa.int/…/15667196-1-eng-GB/Trace_Gas_Orbiter_at_Mars.jpg
https://www.esa.int/…/19666658-2-eng-GB/PanCam_mast_fitted_to_ExoMars_rover_pillars.jpg
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/…/2018/09/DoIJlBfU8AANIrB-678×491.jpg
http://robotics.estec.esa.int/…/Plenary%20Session/0935_Baglioni.pdf
https://pbs.twimg.com/media/FMcsl8oWQAIuW8V?format=jpg&name=large
https://www.russianspaceweb.com/…/design/lander/engine_2.jpg
https://rps.nasa.gov/…/55-19-243-19-1200.jpg
https://slideplayer.com/…neutrons+Adron+observations+Neutron+pulse.jpg
https://live.staticflickr.com/65535/50699258882_e4531ba8e5_o_d.jpg
http://spaceflight101.com/…/03/Trace_Gas_Orbiter_instruments.jpg