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).

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.

Jiří Hadač

Kdysi dávno chemik, nyní redaktor popularizačního webu ElonX, kterému už v dětství učarovala kosmonautika a to natolik, že o ní začal pravidelně informovat. Jeho nejoblíbenější mise SpaceX je NROL-76.

Podpořte projekt ElonX



Mohlo by se vám líbit...

20
Diskuze

avatar
  Odebírat komentáře  
nejnovější nejstarší nejlepší
Nastavit upozorňování na
John jehlu kraj
Host
John jehlu kraj

Pěkné, Jiří. Vaše články se už dají číst! Už druhý… Chválím vzestupnou tendenci.

PetrV
Host
PetrV

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.

Samuel
Host
Samuel

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.

isaac
Host
isaac

Mars 3 na Marsu pristál ale po 20 sekundách sa odmlčal.

Goodman
Host
Goodman

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).

Karel Zvoník
Host
Karel Zvoník

Už jen ta představa, že tam ta loď přistává je pro mě strašně lákavá. Díky za článek kolego. 🙂

Bubo
Host
Bubo

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.

V_A
Host
V_A

Ukotvení není třeba. Na Marsu vítr s lodi ani nehne.

Vladimír Todt
Host
Vladimír Todt

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?

Tommy
Host
Tommy

Řekl bych, že tento jev nelze aplikovat na horké spaliny místo pevné ploténky.

Vladimír Todt
Host
Vladimír Todt

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.