OSVAJANJE SVEMIRA

Pripremio: Dragan Lazarević

Leteti nad Marsom

Istraživanje sa visine

Planeta Mars je u toku poslednje dve decenije objekat najintenzivnijeg proučavanja od početka kosmičkog doba. Oko te planete, kruže orbiteri NASA-e Mars Odisej 2001 i MRO i orbiter ESA-e Mars ekspres - a po njegovoj površini kreću se roveri oportjuniti i kjurioziti. Orbiteri su obavili globalno snimanje čitave planete u vidljivoj svetlosti i u infracrvenom delu spektra, vršili lasersko altimetarsko mapiranje (tzv.MOLA mapa), radarima snimali podpovršinske slojeve Marsovog regolita i ustanovili debljinu leda na polarnim kapama,vršili spektrometrijske analize, detektovali neutronsko zračenje njegovog tla kao i magnetometrijska svojstva njegove površine i vršili proučavanje njegove jonosfere i atmosfere u celini. Sva ta saznanja su dala upotpunjenu globalnu sliku našeg suseda i o njemu se danas zna čak i više nego o Mesecu.

Roveri i nepokretni lenderi na površini Marsa su poslali slike o svojoj neposrednoj okolini, vršili analize hemijskog sastava tla i merenja parametara svih fizičkih uslova u kojima su se zatekli. Roveri su u toku višegodišnjeg rada prelazili višekilometarska rastojanja; oportjuniti je prešao oko 36 km ali je kretanje rovera vrlo sporo, oko 1 cm/sec, pri čemu oni mogu da snimaju i istražuju samo svoju neposrednu okolinu. Potpunije istraživanje Marsa koje podrazumeva i topografsko mapiranje zahteva da se popuni praznina između globalne slike planete koju daju orbiteri i slike neposredne okoline koju daju lenderi i roveri.To se može postići upotebom letelica koje bi letele nad površinom planete na visini od 1 do 2 km, pri čemu bi ta slika bila daleko detaljnija od one sa orbite a obuhvatala bi znatno šira područja od onih koja snimaju roveri.

Usmeravanjem kamera na Marsovoj letelici mogli bi da se snimaju predeli direktno ispod nje i oni u horizontalnoj ravni. Letelica bi mogla da snimi i radarski skenira terene koji su teško prohodni za rovere, npr. vulkanske kupe i tokove lave u vulkanskim područjima Tarzis i Elizijum,velike peščane dine ili 6 km visoke strme ivice koje se odronjavaju u velikom kanjonu Valis Marineris, l edena prostranstva na polarnim kapama i još puno drugih neobičnih oblika reljefa tipičnih za Mars. Letelice bi mogle da detektuju metan u Marsovoj atmosferi koji možda ukazuje na neku podpovršinsku biološku aktivnost. Podaci dobijeni sa letelica bi upotpunili mozaik predstave o Marsu i verovatno pružili neka sasvim nova otkrića i otvorili neka nova pitanja

Francuski baloni nad pustom površinom

Marsova atmosfera je znatno manja od Zemljine i pritisak na najnižim područjima je sto puta manji nego na Zemlji na nivou mora. Njen sastav je 95% ugljendioksid. A kako je temperatura u proseku za oko 60 K niža, gustina najnižih slojeva je oko 50 puta manja nego pri povšini mora na Zemlji. Približni uslovi u Zemljinoj atmosferi nalaze se na visini od oko 31 km. Sondažni, istraživački i drugi baloni lete do visine od 40 km pa je potpunu dostupno i u okviru postojeće tehnologije da prve letelice nad Marsom budu baloni. Tehnološka rešenja koja su omogućila spektakularni Baumgartnerov skok sa 39 km visine - džinovski balon, kabina gondola pod pritiskom i skafander - primenljivi su i na Marsu.

Baumgartner je svojim skokom pomerio granice ljudskih mogućnosti ali je iskazao potpuno nerazumevanje za kosmičke letove kada misiju rovera kjurioziti koja je koštala 2,5 milijarde dolara smatra za rasipanje para poreskih obveznika. Odgovor zastupnika kosmičkih istraživanja i pripadnika Društva za Mars (Mars society) je bio vrlo oštar i donekle uvredljiv. Nije potrebno da prvi baloni sonde u Marsovoj atmosferi budu veliki kao stratosferski baloni za istraživanja Zemljine atmosfere. Planovi za takve misije postoje odavno.

Francuska kosmička agencija CNES je razradila projekt Marsove sonde balona koji je trebalo da se pošalje sa sovjetskom a potom ruskom sondom Mars 96 ali se od toga odustalo a i sama sonda je pretrpela havariju. Projekat CNES je trebalo da u Marsovoj atmosferi razvije i napuni helijumom balon mase 65 kg i zapremine 5500 m3; nosio bi gondolu mase 15 kg a masa instrumenata bi bila oko13,5 kg. Balon bi se danju zagrevao toplotom sunca i dizao a tokom noći bi se hladio i spuštao na površini traku sa instrumentima koji bi analizirali tle (tzv. guide rope). Misija bi trajala bar deset dana.

Nemački ogranak Društva za Mars u programu Archimedes priprema balon prečnika 15 m sa odgovarajućim instrumentima. Planira da ga pošalje na Mars 2018. NASA je razvijala slične projekte pod nazivom MABTEX i ULDB pri čemu bi poslednji trebalo da leti nad terenima Zemljinog suseda bar sto dana a možda i celu godinu.

Problemi koji prate ove projekte su neophodnost brzog naduvavanja balona pri oslobadjanju iz kapsule u Marsovoj retkoj atmosferi, pri čemu bi nenaduvani balon mogao da posluži i kao padobran. Pravcem kretanja balona ne može da se upravlja i on bi bio nošen Marsovim vetrovima koji mogu da imaju vrlo veliku brzinu. Marsove peščane oluje koje zahvataju čitavu planetu ugrozile bi misiju dugotrajnog leta balona sonde.

Svi ovi problemi su rešivi, a za manje sonde i kratkotrajne misije i rešeni i šteta je što ovi odavno zamišljeni projekti nisu već i ostvareni. Takve misije bi poslale brojne podatke o Marsovoj atmosferi, kretanju vetrova i klimi našeg suseda a naravno i snimke predela nad kojim bi baloni leteli.

Nada u “vikinge”

Prvi planovi da se u Marsovu atmosferu pošalju avioni-sonde razrađeni su od strane NASA-e u programu Astroplane 1978 godine i zasnivali su se na upotrebi tehologije sondi viking uspešno spuštenih na Mars dve godine ranije. Avion je trebalo da bude nalik motornoj jedrilici, sa razmahom krila 21m i površinom 20 m2, pogon bi bio propeler prečnika 4,5 m pokretan motorom SUS a nosio bi gorivo i oksidator. Ukupna masa bi bila oko 300 kg od čega bi 40 kg bili instrumenti. Kretao bi se brzinom od oko 380 km/čas na visini 0,1-15 km i trebalo je da preleti 10.000 km. Ovaim preambicioznim projektom je čak razmatrano da letelica sleti na tle pošto potroši svo gorivo a da instrumenti nastave sa radom .

Poseban problem je bio kako da se ona smesti u kapsulu viking prečnika 3,5 m. Svako krilo je trebalo da bude presavijeno preko tri šarnira, tj. da bude iz četiri dela a trup je trebalo da ima tri šarnira. Posle ulaska kapsule u Marsovu atmosferu, obavljenog aerodinamičkog k očenja i otvaranja padobrana, usledilo bi izbacivanje sklopljenog aviona. On bi složenom procedurom raširio i zabravio u tom položaju krila, rep i krakove elise i počeo izvlačenje iz poniranja da bi, na visini od 5,7 km, prešao u horizontalan let. Planirano je da jednom misijom u atmosferu budu ubačene čak četiri kapsule sa avionima a da takvih misija bude tri. Ovaj program je obustavljen jer je bio prekomplikovan i preskup ali je poslužio kao inspiracija za projekte koji su usledili.

Krajem devedesetih godina prošlog veka NASA je otišla u drugu krajnost u projektu Micromission i razmatrala malu Marsovu letelicu ukupne mase 19 kg od čega bi instrumenti imali samo 2,6 kg i koja je trebalo da stane u kapsulu prečnika 0,8 m. Planirano je da preleti 200 km za 20 min.Trebalo je da se lansira kao sporedan teret uz komercijalni satelit raketom ariana 5 ali je projekt ocenjen kao nedovoljno pouzdan tako da je obustavljen.

U periodu 2001-2003 NASA-in istraživački centar Lengli je u programu ARES uspešno projektovao, napravio i testirao probni model aviona za Mars. Letelica je projektovana prema uslovima leta u hladnijoj Marsovoj CO2 atmosferi, sa nižim vrednostima Rejnoldsovog i Mahovog broja i gravitacijom od 0,38 ge. Avion ARES je trebala da se pošalje na Mars raketom Delta 2 a noseći kosmički aparat bi bio sličan onom iz misije Genezis .U sklopljenom stanju Marsov avion bi bio smešten u kapsulu prečnika 2,65 m. Ukupna masa letelice iznosi 175 kg, od toga na gorivo otpada 48 kg a na instrumenate 10 kg. Pogon daje mali raketni motor potiska oko 60 N, gorivo je monometil hidrazin a oksidator azot tetraoksid.

Posle ulaska kapsule u Marsovu atmosferu i obavljenog aerodinamičkog kočenja i otvaranja padobrana, avion bi bio izbačen iz kapsule i počeo bi da širi krila koja su bila preklopljena preko po jednog šarnira od titanijuma kao i rep oblika obrnutog slova V. Konačne dimenzije razvijene letelice bi bile: razmah krila 6,25 m, površina krila 7 m2, dužina 4,4 m.

Planirani pad

Avion ARES bi potom počeo da se izvlači iz poniranja, pali raketni motor i, na visini od 1-2 km, preleteo bi teren od posebnog naučnog interesa brzinom od oko 600 km/h. Ukupno trajanje leta bi iznosilo jedan čas, avion bi određenu oblast ponovo preleteo, izdizao bi se i oko 3,5 km prelećući planine. Po prestanku rada motora ponirao bi i pao na tle oko 500 km daleko od mesta gde je započeo let. Nosio bi pet naučnih instrumenata: kameru i maseni spektroskop u nosnom delu, kameru za snimanje terena ispod sebe u repnom delu i magetometre na krajevima krila. Upravljanje bi se obavljalo preko podataka sa inercijalnog sistema IMU, radarskog i barometarskog altimetra, a prenos podataka na Zemlju bi se obavljao preko njegovog nosećeg kosmičkog aparata koji bi proletao pored Marsa i Marsovog orbitera sonde MRO .

Septembra 2002. model letelice je podignut balonom na visinu od oko 30 km, uspešno se odvojio, razvio krila i rep i prešao u horizontalni let. Prvobitno je planirano da se lansira na Mars 2007, pa je odlagan sve do 2013, da bi konačno bio odložen u korist misije MAVEN . Za sada se ne zna kada će biti lansiran,a postoje zamerke da nosi malo naučnih instrumenata, da let kratko traje itd.

Prošla je decenija od završetka projekta a instrumenti su usavršavani i u pogledu efikasnosti i manje mase; Marsov avion ARES i dalje je efikasna i perspektivna platforma za naučna istraživanja susedne planete. Ako se jednom bude uspešno pokazao nad Marsom, mogao bi da bude osnova za tri do pet puta masivnije analogne letelice koje bi bile smeštene u kapsulu sličnu onoj za rover kjurioziti prečnika 4,6m i koje bi preletale deset puta veće rastojanje nad Marsom. Podaci sa Marsovih letelica bili bi od odlučujuće važnosti pri izboru mesta spuštanja budućih rovera, misija dopremanja uzoraka tla na Zemlju i, u malo daljoj budućnosti, sletanja misije sa ljudskom posadom. Običnim ljudima na Zemlji pružile bi izuzetan doživljaj pri posmatranju video snimka leta nad neobičnim terenima Marsa.

Dragan Lazarević

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja