TEMA BROJA - Istraživanje Sunčevog sistema

Mars pod opsadom kosmičkih sondi

Misije na granici SF

Mars je od svih planeta Sunčevog sistema privlačio najveću pažnju jer je, i pored velikih fizičkih razlika u pogledu uslova na njegovoj površini u odnosu na Zemlju, u poređenju sa drugim planetama, ipak najsličniji našem svetu. Zbog toga je i najveći broj kosmičkih sondi bio usmeren ka njemu.

Posle pionirskih istraživanja sondi „mariner“ i „mars“, najveću uspeh postigle su sonde „viking“ 1 i 2, 1976. kada su njihovi lenderi uspešno sleteli i poslali prve slike Marsove površine. Snabdevani energijom iz nuklearnih izvora, radili su do 1980-82, Tokom dve i četiri godine orbiteri su vršili detaljno snimanja planete.

Potom je usledilo opadanje interesa za „Crvenu planetu“ i Marsov mir dugo nije narušavan. Bilo je i misija koje su otkazane pred samim ciljem – a sovjetska sonda „fobos 2“ je uspešno ušla u Marsovu orbitu 1988. i u toku približavanja planeti iznenada otkazala. Dve decenije posle spuštanja „vikinga“ usledio je početak novih uspešnih misija koje su donele nova saznanja o Marsu.

Nove tehnologije i jeftinije sonde

NASA nije mogla da, krajem prošlog veka, obezbedi finansiranje velikih lendera tipa „viking“ pa se opredelila za jeftinije projekte koji bi iskoristili veliki napredak na polju elektronike, kibernetike i korišćenja solarne energije u odnosu na tehnologiju primenjenu 1975. Nastala je sonda „pathfinder“ koja je koštala 280 miliona dolara, tj. bila je petnaest puta jeftinija od „vikinga“. Koristila je solarnu energiju na površini Marsa a kamere i instrumenti su bili minijaturizovani i znatno usavršeniji od prethodnih („vikinzi“ su imali kamere sa mehaničkim skeniranjem).

Sonda je 1997.uspešno sletela u oblast Ares Vallis . Za razliku od lendera „viking“, ušla je u Marsovu atmosferu direktno sa međuplanetarne putanje, uspešno obavila aerokočenje a potom odbacila kapsulu i otvorila padobran. Završno spuštanje bilo je na vazdušne jastuke, što je znatno jednostavnije od spuštanja retroraketnim sistemom. Poslala je snimke okoline znatno kvalitetnije od prethodnika i brojne podatke o fizičkim uslovima svoje okoline. Sa nje je spušten i mali rover „sojourner“ mase 10,5 kg, koji je prešao oko 100m, snimao i ispitivao okolinu.

Na osnovu tih iskustava i na isti način usledilo je spuštanje rovera „spirit“ i „oportjuniti“ 2004. „Spirit“ je spušten u veliki krater Gusev ka kojem vodi dolina nalik na isušeno korito reke Maadim Valis . Pretpostavljalo se da je krater bio veliko jezero pre više od 3 milijarde godina. „Spirit“ je tokom svog puta dugog 7,73 km preko prašnjavog terena poslao izuzetne snimke okoline, ali se na žalost zaglavio u nanose prašine i njegova misija je prekinuta 2010.

Rover „oportjuniti“ je spušten u oblast Meridiani Planum . Tokom puta dugog 42,45 km uspešno je snimao i ispitivao okolinu. Najveću pažnju privuklo je otkriće u Marsovom tlu granula hematita sferoidnog oblika nazvanih „blueberries“ (borovnice) za koje geolozi veruju da su nastale vodenom erozijom, što je dokaz da je ta oblast nekada bila plitko more. Misija rovera „oportjuniti“, i pored tehničkih problema, i danas traje. Misije je bila izuzetno uspešna jer su vozila mase po 185 kg bila pokretana solarnom energijom koja na Marsu iznosi samo 40 % energije Sunca na Zemlji. Oblasti koje su istraživne su blizu ekvatora i tu nije nađena voda u vidu leda.

Sledeća sonda, „feniks“ spuštena je raketnim kočenjem 2008. u severnu polarnu oblast. Cilj je bio da pronađe podpovršinski led. Mehaničkom rukom je zagrebala peskovitu površinu posle čega se ukazao beličasti sloj čiji izgled ukazuje da je to vodeni a ne smrznuti CO2, tzv. „suvi led“.

Naučna laboratorija i gvozdeni meteorit

Marsova naučna laboratorija, rover „kjurioziti“ spušten je 2012. u krater Gale sistemom „skycrane“. Krater Gale je odabran za mesto istraživanja jer je i za Marsovu geologiju (areologiju) fenomen. U centru udarnog kratera prečnika 154 km nalazi se planina Aeolis Mons (nazvana i mt. Sharp ) visoka 5,5 km. Pretpostavlja se da je nastala procesom sedimentacije u kojem je učestvovala i voda u da je u krateru Gale nekada bilo jezero. Rover treba da se, tokom višegodišnje misije, popne na tu planinu i usput izvrši analizu slojeva sedimenata na koje naiđe i u kojima su stratigrafski zapisi Marsove prošlosti.

Masa rovera „kjurioziti“ iznosi 900 kg. Koristi nuklearni izvor struje što je čini najvećom, najsloženijom i najskupljom sondom-naučnom laboratorijom spuštenom na neku planetu - koštala je 2,5 milijardi dolara. Na njoj je čitav set kamera i uređaja za analizu okoline sa ciljem da se nađu, ako postoje, hemijski tragovi života. Rover je do sada prešao 7,1 km i došao u podnožje planine Sharp. Snimljen je gvozdeni meteorit koji je pao u Marsovu prašinu, izvršene su analize sastava tla koje su pokazale da sličnost sa bazaltnim mineralima. Pronađeni su tragovi hemijski vezane vode u mineralima, otkriven je u tlu azotni oksid, a u atmosferi mikrotragovi metana. Najveća otkrića se ipak očekuju pri usponu na planinu Sharp .

Orbiteri neprekidno osmatraju

Istraživanje Marsa sa orbite nastavljeno je 1997. sondom „MGS“ (Mars Global Surveyor) koja je prva koristila atmosfersko kočenje da prvobitnu eliptičnu putanju 54000x263 km oko Marsa prevede u nisku, gotovo kružnu polarnu orbitu. Najniže rastojanje je smanjeno na 121 km od Marsa, pri čemu je sonda zalazila u razređene gornje slojeve atmosfere i pri tome gubila brzinu da bi, prvo, postigla orbitu 450x173 km i , konačno, raketnim motorom uspostavila približno kružnu orbitu visine oko 380 km sa periodom obilaska od 2 sata. Sonda je do 2006. godine, kada je misija prekinuta, detaljno snimila površinu sa ciljem da se istraži geološka prošlost, merila je lokalna magnetna polja ali je najveći uspeh precizno lasersko merenje altimetarske visine objekata Marsovog reljefa. Izvršeno je 330 miliona laserskih merenja i na osnovu toga je napravljena tzv. MOLA (Mars Orbiter Laser Altimetry) mapa Marsa.

Kosmičku sondu „mars odyssey“ NASA je uvela u eliptičnu orbitu oko Marsa oktobra 2001. da bi procesom atmosferskog kočenja (aerobraking) smanjila apoapsis i postigla nižu polarnu orbitu. Sonda je snimala Mars u IC području i tako su ustanovljene toplotne karakteristike njegove površine. Vršena su i gama spektroskopska poučavanja a detektor neutrona ruske proizvodnje je omogućio kartografisanje podpovršinskih naslaga vodenog leda jer vodonik u vodi apsorbuje neutrone. Sonda je poslužila i kao relejni satelit za rovere i još uvek je u toj funkciji.

Ni voda ni led

Evropska kosmička agencija ESA je sondu orbiter „mars express“ uvela 2003. u eliptičnu 10107x298 km polarnu orbitu oko Marsa. Sonda je snimala Mars kamerom visoke rezolucije HRCS. Izrađena je topografska mapa. Vršena su i radarska snimanja radarom „marsis“ sa antenom dužine 40m. Radio-talasi su prodirali kroz slojeve peska, prašine ili leda i odbijali se od kamenitih slojeva. Tako je utvrđeno da debljina ledenih naslaga na Marsovom južnom polu iznosi do 3,7 km i da su naslage na oba pola 85% od CO2 suvog leda a samo 15% od vodenog leda. Nije otkrivena tečna voda ispod površine ali su otkriveni brojni veliki udarni krateri zatrpani prašinom na severnoj polulopti planete. U tlu su otkriveni hidratisani sulfati a u atmosferi tragovi metana i amonijaka, što bi moglo da ukaže na aktivnost mikroorganizama ili na neki nepoznat geohemijski proces. „Mars express“ je dva puta proleteo pored Fobosa , skenirao ga radarom i na osnovu refleksije podpovršinskih slojeva izgleda da u Fobosovoj unutrašnjosti ima velikih šupljina. „Mars express“ je još uvek aktivan i služi i kao relejni telekomunikacioni satelit.

Zagonetni žlebovi

Nasloženija američka sonda koja je uvedena u Marsovu orbitu je MRO (Mars Reconnaissance Orbiter). Sonda je 2006.prvo uvedena u eliptičnu orbitu 44500x426km da bi, postupkom atmosferskog kočenja tokom pet meseci, smanjila udaljenost od Marsa na 450 km a potom radom raketnih motora postigla konačnu polarnu orbitu 316x250 km. Od tri kamere na sondi najveću rezoluciju ima kamera HiRISE koja može da, sa visine od 300 km, razdvoji od okoline objekat veličine 30 cm. MRO ima i radar „sharad“ koji snima podpovršinske slojeve do dubine od 800 m ali može da daje znatno oštriju sliku tih slojeva nego radar „marsis“. Radarom „sharad“ otkrivene su, na južnoj polarnoj kapi, velike naslage smrznutog CO2. Ako bi isparile, atmosferski pritisak na Marsu bi se skoro udvostručio. Radarom su otkriveni i slojevi vodenog leda prekrivenog prašinom u oblasti Hellas . Spektrometrom CRISM potvrđeno je u nekim oblastima postojanje minerala nastalih u prisustvu vode: gline,hidrosulfata i karbonata. Kamera HiRISE je snimila lavinu na severnom polu, kotrljajuće stene velike kao kuća, rover „oportjuniti“, sondu „feniks“ tokom spuštanja a pratila je i celi tok spuštanja rovera „kjurioziti“. Na obroncima kratera Hale , u oblasti Argyre, snimljeni su žlebovi nalik na vododerine. Taj oblik reljefa (gullies) je dosta raširen na Marsu.

NASA je izdala saopštenje 28. septembra 2015. u kojem se nastanak žlebovi kratera Hale tumači erozijom tečne vode u vidu veoma zasićenog rastvora hlorata i perhlorata magnezijuma i natrijuma koji ostaje tečan i do

-70oC. Stručnjaci NASA-e smatraju da bi taj dokaz o postojanju tečne vode na Marsu značio i mogućnost postojanje mikroorganizama u oblastima gde takva voda postoji. Većina upućenih u taj problem ipak ne deli taj optimizam - takav rastvor bi bio jednako loš za bakterije kao i Mrtvo more. Žlebova (gullies) ima i na drugim mestima na Marsu ali se svi ne mogu tumačiti vodenom erozijom već je verovatnije da su u pitanju tokovi prašine. MRO uspešno nastavlja svoju misiju i poslužiće kao telekomunikacioni relej za buduće sonde.

Kojom brzinom odlaze atomi

Sonda orbiter „maVEN“ (Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission) je ušla u eliptičnu orbitu Marsa 6200x150 km septembra 2014. sa ciljem da proučava Marsovu najbližu okolinu, njegovu termosferu, jonosferu i egzosferu i ustanovi kojom brzinom i u kojem obimu jonizovani i neutralni atomi H,N,O odlaze iz Marsove atmosfere zbog njegove male gravitacije. Zatim, i da se na osnovu toga proceni kada je izgubio svoju prvobitnu i mnogo veću atmosferu od azota kao i najveći deo hidrosfere koju je nekada imao (verovatno u vidu ledene kore). Do sada je ustanovljeno da on gubi i atome ugljenika iz raspadnutog CO2 u jonosferi, a da najmanje gubi kiseonik.

Klubu kosmičkih sila (SSSR, SAD, EU) koje su uspešno uvele sondu u Marsovu orbitu priključila se i Indija sondom „MOM mangalyaan“, 2014. Indijska kosmička agencija ISRO želi da napravi sopstvenu mapu Marsa. Pošto je putanja sonde izrazito eliptična, 72000x421km, to omogućava snimanje sa najvećeg rastojanja gotovo celog Marsovog diska i posmatranje globalnih Marsovih fenomena kao što su npr. velike peščane oluje. Tako se misija MOM dopunjuje sa misijama ostalih sondi koje osmatraju Mars detaljnije i sa manjih visina orbita.

Buduće sonde

Istraživanja Marsa sondama, orbiterima, lenderima i roverima su dala neke odgovore ali je daleko više ostalo pitanja i gotovo pravih misterija. Odgovore treba da daju buduće sonde. U najbližoj budućnosti, 2016. NASA sprema sondu „lender InSight“ baziranu na sondi „feniks“, koja treba da se spusti u mlađu vulkansku oblast Elysium planitia . Nosiće sa sobom i dve mikrosonde „marCO“ zasnovane na minijaturnim CubeSatelitima koje će odbaciti pre ulaska u Marsovu atmosferu, pri čemu će oni proleteti pored Marsa. Poslužiće za prenos podatka tokom aerokočenja i spuštanja. Seizmometrima treba da se registruju i potresi koji nastaju udarima meteorita, da se daju podaci o debljini Marsove kore i da prodre termičkom sondom do 5 m dubine i izmeri toplotne karakterstike Marsovog tla i toplotu koja dolazi iz njegove unutrašnjosti.

Evropska kosmička agencija ESA, u saradnji sa Rusijom, namerava da realizuje dve misije „ExoMars“. Obe bi bile lansirane ruskim raketama tipa „proton“ i bile bi usmerene na otkrivanje tragova za sada hipotetičke aktivnosti mikroorganizama u Marsovom tlu. Prva treba da 2016. u Marsovu orbitu uvede sondu „TGO“ (Trace Gas Orbiter) koja bi ispitivala tragove metana i drugih retkih gasova u Marsovoj atmosferi a na površinu pošalje kapsulu sa lenderom nazvanu „schiaparelli“. Oblast u koju treba da se spusti lender je Meridiani Planum , ona ista gde je i „oportjuniti“, i to baš za vreme peščane oluje, kako bi ispitala sastav i fizičke osobine prašine nošene vetrom.

Druga misija treba da 2019. spusti kapsulu i veći lender ruske proizvodnje mase 1,8t, na kojem bi bio rover mase 207kg, i to u oblast u kojoj prethodna misija otkrije najveće tragove metana.

Ohrabrena uspehom svoje sonde „MOM mangalyaan“ Indija planira da pošalje veći orbiter sa manjim lenderom 2018 ili 2020.

NASA vrši ozbiljne pripreme da 2020. pošalje drugi veliki rover baziran na roveru „kjuruioziti“. Kina takođe planira Marsov orbiter i kapsulu sa lenderom i roverom sličnim Mesečevom „yutu“ roveru pre 2020.

Elon Mask planira da 2020. u saradnji sa NASA spusti na Mars kapsulu „red dragon“ koja bi, pored naučnih istraživanja, bila priprema za slanje ljudske misije na Mars. NASA odavno priprema da pošalje i Marsov komunikacioni satelit preko kojeg bi išla veza sa sve većim brojem ostalih sondi. Japan planira sopstvene orbitere i sonde za Mars, koje bi dopremile na Zemlju uzorke tla Fobosa i Deimosa .

Skok u grotlo gejzira

Šta će se preduzimati posle 2020. teško je predvideti jer to zavisi i od rezultata misija koje tek treba da se ostvare. Neki projekti dugo vremena čekaju svoju priliku: Marsova sonda avion, sonde na balonima, Marsov „skakavac“ koji bi se spustio retroraketnim sistemom na površinu pa ponovo uzleteo i raketnim skokovima se približio gejzirima CO2 koji izbijaju iz peščanih naslaga a možda i spustio u samo grotlo gejzira(naravno kad gejzir nije aktivan).

Veliki orbiter sa radarom koji bi mogao da skenira podpovršinske slojeve dublje i preciznije od do sada korišćenih „marsis“ i „sharad“ je takođe dugo u pripremi. Najsloženiji zadatak će obaviti sonda koja treba da dopremi na Zemlju uzorke Marsovog tla, prethodno prikupljene roverom. Tu misiju NASA odavno priprema. Da bi se kontejner sa uzorcima Marsovog tla lakše lansirao sa Marsove površine ka Zemlji, on ne bi bio u masivnoj kapsuli za kočenje u Zemljinoj atmosferi već bi ga, na putu ka Zemlji, presreo i pokupio kosmički brod sa posadom „orion“. Ovu misiju na granici naučne fantastike NASA okvirno planira za sredinu iduće decenije. Planove da dopreme uzorke Marsovog tla imaju i Rusija i ESA, kao i dopremanje uzoraka tla Fobosa i Deimosa na Zemlju.

Niz zemalja planira da se uključi u slanje sondi ka Marsu, u okviru međunarodne saradnje: Finska,Kanada, Ujedinjeni arapski emirati (planiraju orbiter „hope“ za 2020) što bi moglo da podstakne i druge države da se uključe u istraživanje Marsa u okviru jedne međunarodno koordinisane naučne strategije. NASA ne deli optimizam Elona Maska da će prvu misiju sa ljudskom posadom poslati već 2026. i ima svoje planove da to ostvari deceniju kasnije,pri čemu bi astronauti prvo izgradili baze na Deimosu i/ili Fobosu. To naravno ne bi značilo kraj slanja kosmičkih sondi pošto bi i tada bile značajna dopuna i podrška misijama astronauta.

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