Życie na planecie robotów – poszukiwania wody na Marsie!

Czemu zawdzięczamy tak wyjątkowy sukces ewolucyjny wszystkich gatunków na naszej planecie?

nn

Ziemia, wygrywając w planetarnej loterii niespotykane nigdzie indziej warunki, zapewniła nam dostęp do jednego z najcenniejszych zasobów jaki znamy – wody w stanie ciekłym. Myśląc o ekspansji ludzkiej cywilizacji poza granice naszej planety, to właśnie obecność wody jest jednym z najbardziej kluczowych czynników. Od dawna mówi się, że do potencjalnej kolonizacji nadawałby się nasz kosmiczny sąsiad – Mars.

n

Jak zamierzamy jednak odnaleźć wodę na planecie oddalonej od nas o ok. 300 milionów km, na której temperatury wahają się od 20 °C do -140 °C, a jeden ziemski kilogram waży tylko 380 gramów?

nn

W roku 1954 Walt Disney staje się pierwszym czołowym producentem filmowym, który dostaje swój program w amerykańskiej telewizji publicznej. Cotygodniowy segment zatytułowany „Disneyland” ma pomóc sfinansować i wypromować przyszły park rozrywki o tej samej nazwie. Trzy lata później, w pierwszy tydzień grudnia roku 1957, stacja ABC emituje odcinek o tytule „Mars and Beyond” (tłum. „Mars i jeszcze dalej”) roztaczając przed telewidzami futurystyczną wizję kolonizacji Układu Słonecznego, a w szczególności czwartej planety od Słońca – Marsa. Futuryzm jest wiodącym nurtem w amerykańskiej pop-kulturze lat ’50 zeszłego wieku, a podekscytowane obietnicą lotów kosmicznych społeczeństwo wyobraża sobie zielonych ludzi z dużymi głowami, których można by znaleźć żyjących na Czerwonej Planecie.

nn

Dzisiaj wizja podboju Marsa wydaje się rozpalać wyobraźnie ludzkości bardziej niż kiedykolwiek wcześniej. Marzymy o tym od dekad, ale dopiero od relatywnie niedawna dysponujemy danymi dającymi realne nadzieje na ekspansje naszego gatunku poza granice naszej planety. Zanim jednak człowiek postawi swój pierwszy krok na marsjańskim regolicie, czeka nas wiele pracy – ze wszystkich zasobów potrzebnych do utrzymania kolonii na obcej planecie, woda jest najbardziej esencjalnym. Potrzebujemy jej nie tylko do picia czy agrokultury, ale też, między innymi, do wytwarzania wodoru, który jest potrzebny przy produkcji paliwa (nie tylko rakietowego). Z wody możemy pozyskać również tlen, który w drodze ewolucji tak bardzo upodobały sobie nasze (m.in.) płuca i skóra.

nn

Mars jest jednak bardzo daleko – ponad dwie jednostki astronomiczne od Ziemi (jedna jednostka astronomiczna jest równa odległości Ziemi od Słońca, bagatela ok. 150 milionów km). Zabranie wody w podróż na Czerwoną Planetę jest wysoce nieopłacalne, będziemy musieli więc szukać jej na miejscu. Jak zamierzamy tego dokonać na planecie bez widocznych oceanów, mórz, rzek czy jezior? Na szczęście, wysyłane z Ziemi od prawie pięćdziesięciu lat sondy kosmiczne i roboty, dostarczyły nam wystarczająco dużo danych, żeby mieć jakiś pomysł gdzie i jak szukać.

nn

Pierwsza bezzałogowa sonda kosmiczna na okołomarsjańskiej orbicie, Mariner 9. Całkowita masa orbitera wynosiła 997,9 kg, z czego prawie połowa tego to ciężar samego paliwa. Dodatkowo zasilana była czterema panelami baterii słonecznych. Na wyposażeniu miała dwie kamery, liczne instrumenty optyczne oraz dwie anteny radiowe.

n

Już w roku 1971 pierwszy sztuczny satelita, który osiągnął stabilną orbitę dookoła innej planety – Mariner 9 – wykonał zdjęcia ukazujące nam struktury bardzo przypominające wyschnięte koryta rzek. Rzeźby terenu tego typu sugerują, że na Marsie kiedyś płynęła woda. W następnych latach, NASA wysłała w kierunku Czerwonej Planety kolejne sondy kosmiczne wraz z lądownikami (Viking 1 oraz Viking 2), a zebrane przez nie dane potwierdziły nas w tym przekonaniu.

nn

Prawdziwy marsjański boom przypadł jednak na XXI wiek. W październiku 2001, na orbitę okołomarsjańską dotarła amerykańska sonda Mars Odyssey – jej głównym zadaniem jest poszukiwanie śladów wody i lodu wodnego na powierzchni Marsa i pod nią. W roku 2003 Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) na orbicie Czerwonej Planety umieściła, mającą badać atmosferę, klimat, mineralogię i geologię planety, sondę Mars Express Orbiter. Obie sondy kontynuują działanie i służą jako przekaźniki komunikacyjne dla innych misji na orbicie i powierzchni planety do dziś.

nn

Badania na orbicie Marsa prowadzą agencje kosmiczne rządów wielu krajów, często współpracując ze sobą przy tych samych projektach. Międzynarodowa organizacja krajów europejskich, w skład której wchodzą 22 państwa członkowskie – Europejska Agencja Kosmiczna – Stany Zjednoczone, Kanada, Chiny, Japonia, Zjednoczone Emiraty Arabskie, Indie i Rosja wysłały na Marsa w sumie 18 orbiterów, z czego 8 operuje do dziś.

nn

W symbiozie z sondami kosmicznymi na okołomarsjańskiej orbicie, na powierzchni Czerwonej Planety działa również inny rodzaj sond – łaziki marsjańskie. Są to mobilne, kontrolowane z Ziemi „roboty”, zdolne do prowadzenia skomplikowanych misji naukowych. Dostarczają nam m.in. analizy dla przyszłych misji załogowych, zdjęcia planety w wysokiej rozdzielczości oraz – co najważniejsze – ogromną liczbę nowych odkryć. Dzięki naszym robotycznym pomocnikom wiemy nie tylko, że na Marsie płynęła kiedyś woda – wiemy też gdzie szukać jej obecnie.

nn

Pierwszą udaną misją, która umieściła na Marsie wysłanego z Ziemi robota, był projekt NASA, Mars Pathfinder. 4 lipca 1997 roku z platformy lądownika na powierzchnię planety zjechał łazik Sojourner. Wyposażony w kamery i szeroki wachlarz instrumentów do pobierania skalnych próbek prowadził foto dokumentacje oraz analizę składu chemicznego skał.

nn

Geolodzy, po pierwszy raz w historii, mogli zbadać powierzchnię skał wystawionych na działanie marsjańskiej atmosfery. W styczniu 2004 roku na Czerwonej Planecie wylądowały dwa identyczne łaziki, tworzące program Mars Exploration Rover – Spirit i Opportunity. Dzięki ich badaniom uzyskano potwierdzenie, że w przeszłości na powierzchni Marsa istniały zbiorniki wodne, udało się także zaobserwować chmury typu cirrus i wiry pyłowe. Planowany czas misji obejmował 90 dni marsjańskich. Łazik Spirit działał przez 2210 dni, a Opportunity spędził na powierzchni planety 3035 marsjańskich dni.

nn

W listopadzie 2011 roku, w ramach misji Mars Science Laboratory, NASA wysłała na Marsa łazika Curiosity. Misja tego zautomatyzowanego laboratorium naukowo-badawczego obejmuje m.in.: robienie pomiarów meteorologicznych, badania stopnia wilgotności gleby oraz poszukiwania wody i związków mineralnych z nią związanych. Dla zasilania wykorzystuje radioizotopowy generator termoelektryczny (zamiast używanych w poprzednich łazikach paneli słonecznych, które szybko pokrywały się pyłem). Od blisko dekady dostarcza na Ziemie nowe, intrygujące odkrycia, pomimo, że podstawowa misja tego robo-geologa miała trwać 1 rok marsjański (687 dni ziemskich).

nn

Najbardziej zaawansowana technologicznie wydaje się jednak misja nowego amerykańskiego łazika Perseverance, następcy Curiosity. Celem jego misji jest przede wszystkim badanie zamieszkiwalności Marsa poprzez poszukiwania dawnych środowisk zdolnych do podtrzymywania życia mikrobiologicznego oraz testy efektywności wytwarzania tlenu ze składników atmosfery Marsa. Do łazika przyczepiony jest eksperymentalny dron Ingenuity, który zdążył wykonać już kilka pierwszych lotów próbnych. Celem miniaturowego helikoptera jest sprawdzenie na ile efektywny może być taki sposób eksploracji planety. Jeśli testy wypadną pozytywnie, być może przyszłe misje bezzałogowe, a także zapowiadana na przyszłość misja załogowa, będą mieć na wyposażeniu drony.

nn

Zdjęcie, które wykonał sobie łazik Curiosity w 2021 roku w pobliżu 6-cio metrowej formacji skalnej, Mont Mercou. Panoramiczne selfie jest w zasadzie mozaiką, wykorzystującą 60 zdjęć z kamery MAHLI umieszczonej na robotycznym ramieniu łazika oraz 11 zdjęć z kamery Mastcam na głowie robota.

nn

Dzięki zdjęciom takim jak to, wiemy jak wygląda powierzchnia Marsa.

n

To tylko niektóre z przeszłych i obecnych misji na Czerwoną Planetę. Prawda jest taka, że od bardzo dawna nie było dnia, w którym na powierzchni Marsa nie byłoby chociaż jednego łazika. Ci zautomatyzowani odkrywcy szukają odpowiedzi na nurtujące nas pytania, tam, gdzie żaden człowiek nie miał okazji postawić stopy. To co jeszcze z czasów pierwszych telewizyjnych podbojów Walta Disney ’a było fikcją, dzisiaj nazywamy rzeczywistością. Zasiedliliśmy obcą nam planetę robotami, a dzięki danym, które nam dostarczają, wiemy gdzie szukać wody i jak przygotować się do pierwszych misji załogowych. Z każdym dniem badań planeta robotów odkrywa przed nami kolejne sekrety, by jednego z tych dni ludzie mogli dołączyć do swoich robotycznych przyjaciół.

nn

Opracował: Tomasz Pirszel