Pomysłowy eksperyment

Planety czy księżyce możemy badać na wiele sposobów. Ten najwcześniejszy i do dziś najczęściej stosowany to przyglądanie się danemu obiektowi z Ziemi. To stosunkowo najtańsze rozwiązanie, ale także takie, które ma swoje poważne ograniczenia. Kosmos jest ogromny, a nawet nasze najbliższe sąsiedztwo, czyli Układ Słoneczny, jest w skali naszej technologii olbrzymie. Z Ziemi wielu rzeczy nie widać. A jeżeli obiekt, który chcemy badać, ma atmosferę, to jego obserwacja staje się jeszcze trudniejsza.

Z Ziemi, z kosmosu, z gruntu

Naturalnym udoskonaleniem obserwacji naziemnych jest wyniesienie teleskopu czy innych urządzeń badawczych na orbitę. W ten sposób niwelujemy niekorzystny – dla jakości obrazu – wpływ ziemskiej atmosfery. Ale prawdziwym milowym krokiem jest wysyłanie urządzeń badawczych na orbity obiektów, którym chcemy się przyglądać. To przedsięwzięcie droższe niż obserwacja naziemna, ale jak najbardziej opłacalne. Z Ziemi nigdy nie bylibyśmy w stanie wykonać wielu pomiarów np. dotyczących Marsa, a z marsjańskiej orbity, od wielu już lat, robimy je całkiem sprawnie. Fotografowanie, radarowe mapowanie, poszukiwanie minerałów czy związków chemicznych, badanie warunków powierzchniowych czy pomiary wielu innych fizycznych parametrów z orbity wychodzą nam całkiem dobrze. Tyle tylko, że nawet gdybyśmy nie wiadomo jak się starali, z orbity nie przeprowadzimy bezpośrednich analiz np. próbek gruntu. Po to, by to zrobić, trzeba wylądować.

Lądowanie na planecie, księżycu czy asteroidzie to już najwyższa szkoła jazdy. Niewiele agencji kosmicznych to potrafi, a nawet tak doświadczone jak amerykańska NASA czy europejska ESA od czasu do czasu zaliczają wpadki. Próbuje wielu, ponieważ ustawienie na obcym globie swojego laboratorium naukowego – bo tym w istocie są przecież lądowniki – daje ogromne możliwości, których obserwacja z orbity nigdy nie da. A co, gdyby to laboratorium się poruszało? Gdyby mogło z bliska przyjrzeć się nie tylko temu, co ma w najbliższej okolicy, ale także temu, co znajduje się kilkaset metrów dalej? To były motywacje budowy łazików, czy inaczej robotów, które potrafią się poruszać. Mają koła lub gąsienice i system zaawansowanych czujników na pokładzie. Oraz oczywiście, choć to zależy od przeznaczenia misji, wiele innych urządzeń badawczych. Kłopot w tym, że i takie łaziki mają swoje ograniczenia. Jednym z nich jest zasięg. One nie przejeżdżają setek kilometrów. Nawet nie dziesiątki kilometrów. Szczerze mówiąc, pojedyncze kilometry są dla nich ogromnym wyzwaniem. A wszystko dlatego, że… kosmos jest ogromny, a opóźnienie sygnału radiowego jest takie, że nie sposób sterować takim robotem z Ziemi. No chyba że wydajemy komendy dotyczące poruszania się na odległość centymetrów. Z kolei systemy automatyczne nie są jeszcze na tyle rozwinięte, by mogły same podejmować decyzje o szybkim poruszaniu się. Mówimy przecież o obszarze na którym nie ma dróg, o obszarze, na którym nie działa system lokalizacji satelitarnej. W zasadzie mówimy o poruszaniu się po rumowisku na którym bardzo łatwo uszkodzić koło, zakopać się w zaspie albo wpaść w dziurę. Tylko jak pogodzić naszą ciekawość z możliwościami nawet najbardziej zaawansowanych łazików?

Ważne testy

Odpowiedzią, a w zasadzie pomysłem, jest wybudowanie drona czy helikoptera. Miałby on łączyć wszystkie zalety obserwacji satelitarnych i obserwacji z poziomu gruntu. Mógłby się przemieszczać z miejsca na miejsce niezależnie od ukształtowania terenu, ale miałby też możliwość wylądowania tam, gdzie byłoby to konieczne (interesujące). Z jednej strony mógłby na niektóre struktury spoglądać z pewnej perspektywy, a z drugiej mógłby mieć na pokładzie urządzenia do badań bardzo szczegółowych (po wylądowaniu). Same zalety. Gdzie jest zatem haczyk? Takiego urządzenia jeszcze nie ma. Człowiek nigdy nie wybudował urządzenia latającego, które poruszałoby się w atmosferze innej niż ziemska. I szczerze mówiąc, w ogóle nie wiemy, czy to jest możliwe. Ale w najbliższych godzinach powinniśmy taką wiedzę posiąść. Na pokładzie, a w zasadzie pod pokładem, amerykańskiego robota Perseverance Rover, który osiadł na Marsie kilka tygodni temu, znajduje się niewielki helikopter Ingenuity, czyli Pomysłowość. Naukowcy z NASA mówią, że to próba technologii. Na jego pokładzie nie ma skomplikowanych urządzeń, bo w eksperymencie chodzi wyłącznie o to, by sprawdzić, czy na Marsie może cokolwiek latać. A to wcale takie pewne nie jest, bo atmosfera Czerwonej Planety jest niezwykle rzadka i cienka. Ciśnienie przy powierzchni rdzawego gruntu wynosi 0,6 hPa, mnij więcej tyle, ile wynosi na wysokości kilkudziesięciu kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Nawet tam, gdzie latają samoloty pasażerskie atmosfera jest wielokrotnie gęstsza niż przy samej powierzchni Marsa. Czy w takich warunkach mogą latać helikoptery? Trudno powiedzieć. Wiele rzeczy można sprawdzić w ziemskich laboratoriach, ale nie wszystko. Grawitacji (marsjańska jest dużo mniejsza) nie osłabimy, żeby sprawdzić, czy obracające się śmigła nie wzbiją takich tumanów kurzu, że nawet po starcie helikopter i tak nie będzie w stanie prowadzić obserwacji.

Inżynierowie z NASA stwierdzili, że start helikoptera na pewno nie nastąpi przed 11 kwietnia, ale nie podali dokładnej daty. Łazik znalazł już odpowiednie miejsce (odpowiednie, czyli płaskie i pozbawione kamieni), odrzucił pokrywę dolną i opuścił na grunt złożony helikopter. Następnie odjechał na bezpieczną odległość, a helikopter rozłożył śmigła (ma dwa) i zaczął przeprowadzać serię testów sprawdzających, czy podczas długiej podróży z Ziemi na Marsa (a później samego lądowania) nie doszło do jakichś uszkodzeń. Na razie wygląda na to, że wszystko jest w porządku. Nie obyło się oczywiście bez selfie – jedna z kamer łazika Perseverance zrobiła zdjęcia, na którym widać robota, a w jakimś oddaleniu rozłożony i gotowy do startu helikopter. No i oczywiście piękną panoramę Marsa.

Standard

Pierwszym testem było to, czy helikopter przetrwa noc poza łazikiem. Istniała obawa, że niska temperatura spowoduje uszkodzenie akumulatorów. Tak się nie stało. Ingenuity jest niewielki. Jego centralna część ma wielkość pudełka po butach, a w całości waży mniej niż 2 kilogramy. Na pokładzie ma zainstalowaną kamerę, która już wykonała pierwsze zdjęcie. Gdy helikopter się wzniesie, także będzie robił zdjęcia. Cały lot będzie również obserwowany przez kamery zainstalowane na pokładzie łazika.

Pierwszy lot będzie bardzo krótki, potrwa nie więcej niż pół minuty. W tym czasie uda się wzbić może na wysokość jednego metra. Jeżeli ten test się powiedzie, podobnych startów będzie więcej. Może uda się wznieść na kilka metrów? Wiele zależy tutaj od wytrzymałości akumulatorów oraz od pogody. Przy czym warto jeszcze raz podkreślić, że nikt nie zakłada, że helikopter przeprowadzi jakieś konkretne obserwacje czy badania. Ten konkretny ma tylko sprawdzić, czy na Marsie w ogóle da się latać. Jeżeli się uda, przed badaczami planet i księżyców otwiera się zupełnie nowy rozdział. Przynajmniej tych planet i tych księżyców, które mają atmosferę.

Kolejne misje w ich kierunku będą coraz częściej wzbogacane o urządzenia latające, aż w końcu drony i helikoptery staną się standardem.•