Z Bogucina na Marsa cz.1

Autor artykułu Krzysztof Kowalczyk, pochodzi z Bogucina a obecnie mieszka w Warszawie. Pasjonuje się astronomią. Swoją fascynację rozwijał w liceum oraz na studiach (fizyka na UMCS Lublin), by następnie połączyć z pracą w Planetarium Centrum Nauki Kopernik w Warszawie.

Ma bogate doświadczenie w występowaniu przed szeroką publicznością, w tym podczas transmisji internetowych oraz w programach radiowych i telewizyjnych o zasięgu ogólnopolskim. Swoją wiedzą astronomiczną dzielił się też podczas Festynu w Bogucinie w 2018 r. na specjalnie zorganizowanym stoisku.

Pokazy (poniżej kilka tytułów) z jego udziałem można obejrzeć za pośrednictwem internetu:

Wiosna na niebie: https://www.youtube.com/watch?v=57T0D1ptJZA

Planety pozasłoneczne: https://www.youtube.com/watch?v=vDZ6Rnay0LQ

Grudniowa noc spadających gwiazd: https://www.youtube.com/watch?v=w64EpVbH48U

Pierwsza gwiazdka: https://www.youtube.com/watch?v=xlnLELHiba8

Kosmiczny Sylwester: https://www.youtube.com/watch?v=UQDgffVRxv0

Najdziwniejsze księżyce pod Słońcem: https://www.youtube.com/watch?v=y1DDmYkQkSE

Czas Wszechświata (18.04.2021): https://youtu.be/FpwrnZVpzRI

Agnieszka Szymańska

 

18.02.2021 r. na Marsie wylądował łazik Perseverance – ważący ponad tonę zbudowany przez amerykańską agencję kosmiczną NASA automatyczny pojazd wielkości samochodu. To już czwarty w historii łazik jeżdżący po powierzchni Marsa, w odróżnieniu jednak od swoich poprzedników jest wyposażony dodatkowo w zaledwie 1,8 kg dron (Mars Helicopter), którego zadaniem jest sprawdzenie czy można latać podobnie jak samolot w marsjańskiej atmosferze. Testy wypadły pomyślnie.

Zainteresowanych szczegółami tej niezwykłej misji i samą planetą Mars odsyłam do obszernego wywiadu, jakiego udzieliłem do weekendowego wydania „Dziennika Wschodniego” z 26-28.03.2021 pt. “Misja na Marsa: wytrwałość w poszukiwaniu śladów życia”. Można go przeczytać w całości na stronie internetowej: https://www.dziennikwschodni.pl/magazyn/misja-na-marsa-wytrwalosc-w-poszukiwaniu-sladow-zycia,n,1000286233.html

Polecam też film z transmisji wydarzenia, jakie organizowaliśmy w Planetarium Centrum Nauki Kopernik w dniu lądowania łazika Perseverence, które śledziliśmy na żywo (początek mojej prezentacji po przewinięciu o 10:53): https://youtu.be/KZRyJcmsnH0?t=653 Załączam również link do mojego wystąpienia o Marsie i tej misji na konferencji w Pałacu Staszica Polskiej Akademii Nauk w Warszawie, jakie miałem 19.02.2021: https://youtu.be/RF-5SQStBFQ?t=4695

Łazik wylądował, a co było potem? Obiecujące są chociażby wyniki z eksperymentu MOX-ie, który pokazał, że można na Marsie wytwarzać tlen pobierając dwutlenek węgla z atmosfery. To jeden z ważniejszych wyników, jakie udało się uzyskać, gdyż bez opanowania techniki produkcji tlenu na Marsie nie będzie można wysłać tam w przyszłości misji załogowej, która będzie potrzebować tlenu nie tylko do oddychania, ale i do paliwa rakietowego. Pamiętam jak w czasach gdy zaczynałem interesować się astronomią – było to jeszcze pod koniec XX w. – mówiono, że pierwszy człowiek wyląduje na Marsie ok. 2020 r. Na razie jednak musimy się zadowolić zaawansowanymi bezzałogowymi łazikami, ale eksperyment z produkcją tlenu przybliża nas do momentu, gdy możliwe będzie poważne myślenie o wysłaniu tam ludzi, tym bardziej, że sam lot w jedną stronę na Marsa musiałby trwać co najmniej pół roku.

Największe emocje budził jednak pierwszy lot w marsjańskiej atmosferze ważącego zaledwie 1,8 kg drona Ingenuity, który oddzielił się od łazika Perseverance. Chodziło o przetestowanie pod kątem przyszłych misji czy i na ile można latać niczym helikopter w rzadkiej marsjańskiej atmosferze, której gęstość waha się w dość szerokim zakresie od 14 do 20 gramów na metr sześcienny. Ciśnienie przy powierzchni Marsa jest około stukrotnie niższe niż przy powierzchni Ziemi, dlatego wiadomo było już na etapie projektowania, że śmigła helikoptera zbudowanego z lekkich materiałów kompozytowych będą się musiały kręcić szybciej niż byłoby to na Ziemi. Podczas gdy śmigła ziemskich helikopterów wykonują około 500 obrotów na minutę, Ingenuity musi rozpędzić swoje skrzydła co najmniej do 2300 obrotów na minutę, by uzyskać odpowiednie nadciśnienie pod skrzydłami zapewniające wystarczającą siłę nośną. Dodatkowo inżynierowie z NASA tak zaprojektowali marsjański helikopter, by końcówki śmigieł nie przekraczały prędkości dźwięku na Marsie po to, by nie generowały fal uderzeniowych komplikujących manewrowanie w rzadkiej marsjańskiej atmosferze.

Pierwszy lot Ingenuity miał się odbyć w pierwszej połowie kwietnia, później lot przekładano w miarę trudności z sekwencją startową. Przyczyną opóźnienia była konieczność aktualizacji oprogramowania, która pojawiła się podczas testu obrotu łopatek wirnika. Aby lot Ingenuity w rzadkiej marsjańskiej atmosferze był bezpieczny trzeba było mieć 100% pewność, że komputer pokładowy zapewni sterowność tego małego marsjańskiego helikoptera. W tym celu NASA chciała uniknąć problemów z sekwencją startową, jakie pojawiły się, gdy komputer pokładowy przygotowywał się do przejścia z procedury „pre-flight” (przed lotem) do trybu lotu, a Ingenuity przedwcześnie chciał wystartować. Inżynierowie NASA potrzebowali kilku dni na aktualizację i zgranie nowego oprogramowania, które zostało przesłane drogą radiową do łazika Perseverance i drona Ingenuity. Następnie test obrotu łopatek wirnika odbył się ponownie już bez większych niespodzianek, potwierdzając gotowość Ingenuity do lotu.

Gdy tylko Ingenuity poleciał i pojawiły się pierwsze zdjęcia i filmy z pierwszego lotu helikoptera nad powierzchnią Marsa, jako Planetarium Centrum Nauki Kopernik zorganizowaliśmy wydarzenie online, podczas którego nasz gość dr Artur Chmielewski z NASA przedstawił pierwsze wyniki z lotu Ingenuity i perspektywy na przyszłość tego rodzaju misji: https://youtu.be/q0xYFCYFczE?t=190 Pierwszy marsjański helikopter wykonał 19.04.2021 pierwszy testowy lot na Marsie na wysokość 3 m, potem kolejny na wysokość 5 m, aż w końcu w pierwszym tygodniu maja w czwartym locie udowodnił, że jest w stanie oddalić się w ruchu poziomym od miejsca lądowania na odległość ponad 130 metrów. Tym samym NASA powtórzyła na Marsie sukces braci Wright, którzy w 1903 r. wzbili w powietrze pierwszy samolot. Fragment poszycia z tego pierwszego ziemskiego samolotu został zresztą zamieszczony na pokładzie Ingenuity. zanim cała misja wystartowała z Ziemi latem 2020 r. W ten sposób oddano hołd pionierom awiacji jednocześnie otwierając erę awiacji na Marsie.

Na stronie NASA warto zapoznać się z budową pierwszego marsjańskiego helikoptera: https://mars.nasa.gov/technology/helicopter/#Anatomy Śmigła Ingenuity to ostrza zbudowane z piankowego rdzenia z włókna węglowego zapewniające unoszenie w cienkiej atmosferze Marsa. Anteny radiowe komunikują się z Ziemią za pośrednictwem łazika Perseverence i sond orbitujących wokół Czerwonej Planety. Baterie pomagają zasilać helikopter, a panel słoneczny pomaga utrzymać naładowanie baterii. Cała awionika – czyli „mózg” Ingenuity – pomaga helikopterowi w funkcjonowaniu i nawigacji. Korpus ma izolację i grzejniki, które utrzymują wrażliwą elektronikę w cieple i zapewniają przetrwanie w zimne marsjańskie noce. Czujniki zbierają dane o tym, jak szybko leci helikopter i w jakim kierunku. Ingenuity wyposażony jest też w kamery, które zapewniają obraz z jego lotów.

Misja pierwszego marsjańskiego helikoptera przyniosła wielki sukces, ale NASA chce go jeszcze testować do granic możliwości. Jego główny cel, czyli sprawdzenie czy w atmosferze Marsa da się latać i manewrować został już osiągnięty. Dlatego nawet jeśli usłyszycie o rozbiciu helikoptera na Marsie, czego NASA nie wyklucza, nie będzie to już na tym etapie oznaczało porażki, a to, że zrobiono testy, które pomogą w przyszłości takich wypadków unikać. Wykorzystując doświadczenia z Ingenuity za 10 lat NASA chce wysłać na Marsa znacznie większego i masywniejszego drona, zdolnego pokonywać znacznie większe odległości. Doktor Chmielewski, z którym rozmawiałem podczas wydarzenia online 19 kwietnia zdradził, że już pracuje nad jego projektem. Trzeba też pamiętać, że technologie kosmiczne znajdują prędzej czy później zastosowania na Ziemi. W tym wypadku wśród możliwych zastosowań w przyszłości wyobrażam sobie usprawnienie dostarczania paczek przez drony czy ratownictwo wysokogórskie. Skoro można latać dronem w rzadkiej i zimnej marsjańskiej atmosferze, to tym bardziej powinno być to możliwe w trudnych warunkach pogodowych na Ziemi, gdzie nawet na szczycie Mount Everestu ciśnienie jest znacznie wyższe niż na Marsie.
Krzysztof Kowalczyk