Marsra szállás: jövő pénteken

Már csak néhány nap van hátra a NASA legújabb Mars-kutató szondájának 11 hónapos útjából. A Mars Polar Lander, azaz a marsbéli sarkkutató december 3-án, pénteken, magyar idő szerint az esti órákban sima leszállást hajt végre a vörös bolygó felszínén, emellett két, a Mars talajába behatoló mikroszondát dob a bolygó felszínére. Ez lesz az első alkalom a Mars kutatásának történetében, amikor a valóban mostoha éghajlatú sarkvidéken próbál meg leszállni egy űreszköz. A véglegesen augusztus végén kijelölt leszállóhelyen dermesztő hidegben kell a mérőműszereknek dolgozniuk, hiszen legfeljebb –100 Celsius-fok körüli hőmérsékletre számíthatunk.Az űrszonda 1999. január 3-án a floridai Cape Canaveralból Delta hordozórakétával indult Mars felé vezető útjára. (A Mars és a Föld helyzetének Nap körüli keringésük miatti folytonos változása következtében csak kétévenként, az úgynevezett indítási ablakokban lehet űreszközt küldeni a Mars felé.) Az 576 kilogrammos szonda azóta úton van külső bolygószomszédunk felé. Tömegének negyede a repülés közbeni pályaváltoztatásokhoz és a leszálláshoz szükséges üzemanyag, negyede a szondát a Marson való leszállás közben a légköri közegellenállás okozta felforrósodástól védő pajzs, fele pedig az 1 méter magas, 3 méter átmérőjű, több tudományos műszert tartalmazó eszköz, amelynek épségben el kell jutnia a Marsra. A leszállóegység az 1997 nyarán Marsra szállt nyomkeresőre (Pathfinder) hasonlít, azzal a két különbséggel, hogy nem visz magával Mars-járót, és nem felfúvódó légzsákokkal, hanem fékezőrakétákkal hajtja végre a sima leszállást. A szonda 125 kilométer magasban, 6900 méter másodpercenkénti sebességgel lép be a bolygó légkörébe. Három perc alatt a közegellenállás másodpercenként 490 méterre csökkenti száguldását, ekkor 8800 méter magasságban kinyílik a fékező ejtőernyő, majd lehull a hővédő pajzs. 1300 méter magasban a szonda már csak 80 m/s sebességgel süllyed. Ekkor leválik az ejtőernyő, és a fékezőrakéták 2,5 m/s-ra csökkentik a sebességét. A leszállóegység három hónapos tudományos küldetésének célja a bolygó éghajlattörténetének vizsgálata és a felszín közelében lévő jég kutatása. A minimum három hónaposra tervezett működés elsődleges feladata annak meghatározása, van-e fagyott víz a vörös bolygó talajában. A Polar Lander egyik kamerája már leszállás közben felvételeket készít a felszínről. A szondára szerelt másik berendezés a radarhoz hasonlóan érzékeli a légkör alsó részében, 2-3 kilométernél nem magasabban lebegő jégkristályokról és/vagy porszemekről visszaverődő, a műszer által függőlegesen felfelé kibocsátott lézerimpulzusokat, és méri azok futási idejét. A lidart az Orosz Tudományos Akadémia Űrkutatási Intézete készítette. Ez az első eset, hogy orosz műszer amerikai bolygókutató szonda fedélzetén dolgozik. A leszállóegység sztereó kamerái 1,5 méter magas árboc tetején helyezkednek el. A kamerák a látható fényben és a közeli infravörösben dolgoznak. A leszállóegység fontos alkatrésze az a 2 méter hosszú, csuklós robotkar, amelynek végére nemcsak ásókanalat, hanem kicsiny kamerát és hőmérsékletmérő szondát is elhelyeztek. Miközben az ásókanál kis árkokból talajmintát gyűjt, a kamera megörökíti a talaj látszó mechanikai szerkezetét, a hőmérő pedig méri a hőmérsékletét és hővezető képességét. A leszállóegység egyik érdekes kísérletét azért végzik el, mert a kutatók arra kíváncsiak, mit hallanánk a Marson, ha szkafander nélkül sétálgathatnánk a felszínén. A Planetary Society (Bolygókutató Társaság) szakemberei elhatározták, hogy rendkívül érzékeny mikrofont küldenek a vörös bolygóra, a Mars Polar Lander űrszonda egyik kísérletének potyautasaként. A meteorológiai műszerek a szél sebességét és irányát, a légkör hőmérsékletét mérik, és kimutatják a vízpára jelenlétét. Végül, de nem utolsósorban a hőkezelő- és gázelemző-berendezés feladata az ásókar által gyűjtött talajminták hevítése és elemzése. A berendezéssel egyszerre csak 0,1 gramm talajt elemeznek, mert a fedélzeten elhelyezett napelemek csupán 200 watt elektromos teljesítményt szolgáltatnak. A felmelegedő talajból fokozatosan felszabadulnak a különféle gázok, amelyek közül a kutatók főként a vízpára és szén-dioxid menynyiségére kíváncsiak. A három hónapos felszíni munka során nyolc talajelemzést lehet elvégezni. A talaj vizsgálatának másik eszköze az a két penetrátor (behatoló) vagy mikroszonda, amelyek már a Mars légkörében leválnak, és a Polar Lander leszállóhelyétől 50-100 kilométer távolságra a felszínbe csapódva – a talaj szerkezetétől függően – legalább 0,3 és legfeljebb 1 méteres mélységig fúrják be magukat (Deep Space–2 elnevezésű kísérlet). Ténylegesen csak a 10,5 centiméter hosszú, 3,5 centiméter átmérőjű, 67 dekagramm tömegű hengeres egység hatol be a talajba, miközben mindvégig rugalmas kábel köti össze a felszínen maradó résszel. A kis szerkezeteket úgy tervezték meg, hogy esés közben – hajtómű nélkül, csupán a légellenállás segítségével – stabilizálják önmagukat, így mindenképpen a behatoló henger ér először talajt. A kis henger belsejében parányi fúrót helyeztek el, amely oldalra kinyúlva mintát vesz a talajból, és a helyszínen elemzi, elsősorban jég után kutatva. Műszaki különlegességük, hogy a kis berendezések mintegy 700 kilométer óránkénti sebességgel csapódnak a bolygó felszínébe, amit a berendezéseknek épségben túl kell élniük. A Mars Polar Lander egy űrszondapáros második tagja. Társa, a Mars Climate Orbiter szeptember 23-án sajnálatos módon megsemmisült. Ez utóbbinak a bolygó körül keringve kellett volna vizsgálnia a Mars légkörét és a felszínén található illékony anyagokat. Hamarosan kiderült, hogy a szonda pusztulását megdöbbentő figyelmetlenség, az angolszász és a metrikus mértékegységek összekeveredése okozta. Az esetet részletesen vizsgáló bizottság november 10-én hozta nyilvánosságra zárójelentését, amely egyúttal a Mars Polar Lander irányítói számára is tartalmaz ajánlásokat. Így remélhetőleg sem a korábban elkövetett hiba, sem más zavar nem akadályozza meg jövő pénteken a sikeres leszállást. Aggodalomra adott okot az is, hogy a Mars Climate Orbiter egyik fontos feladata éppen a most Marsra szálló űrszonda mérési adatainak Földre történő továbbítása lett volna. Szerencsére a leszálló űreszköz egyrészt kisebb adatmennyiséget közvetlenül is továbbítani tud a Földre, másrészt még működőképes a NASA két évvel korábban Mars körüli pályára állított szondája, a Mars Global Surveyor, így át tudja venni az elveszett szondának ezt a feladatát. November 1-jén a repülésirányítók bekapcsolták a leszállást vezérlő radart, és elvégezték részletes ellenőrzését. Minthogy minden megfelelően működött, a rendszert egészen az éles használatáig nem kapcsolják be újra. Akkor lép majd működésbe, amikor leválik a hővédő burkolat, és kinyílik a fékező ejtőernyő. Ekkor a rendszer megkeresi a Mars felszínét, és egy percen keresztül folyamatosan méri a szonda magasságát és süllyedési sebességét. Az adatokat a fékezőrakéták működését vezérlő rendszernek adja tovább, amely azonnal meghatározza, mikor kell beindítani a rakétákat. Korábban, menet közben egyébként még egy, a fékezőrakétákkal kapcsolatos hiba lehetőségére derült fény. A NASA szakemberei ugyanis rájöttek, hogy alacsony hőmérsékleten csökkenhet a leszálló szonda fékező hajtóműveinek teljesítménye. Márpedig ezeknek a rakétáknak az utolsó pillanatban, két kilométerrel a felszín elérése előtt kell a leszálláshoz biztonságos mértékűre lassítaniuk az űrszonda ereszkedési sebességét. Eldöntötték, hogy már néhány órával a Mars elérése előtt bekapcsolják a hajtóanyagot továbbító rendszer fűtését. Ennek köszönhetően a fékezőrakéták beindításakor a hajtóanyag 8 Celsius-fokos lesz, így a rakéták le tudják adni névleges teljesítményüket. Földi kísérletekkel ellenőrizték, hogy a rakéták még –20 Celsius-fokon is megfelelően működnek. Október 30-án a vörös bolygó felé tartó Mars Polar Lander végrehajtotta harmadik pályamódosító manőverét. A bolygóközi röppálya utolsó, finom változtatását november 30-ra tervezik, ezt követően már nem lesz lehetőség a beavatkozásra, mindennek készen kell állnia ahhoz, hogy a szonda sikeresen leszálljon. Az elmúlt évek Mars-szondáinál és egyéb amerikai űrprogramjainál sokszor volt alkalmunk tapasztalni, hogy a NASA szakemberei milyen mesteri módon igyekeznek a közvélemény érdeklődését az aktuális űrprogramokra irányítani. Nos, ez most sem történt másként. Egyrészt a NASA a Mars Polar Lander fedélzetén elhelyezett CD-n 932 816 önként jelentkező nevét küldte el a vörös bolygó felszínére. (A http:// spacekids.hq.nasa.gov/2001/ internetes honlapon már azok jelentkezését várja, akik a 2001-ben induló szondával szeretnék följuttatni a nevüket.) Másrészt a NASA nyilvános pályázatot hirdetett a vörös bolygó talajába behatoló két mikroszonda elkeresztelésére. A pályázatra minden korábbinál több, 17 ezer javaslat érkezett. (Minthogy a felhívást a Magyar Asztronautikai Társaság hazánkban is közzétette, nincs kizárva, hogy néhány honfitársunk is elküldte dolgozatát.) A kiírás szerint a pályázóknak két olyan mitológiai, kitalált vagy már nem élő történelmi személy nevét kellett javasolniuk, akik valamilyen kapcsolatban állnak egymással és lehetőség szerint a Mars-kutató szondák feladatával. A napokban hirdették ki, hogy a 4000 dolláros fődíjat Paul Withers, a tucsoni Arizona Egyetem végzős hallgatója kapja, aki a Mars felső légkörének kutatásával foglalkozik. Javaslata – és a bírálóbizottság által legmeggyőzőbbnek talált indokolása – értelmében a két újszerű kutatóeszköz Amundsen és Scott nevét fogja viselni. Tegyük hozzá, abszolút stílszerűen, hiszen a Deep Space szondák most, a század végén a marsi déli sarkvidéket fogják vizsgálni, míg a két kutató a század elején a Föld Déli-sarkának meghódításával írta be nevét a felfedezések történetébe. A norvég Roald Amundsen, az Északnyugati Átjáró felfedezője vezette az első sikeres expedíciót a Déli-sarkra, amelyet 1911. december 14-én ért el. A brit Robert Falcon Scott tőle függetlenül ugyanezzel a céllal indult útnak, de amikor 1912. januárjában elérte a sarkot, csalódottan kellett tudomásul vennie, hogy a norvégok megelőzték. Scott és egész csapata a visszaúton odaveszett, de tudományos szempontból értékes feljegyzéseiket később megtalálták. Aki szeretné napról napra – sőt a leszállás idején szinte percről percre – figyelemmel kísérni a leszállóegység munkáját a vörös bolygó felszínén, az interneten felkeresheti a http:// mars.jpl.nasa.gov/mps98/lander címen a Mars Polar Lander honlapját és a hozzá kapcsolódó oldalakat. A legfontosabb tudományos eredményekről a későbbiekben lapunk tudományos rovatában is beszámolunk.