Kde přistát na Marsu – SpaceX vybírá vhodné místo už dnes ve spolupráci s JPL
Společnost SpaceX si při svém vzniku v roce 2002 vytkla dva cíle. Jsou jimi zlevnění dopravy nákladů na oběžnou dráhu a konečně ten druhý a důležitější cíl, kterým je kolonizace Marsu. Koneckonců i osobním cílem Elona Muska je umřít na Marsu, akorát ne při pokusu o přistání. A SpaceX to s cestami na Mars myslí vážně – usilovně vyvíjí obří raketu Starship a už delší dobu studuje potenciální lokality na Marsu pro její budoucí přistání.
Umělecká představa základny na Marsu (Autor: Bryan Versteeg / Spacehabs.com)
Kolonizace Marsu bude běh na dlouhou trať, proto se SpaceX v první fázi chce zaměřit na samotné přistání na Rudé planetě. Jakou oblast Marsu však zvolit pro tato přistání? Na tento bod se podívejme z hlediska pozemšťana. Pokud bychom chtěli přistát s vesmírnou lodí na povrchu Země, jednalo by se o úkol poměrně snadný. Na jejím povrchu je snadné najít rozsáhlé rovinaté oblasti, které by vyhovovaly z hlediska bezpečnosti samotného přistávacího manévru. Naproti tomu povrch Marsu je erozivní činností větru dotčen méně. Přispívá k tomu nízká průměrná hodnota rychlosti větru a nízká hustota jeho atmosféry. Přesto i zde příroda nabízí určité řešení, které nám může přistání na Marsu výrazně ulehčit.
Pokud bychom si rozdělili Mars na dvě polokoule, severní a jižní, tak ta jižní je z hlediska topografie povrchu pro přistání dost nevhodná. Hodně se v tomto směru podobá našemu Měsíci, i když účinkem atmosféry Marsu je její povrch rovnější. I tak je však značně členitá a přistání zde bude riskantnější. Z hlediska bezpečnosti se daleko lépe hodí polokoule severní, o které se v současnosti domníváme, že v minulosti mohla být oceánským dnem, což se projevuje v jejím uhlazeném rovinatém povrchu.
Proč se tedy přistání pozemských sond mnohdy uskutečňovala v oblastech méně vhodných pro přistání? Inu, jednalo se v první řadě o vědecké mise. Jejich místa přistání byla vždy kompromisem, kdy oblast dosednutí musela být co nejbezpečnější pro přistání, ale zároveň vědecky zajímavá. Také je dobré připomenout, že co se týká landerů, je v tomto směru daleko lépe prozkoumaná rovníková oblast a severní polokoule. Ze sedmi automatů, které se pokusily přistát na jižní polokouli, byly úspěšné jen tři (Spirit, Opportunity a Curiosity), sovětské sondy Mars 2, 3, 6 a americký Mars Polar Lander, které se rovněž pokusily přistát na jižní polokouli, byly neúspěšné. Jak postupoval čas, zlepšovala se i schopnost pozemských automatů přesného přistání na Rudé planetě.
Bezpečnost bude také jedním z hlavních kritérií v případě přistávání lodí Starship, jmenovitě půjde o nepřítomnost strmých svahů a balvanů v dané oblasti. Místo přistání však musí splňovat ještě dvě další nutné podmínky. Jednou z nich je přítomnost vody a tou druhou je osvit, tedy množství sluneční energie dopadající na jednotku plochy. Množství slunečního záření se zvyšující se zeměpisnou šířkou klesá, zatímco přítomnost vody je naopak pravděpodobnější čím dále se nacházíme od rovníku. Ideální kombinací těchto dvou protichůdných požadavků bude podle NASA a SpaceX oblast mezi 30.–40. stupněm severní zeměpisné šířky.
Vhodná místa pro přistání podle NASA a SpaceX (Zdroj: Mars Exploration Program Analysis Group)
Obrázek znázorňuje místa, která jsou pro přistání vhodná. Pokud se zaměříme na severní polokouli a budeme postupovat shora, místo severně od červené čáry ukazuje oblast, kde se led nachází kontinuálně ve velmi malé hloubce pod povrchem (do 30 cm). Mezi modrou a červenou čárou již nejsou ledové oblasti kontinuální a nachází se do 5 metrů pod povrchem. Pokud ovšem půjdeme ještě blíže rovníku, zde už bude velice těžké najít led v mělké hloubce pod povrchem, ten se bude nacházet hlouběji než 6 metrů. Z tohoto obrázku vyplývají také 4 potenciální oblasti pro přistání (Arcadia, Utopia, Phlegra a Deuteronilus). Přistání v oblasti zelené či modré barvy s sebou přináší ještě jednu další a nezanedbatelnou výhodu. Z důvodu nižší „nadmořské“ výšky bude v této oblasti hustší atmosféra, což usnadní přistání.
Sonda Mars Reconnaissance Orbiter na oběžné dráze okolo Marsu (Zdroj: NASA)
Samotné hledání místa pro přistání běží už několik let. Vede ho Dr. Nathan R. Williams z Laboratoře proudového pohonu (JPL), který však patrně z důvodu smlouvy se SpaceX odmítl pro všechny servery jakýkoliv komentář, stejně jako samo SpaceX. Doktor Williams se nejprve zaměřil na hledání potenciálních míst, kde by mohla přistát loď Red Dragon (upravená verze Crew Dragonu pro experimentální lety na Mars). Projekt Red Dragon sice by v roce 2017 zrušen, ale výběr místa pro přistání na Marsu pokračoval i nadále. Provádí se prostřednictvím snímků sondy NASA Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), která obíhá Mars po heliosynchronní dráze a mapuje jeho povrch. Mapování samotné provádí kamera HiRISE umístěná na její palubě a je schopna pořizovat snímky s rozlišením jedné stopy na pixel.
V dubnu 2019 požádal doktor Williams o celkem 18 snímků. Sonda MRO měla vyfotografovat 9 různých oblastí a každou z nich měla zachytit ze dvou různých úhlů, aby mohl být vytvořen její 3D snímek. Protože však sonda provádí mapování jen v úzkém pásu, požadavků na snímkování je mnoho a přenosové pásmo má omezenou kapacitu, do dnešních dnů byly publikovány snímky jen šesti kandidátských oblastí. Další dvě jsou již nasnímány, jen nebyly doposud zveřejněny a poslední oblast doposud čeká na své nasnímání.
Pojďme se tedy už podívat, na které oblasti se při svém pátrání SpaceX zaměřuje (na tomto odkazu je seznam všech vybraných míst, takže až budou k dispozici fotky, bude je zde možno vyhledat).
- Místo č. 1 (Arcadia Planitia)
- Místo č. 2 (Arcadia Planitia)
- Místo č. 3 (Arcadia Planitia)
- Místo č. 4 (Arcadia Planitia)
- Místo č. 5 (Arcadia Planitia)
- Místo č. 6 (Phlegra Montes)
Proč se však SpaceX tak zaměřuje na tyto oblasti? Jak jsme si už vysvětlili, na těchto místech jsou relativně snadno dostupné zdroje ledu a dostatečné množství slunečního svitu. Proč však jsou tyto komodity pro SpaceX tak cenné? Důvodem je možnost přípravy raketového paliva, které umožní loď Starship přímo na Marsu dotankovat a vrátit se s ní zpět k Zemi. Tato metoda se nazývá In-situ resource utilization (ISRU), tedy příprava materiálů přímo na místě, bez nutnosti je složitě a nákladně dopravovat z mateřské planety. Elektrolytickým rozkladem vody bude možno získat vodík a kyslík. Tím bude mít kosmická loď zabezpečené oxidační činidlo. Zbývá tedy ještě naplnit metanové nádrže obří lodi. Odpadním produktem při rozkladu vody bude vodík a více než 95 % atmosféry Marsu tvoří oxid uhličitý. Ten poskytuje reakcí s vodíkem za zvýšené teploty a tlaku metan. Jedná se o tzv. Sabatierovu reakci. To je ten pravý důvod, proč je výběr místa přistání tak klíčový.
Server GeekWire nabízí ještě další možnost, i když poněkud úsměvnou, proč je oblast Arcadia Planitia tak zajímavá pro plánované osídlení Marsu. Poblíž se nachází potenciálně obrovská atrakce pro vědce a turisty, kterou je nejvyšší vulkán a zároveň nejvyšší hora všech planet sluneční soustavy, téměř 22 kilometrů (26 kilometrů nad okolní planinou) vysoký Olympus Mons.
Snad první posádka letící na Mars dopadne lépe než v případě fiktivní mise Ares-3 z románu Marťan od Andyho Weira
Podle současných velice optimistických plánů Elona Muska bychom se prvních dvou startů lodí Starship směrem k Marsu mohli dočkat v roce 2022. Budou bez posádky a jejím hlavním úkolem bude identifikovat potenciální rizika, potvrdit přítomnost vody v cílové oblasti a také poskytnout základní vybavení pro zajištění energie, podpory života a těžby pro budoucí mise. O dva roky později už by se k Marsu mohli vydat první lidé. Elon Musk navíc aktuálně vysvětlil, že jedním z důvodů vyslání dvou pilotovaných misí najednou je bezpečnost. V případě potíží se může posádka jedné lodi přesunout do druhé. Jak moc jsou však tyto marsovské plány reálné, to nám ukáže jen čas.
Podpořte projekt ElonX
Jaký efekt bude mít spíše start prvních SS z přírodního povrchu kde na povrchu bude prach a hrubší regolit a 1 m pod povrchem vodní led s příměsí suchého ledu? Lze spoléhat na Leidenfrostův jev? Nebo to bude zpod SS při startu pěkně parně fučet nahoru do stran pod tlakem spalin?
Řekl bych, že tento jev nelze aplikovat na horké spaliny místo pevné ploténky.
Je to zjednodušující příměr. Beru to obráceně, že horké spaliny zhora začnou intenzivně odpařovat led. Kdy pára vytvoří určitou ochranu ledu. Na druhou stranu Klasický LF jev je kapalina/plyn/horká pevná tátka. Zde by to bylo horký plyn/studený plyn/studená pevná látka a jelikož májí plyny nižší vizkozitu než kapaliny na rozhrraní plyn/kapaliny, tak se bude rozhraní horký/studený plyn dost turbulentně promíchávat. tedy LF efekt to asi nebude.
Urcite bude take důležité vyřešit kotveni raket po přistání. Do doby, nez bude vybudována infrastruktura to bude asi oříšek, stejne jako zamezení zaneseni prachem pri místních bouřích.
Ukotvení není třeba. Na Marsu vítr s lodi ani nehne.
Chtěl jsem napsat totéž co V_A. V tomto případě je prostě nutno brát do úvahy, že film Marťan situaci poněkud dramatizuje, skutečnost je prostě jiná. Důvodem je právě ta nízká hustota Marsovy atmosféry.Našel jsem na to téma i nějaké výpočty a pojednání ve formě Q/A, sice staršího data ale snad to nevadí.
Pokud jde o tu druhou část, kterou si zmínil, pokud bude loď mít sluneční panely, může to být problém, stejně tak prach, který se může dostat na spoustu míst.
Už jen ta představa, že tam ta loď přistává je pro mě strašně lákavá. Díky za článek kolego. 🙂
Pro vas vsechno kolego, diky. Pokud k tomu nepridaj reality show, co popisuje v prednasce Tomas Pribyl, v te o Marsu.
Prozijeme si takove Apollo nasi generace. Taky se tesim
Jirko, máš tam chybičky. Olympus Mons je vysoká 24 kilometrů (2 kiláky jsi ji upřel) a je to krom nejvyššího vulkánu i nejvyšší hora Sluneční soustavy (nikoliv “pouze” druhá nejvyšší hora).
Tady bych tě rád zabrzdil, rozklikni si ten odkaz pod slovem druhá a zjistíš, že ta nejvyšší hora je na Vestě. A ted můžem začít, nejvyšší hora planetární části naší sluneční soustavy nebo nejvyšší hora soustavy?
A co se té výšky, tady je to taky těžké. Je Everest vyšší než Mauna Kea? Ve výšce nad mořem ano, ale jak to začneš počítat od základny, tak jsi jinde a havajská hora vede. Počítáš výšku od planiny ze které vyrůstá, nebo od domluvené referenční koule, která ukazuje nulu? Anebo je nejvyšší horou na Zemi Chimborazo, protože díky zploštění Země je nejdál od středu Země? 🙂
Tak jako tak, nechal jsem u toho čísla zdroj, myslím ten odkaz na wiki o nejvyšších horách sluneční soustavy.
Já ti rozumím, Asi vždycky záleží na tom, co si vybereš jako zdroj a jak se na problém díváš atd. 🙂
Tak jasně, jsou to silné argumenty. Nicméně 99% zdrojů uvádí nejvyšší horu Solárního systému Olympus Mons. Jelikož jsem nadšený marťánek, tak není možnost mě přesvědčit o opaku 😉
Já vím, ono to taky dlouho tak bylo, ale když se zase podíváš sem, tak v roce 2011 přiletěla k asteroidu Vesta sonda Dawn. A ta zjistila, že ten útvar co tam našla (centrální vrcholek impaktního kráteru) je cca 13 mil nad průměrnou výškou okolního terénu. A co je to průměrná výška okolního terénu 🙂
Čili všechny publikace a stránky do roku 2011 to rozhodně udávaly správně Olympus Mons a pak nastala nejasnost. Na wiki se dokonce píše, že ta Rheasilvia (vesta) má výšku 20-25km, jenže odkaz je na časopis science, kam nemám přístup.
A už jen ta obyčejná wiki o Olympus Mons sama uvádí, že 26 km je to nad povrchem okolí, ale zase cca 21,2 nad referenční rovinou. Dříve tu nulovou rovinu udával tlak, teď s to řeší jinak.
PS: malinko přeformulováno :).
Prostě jde vždy o úhel pohledu. 😉
Mars 3 na Marsu pristál ale po 20 sekundách sa odmlčal.
Ano o tom vím, ale chtěl jsem touhle větou naznačit, že přistávání na téhle polokouli není jednoduché. Taky sem nechtěl podrobněji rozebírat, že Oppo a Spirit dosedali na airbagu atd. Bylo by to už mimo téma článku. Jinak máš pravdu a díky za doplnění.
Netušíte někdo jak chtějí těžit led? Chtějí jej bagrovat a umístit do pece a nebo bude snaha vrtat a zahřívat vodu ve vrtu? Tlak ve vrtu je podle mne nízký. Jako zdroj energie musí být něco hodně výkonného třeba Direct Fusion Drive.
Jo, teď se dívám na nějaké materiály NASA a v podstatě zmiňují obě metody, jak povrchovou těžbu po odstranění materiálu, který led zakrývá, tak tavení.
Je tu např i příspěvek z loňské konference Marsovské společnosti z Pasadeny.
Zdrojom energie by mohol byť reaktor ako Kilopower ktorý ma tepelný výkon cca. 40kW ten by mohol vyrábať paru a tá po vstrekovaní do vrtu v ktorom by zvyšovala tlak a teplotu by bola uvoľňovaná dalšia voda ktorá by bola čerpaná von či už ako dalšia para alebo voda, záležalo by od tlaku ako spomínaš. Ťažba ľadu “bágrami” no to neviem, na rovníku bude ľad po odkrytí dosť sublimovať cez deň a ďalšia vec že taká povrchová ťažba bude náročná na obsluhu kdežto urobiť sériu vrtov teoreticky vie zvládnuť aj dobre navrhnutý automat bez potreby väčšej infraštruktúry. Nakoniec je voda prepokladaná v daných oblastiach cca. 5m pod povrchom čo pre počiatočnú povrchovú ťažbu nieje ideálne. Vrty vo väčšom meradke prinesú pravdepodobne nevýhodu upadania povrchu a vtedy by povrchová ťažba aj so stratami mohla byť výhodnejšia.
Pěkné, Jiří. Vaše články se už dají číst! Už druhý… Chválím vzestupnou tendenci.