Start i umieszczenie sondy Mars Express na trajektorii Ziemia – Mars, a wcześniej na niskiej orbicie Ziemi odbył się bez żadnych problemów i zgodnie z założeniami. Sonda poszybowała więc w kierunku miejsca przeznaczenia – planety Mars. Dotrze tam za 19 dni, 12 godzin i 16 minut (czas w chwili kończenia tego artykułu), czyli 24 grudnia tego roku, po sześciu miesiącach i dwudziestu dwóch dniach lotu.

Teraz przejdźmy do opisu samej sondy Mars Express.

Sonda ta składa się z orbitera o tej samej nazwie – Mars Express i lądownika Beagle2.

Orbiter umieszczony na orbicie Marsa będzie robił zdjęcia powierzchni planety z wysoką rozdzielczością (high resolution – 10m/pixel) oraz z bardzo wysoką rozdzielczością (super resolution – 2m/pixel), wykona mapę składu atmosfery, będzie badał wpływ pogody na warunki panujące przy powierzchni Marsa. Nakreśli i wykona mapę rozkładu mineralnego zewnętrznej warstwy geologicznej z rozdzielczością 10 metrową oraz będzie poszukiwać śladów obecności wody w warstwie powierzchniowej na głębokościach nie przekraczających kilku kilometrów. Ponadto orbiter będzie badał wpływ wiatru słonecznego na atmosferę Marsa oraz retransmitował na ziemię nadsyłane dane przez lądownik Beagle2. Zakładany czas wykonywania tych badań przez orbitera będzie wynosił 686 dni, czyli jeden rok marsjański (a to z kolei – 669 dni marsjańskich zwanych „sol” wynoszących 24godziny i 37 minut ziemskich). Jednak szacuje się, że orbiter będzie poprawnie funkcjonował dwa razy dłużej. Z najważniejszych urządzeń realizujących powyżej wspomniane badania należy wymienić:

MARSIS – radar pod powierzchniowy (antena o długości 40 metrów wysyłająca i odbierająca fale o częstotliwości 1,3-5,5 MHz) sondujący powierzchnie Marsa i grunt na głębokość kilku kilometrów. Pozwoli na zebranie informacji o budowie geologicznej i występujących tam warstwach skał i ewentualnych zbiorników wodnych. Z użyciem MARSIS’a odbędą się także badania jonosfery.

HRSC – stereo kamera (a w zasadzie zespół kamer) wysokiej rozdzielczości służąca do odwzorowania powierzchni planety w pełnym kolorze, trójwymiarowo oraz w rozdzielczości 10 metrowej. Umożliwia także wykonywanie zdjęć wybranego obszaru z rozdzielczością 2 metrową.

OMEGA – spektrometr pracujący w paśmie widzialnym i podczerwieni służący do stworzenia mapy minerałów złożonej z 100-u metrowych kwadratów. Poddawane analizie będzie pasmo w zakresie 0,5 – 5,2 μm. Ponieważ promieniowanie odbite od powierzchni przechodzić będzie przez atmosferę, OMEGA będzie kompensować jej wpływ przed poddaniem analizie.

SPICAM – spektrometr atmosferyczny pracujący w ultrafiolecie i podczerwieni mający za zadanie badanie atmosfery. Praca w zakresach 250 nm oraz 1,38 μm pozwoli na dokładne zbadanie zawartości ozonu oraz wody w atmosferze Marsa.

PFS – spektrometr planetarny Fourier’a, który określać będzie skład atmosfery Marsa w zakresie pasma 1,2 – 45μm. Badanie z użyciem PFS odbędzie się dwutorowo, tj. identyfikacja cząstek występujących w atmosferze oraz pomiar i rejestracja temperatury i ciśnienia w poszczególnych warstwach atmosfery. Wkład w powstaniu PFS'u miała także Polska. Pracowała nad nim grupa naukowców z warszawskiego Centrum Badań Kosmicznych (Zakład Teledetekcji), a ich zadaniem było skonstruowanie dwóch istotnych elementów PFS'a – modułu zasilania i modułu sterowania kątem obserwacji.

Udział Polskich naukowców nie kończy się na wykonaniu spektrometru – będą brali udział w analizie danych otrzymanych w drodze jego pracy.

ASPERA – detektor cząstek neutralnych i spektrometr jonowy. Urządzenie to służy do badania jonosfery oraz oddziaływania wiatru słonecznego na atmosferę Marsa. Badanie to jest o tyle ciekawe, że Mars posiada szczątkowe pole magnetyczne i bardzo słabą magnetosferę chroniącą go przed uderzeniami wiatru słonecznego. Ponadto badaniu i rejestracji podlegać będzie skala jonizacji atmosfery, grubość i gęstość jonosfery (badanie grubości i gęstości jonosfery wykorzystywać będzie także antenę nadawczą, zawsze skierowaną ku Ziemi i efekt zaniku nadawania podczas chowania się sondy za tarczą Marsa – eksperyment MaRS) oraz występowanie atomów wodoru i tlenu.

Badania wykonane z orbity marsjańskiej uzupełnione zostaną o kolejne wykonane przez lądownik Beagle2. Lądownik ten na pięć dni przed dotarciem do Marsa oddzieli się od sondy Mars Express i po wyhamowaniu aerodynamicznym wejdzie w atmosferę. Początkowo użyte zostaną spadochrony dla wytracenia prędkości schodzenia jednak ostatecznie odpalone zostaną poduszki gazowe, które zamortyzują upadek lądownika na powierzchnię planety. Taki sposób lądowania został już wypróbowany z sukcesem podczas misji “Mars Pathfinder”.

Miejscem lądowania ma być równina Isidis Planita (10,6N i 270W).

Zaraz po wylądowaniu i pozytywnie zakończonej autodiagnostyce lądownik dokona otwarcia i rozłożenia na miejscu lądowania kolejnych swoich elementów wyposażenia – czterech platform z bateriami słonecznymi (1),platformy z anteną nadawczo-odbiorczą(2),oraz platformę główną (3) zawierającą aparaturę badawczą wraz z komputerem pokładowym i automatycznym wysięgnikiem (4) zaopatrzonym także w aparaturę badawczą oraz stereo kamerę.

Działalność lądownika rozpocznie seria wykonanych zdjęć panoramicznych miejsca lądowania i okolicy. Następnie wybrany fragment podłoża (znajdujący się oczywiście w pobliżu lądownika i zasięgu wysięgnika) – głównie skały – zostanie poddany badaniom. W badaniu tym wykorzystany będzie mikroskop, który wykona zdjęcia w trzech podstawowych barwach RGB (tj. czerwonym, zielonym i niebieskim) oraz w ultrafiolecie. Inne urządzenie – spektrometr MÖSSBAUERA – określi zawartość w skale żelaza oraz tlenków. Ta sama próbka zostanie poddana datowaniu izotopowemu za pomocą spektrometru rentgenowskiego. Jednak najważniejsze badanie odbędzie się w specjalnym urządzeniu zwanym GAP. Będzie to badanie na obecność materii organicznej. Pobrana próbka gruntu marsjańskiego powędruje do specjalnych komór spalania zaopatrzonych w detektory. By badanie to było jak najbardziej skuteczne lądownik został wyposażony dwa urządzenia do zbierania próbek gruntu. Pierwszym z nich jest wiertło umożliwiające wykonanie odwiertu w skale i pobranie tak powstałej próbki do analizy, drugim urządzeniem jest świder pod powierzchniowy zbierający próbki do analizy z głębokości do 100 centymetrów. Świder ten ma także możliwość poruszania się po powierzchni planety (w promieniu kilku metrów, ze średnią prędkością 1cm/6 sekund) w celu wyboru miejsca odwiertu i pobrania próbek. Analizie zostaną poddane, powstałe w wyniku podgrzewania i spalania w komorach, gazy na zawartość izotopu węgla C12 i C13 (przewaga izotopu C12 może świadczyć o występowaniu materii organicznej lub jej szczątków) oraz temperatury graniczne rozpoczynające proces spalania próbek. Ponadto specjalny sensor środowiskowy zbada ciśnienie atmosferyczne, temperaturę gazów atmosferycznych, promieniowanie ultrafioletowe oraz prędkość i kierunki występujących wiatrów.

Uzyskane podczas trwania misji “Mars Express” dane zdecydowanie wzbogaca naszą wiedzę o “Bogu Wojny” Marsie. Przeprowadzone po raz pierwszy od trzydziestu lat, od czasów misji Viking, badania na obecność materii organicznej – tak z mogących występować obecnie organizmów jak i z tych z przed wielu set lub milionów lat – mogą, wobec nowego podejścia i nowszych technologii, przynieść zaskakujące (miejmy nadzieję) wyniki, potwierdzające występowanie życia na Marsie. I chociaż trudno będzie znaleźć “zielonego ludzika” to sam fakt identyfikacji najprostszych form życia lub śladów ich bytności w przeszłości będzie milowym krokiem ludzkości na drodze zgłębiania tajników powstawania i występowania życia w kosmosie. Ewentualne potwierdzenie obecności materii organicznej stałoby się podstawą do wznowienia przemyśleń na temat powszechności występowania różnorodnych form życia w bezmiarze wszechświata i występujących tam “światów”. Jednak i pozostałe badania wykonane podczas trwania tej misji nie będą obojętne dla nas i przyszłych misji. Wykonanie bardzo dokładnych map powierzchni marsjańskiej, badania atmosfery i jej wpływu na planetę oraz występowanie minerałów i wody w pod powierzchniowych “kieszeniach” bardzo ułatwi przygotowanie “terenu” pod przyszłe misje załogowe. Posiadając dokładne dane będzie można bez trudu wybrać miejsce lądowania takiej misji, interesujące ze względów badawczych oraz bogate w złoża minerałów. W przyszłości na podstawie obecnych badań będzie można wskazywać miejsca dla tworzących się na Marsie baz naukowo-badawczych. Miejmy więc nadzieję, że badania przeprowadzone w toku misji “Mars Express” będą kluczowymi dla wysłania w najbliższym czasie misji załogowej na Marsa.

Autor: Tomasz Śliwka
Zamieszczone ilustracje pochodzą z materiałów prasowych ESA.
Źródło: European Space Agency oraz dwumiesięcznik “AstroNautilus”.