Zatímco přistávat z vesmíru na Zemi už umíme velmi dobře, a pravidelně tak činí například posádky astronautů z Mezinárodní vesmírné stanice (ISS), a přistání na Měsíci už také jakž takž zvládáme, přistání na Marsu je úplně jiný oříšek.

Na Zemi totiž máme relativně hustou atmosféru, která umožňuje vesmírným lodím zpomalit z vysoké orbitální rychlosti na podzvukovou rychlost za použití tepelného štítu. Poté, co se vesmírná loď pohybuje už jen rychlostí nižší než rychlost zvuku, je pak možné bezpečně otevřít padáky a lehce přistát.

Na Měsíci naopak žádná atmosféra není, a tak jsou tepelný štít i padáky k ničemu. Přistání na Měsíci tak zajišťují pouze raketové motory.

Vstup do zemské atmosféry a brždění pomocí tepelného štítu. Obrázek: ESA - D.Ducros

Proč je přistání na Marsu složité?

Mars sice atmosféru má, avšak mnohem slabší než tu na Zemi. To ale způsobuje velký problém všem, kdo chtějí na Marsu přistát. Použití raketových motorů po brždění při rychlostech vyšších, než rychlost zvuku, je totiž dosud neprozkoumaná oblast s mnoha úskalími; dosud se zážehem motorů při vysokých rychlostech experimentovala pouze firma SpaceX. Rozhodně nejde o věc, kterou si chcete poprvé vyzkoušet až při přistání na Marsu. Proto je nutné pro přistání na Marsu nejprve využít brždění tepelným štítem podobně jako na Zemi.

Kvůli řídké atmosféře Marsu však pouhé brždění tepelným štítem nestačí; marsovská atmosféra nedokáže vesmírnou loď zpomalit pod rychlost zvuku. Proto je nutné ještě při rychlostech přesahujících rychlost zvuku otevřít padák, což je samo o sobě extrémně komplikovaná část přistání.

Ani padák však pro přistání na Marsu nestačí. Zpomalí sice vesmírnou loď pod rychlost zvuku, ale kvůli řídké atmosféře ji nedokáže zpomalit více než na rychlost několik set km/h. Proto je nakonec ještě pro přistání nutné využít raketové motory. Právě nutnost kombinace těchto tří různých způsobů zpomalení až k přistání vede k tomu, že přistání na Marsu je komplikované a velká část pokusů o něj končí selháním. Úspěšně přistát na Marsu se zatím podařilo pouze americké NASA.

Průběh přistání sondy Perseverance na Marsu. Obrázek: NASA/JPL-Caltech

Jak proběhne přistání sondy Perseverance?

Sonda Perseverance z amerického programu Mars 2020 použije pro zpomalení až k přistání všechny tři výše zmíněné způsoby, ale díky zkušenostem NASA s přistáváním na Marsu jsou tyto způsoby vylepšené o různé „vychytávky“.

První vychytávkou této sondy je „naváděný vstup do atmosféry“ (guided entry). Běžně je totiž přistání na Marsu relativně nepřesné, po divokém průchodu atmosférou mohou sondy přistát až 200 km od původního cíle. Sonda Perseverance proto už při zpomalování pomocí tepelného štítu využije malé raketové motory na zadní části k tomu, aby se při narušení trajektorie zorientovala zpět správným směrem. To jí umožní přistát mnohem blíže k cíli.

Ve správnou chvíli se otevře padák, který začne ještě více zpomalovat let sondy. I sem byla zapracována technologie na zpřesnění přistání – kdyby měla sonda přeletět svůj cíl, padák se otevře dříve, pokud by naopak měla nedoletět až na místo přistání, padák se otevře později. I to pomůže sondě se přiblížit k místu, které je vědecky nejzajímavější a bylo vybráno pro přistání – kráteru Jezero (který byl po svém objevení takto pojmenovaný, protože sem v něm v historii nacházelo jezero vody). Sonda pak nebude muset zbytečně trávit týdny a měsíce přepravováním se do tohoto kráteru po povrchu Marsu.

Po otevření padáku odpadne tepelný štít, který už není potřeba, a začnou pracovat navigační přístroje, které pod ním byly skryté. Přistávací modul pak začne využívat zbrusu novou vychytávku – kameru, která snímá povrch Marsu a vybírá nejvhodnější místo k přistání. Poté, co padák dostatečně zpomalí pád sondy a kamerový modul vybere dostatečně ploché místo k přistání, přijde na řadu nejnapínavější část přistání.

Sonda spolu s „vesmírným jeřábem“ se uvolní z padáku a začne padat volným pádem. Chvíli poté vesmírný jeřáb aktivuje své raketové motory a začne mířit k vybranému místu přistání. Jeřáb se pak zastaví 20 metrů nad vybraným místem přistání, a zatímco se vznáší, spustí sondu Perseverance dolů na 6 metrů dlouhých kabelech. Poté začne pomalu klesat, dokud mu sonda nenahlásí, že její kola dotkla povrchu Marsu. Jeřáb poté uvolní kabely držící sondu a odletí stranou.

Pokud vše půjde tak, jak má, sonda Perseverance se pak na povrchu Marsu aktivuje, zkontroluje své systémy a začne plnit první vědecké úkoly.

Živý přenos přistání z palubní kamery bohužel kvůli malé datové propustnosti spojení není možný. Po přistání však operátoři záznam přistání ze sondy stáhnou, a poprvé v historii tak budeme mít k dispozici HD video přistání na Marsu (včetně zvuku!).

Video ukazující průběh přistání sondy Perseverance. Zdroj: Youtube NASA Jet Propulsion Laboratory

Co je cílem projektu Mars 2020?

Hlavním cílem sondy Perseverance bude na povrchu Marsu hledat známky minulého, případně i současného života. Předchozí mise totiž objevily, že na Marsu kdysi byly podmínky teoreticky vhodné pro život, a dokonce na povrchu Marsu tekla voda. Velká část instrumentů sondy je tedy určena k detekci známek života mikrobů.

Ke stejnému účelu, tedy hledání života na Marsu, je připravována i evropská mise ExoMars, na které spolupracuje Evropská vesmírná agentura (ESA) s ruskou agenturou Roskosmos. Kvůli koronavirové pandemii, která uzavřela hranice, však ESA nestihla projekt dokončit v plánovaném termínu a sonda ExoMars tedy bude muset počkat na příští příležitost, kdy bude možné odstartovat k Marsu, na podzim roku 2022.

Kromě hledání života bude sonda Perseverance také pečlivě vybírat zajímavé vzorky marsovské horniny a ukládat je do speciálních kontejnerů. V budoucnosti se totiž plánuje robotická mise na vyzvednutí těchto před-připravených vzorků z Marsu a jejich doručení na Zemi k podrobnému vědeckému prozkoumání (Mars Sample Return). Vzhledem k náročnosti a velikosti této mise na ní bude NASA spolupracovat s ESA, kdy každá vesmírná agentura vyvine část potřebného vesmírného systému. Tato mise je však teprve ve stadiu plánování.

Přistání sondy Perseverance je naplánováno na tento čtvrtek 18.2.2021 v 21:55. Komentovaný přenos bude možné sledovat od 20:15 na NASA TV i dalších kanálech.

Redakční článek Czechsight. Úvodní obrázek: NASA/JPL-Caltech