Jeże zbadają Fobosa?

Gdy oglądaliśmy przygotowany przez NASA "Siedem minut horroru", widzieliśmy, jak trudnym zadaniem jest posadowienie łazika na powierzchni Marsa. Być może jednak w przyszłości NASA nie będzie musiała przygotowywać takich filmów. Bo już w niedalekiej przyszłości umieszczenie pojazdu na obiekcie pozaziemskim może być prostą, wielokrotnie powtarzaną procedurą.

Naukowcy ze Stanford University, Jet Propulsion Laboratory i Massachusetts Institute of Technology stworzyli automatyczną platformę, która znacząco zmienia sposób eksploracji kosmosu. Ich koncepcja zakłada wykorzystanie statku-bazy oraz co najmniej jednego, a najpewniej kilku, urządzeń badających z bliska interesujące nas ciało niebieskie.

Naukowcy za cel obrali sobie księżyc Marsa, Fobosa. Dlatego też statek-baza został przez nich nazwany Phobos Surveyor, a znajdujące się na jego pokładzie łaziki uczeni określili jako "jeże". Phobos Surveyor to niewielka sonda, która będzie wyposażona w dwa ogniwa słoneczne w kształcie parasoli. Na swoim pokładzie będzie miała co najmniej jednego "jeża". Oba urządzenia będą pracowały w tandemie. Sonda pozostanie na orbicie ciała niebieskiego i będzie tworzyła jego mapę, dzięki czemu określi interesujące miejsca, w które powinien wybrać się "jeż". Uwolniony z sondy łazik będzie wykonywał badania, dane wyśle do Phobos Surveyora, a ten prześle je na Ziemię.

Cała misja potrwa 2-3 lata. Najpierw przez około 2 lata Phobos Surveyor będzie leciał z Ziemi na orbitę Fobosa. Następnie przez kilka miesięcy ma skanować orbitę księżyca, tworząc jego mapę. Później co kilka dni będzie uwalniał ze swojej ładowni jednego z pięciu lub sześciu "jeży". Te kilka dni to czas potrzebny naukowcom na Ziemi do podjęcia decyzji, w którym miejscu należy umieścić łaziki.

Rolą Phobos Surveyora będzie badanie Fobosa z daleka. Sonda będzie mogła na przykład wykorzystać promienie gamma do wstępnego sprawdzenia składu chemicznego gruntu w konkretnym miejscu, a gdy natrafi na coś ciekawego, w miejscu tym zostanie umieszczony jeden z "jeży", który dokona np. szczegółowych badań za pomocą mikroskopu.

Fobos to bardzo ważny obiekt, szczególnie w konteście planowanej załogowej misji na Marsa. Nie wiadomo czy Fobos jest asteroidą przechwyconym w pole grawitacyjne Czerwonej Planety, czy też częścią Marsa, która została wyrzucona na orbitę wskutek uderzenia asteroidy. Załogowa misja na Marsa może być bardzo niebezpieczna i kosztowna. Planeta charakteryzuje się silnym polem grawitacyjnym, które będzie wymagało dużych ilości paliwa, do jego przezwyciężenia i startu pojazdu z ludźmi w drogę powrotną. Silne pole grawitacyjne to również duże ryzyko rozbicia się. Jeśli Fobos był kiedyś częścią Marsa to wystarczy wysłać ludzi na księżyc, zamiast na planetę. Ma on tysiąckrotnie słabsze pole grawitacyjne. Fobos mógłby też posłużyć ludziom jako baza, z której sterowaliby robotami badającymi Marsa. Ponadto księżyc można wykorzystać jako poligon doświadczalny do sprawdzania marsjańskich technologii. Może on zatem odegrać olbrzymią rolę w badaniach samej planety. Stąd też pomysł, by skupić się na nim i pod jego kątem przygotować urządzenia, które mają posłużyć do badań innych księżyców czy asteroidów.

Bezpośrednie badania będą prowadzone przez wspomniane już łaziki, nazwane "jeżami". Obecnie wykorzystywane łaziki mogą okazać się nieprzydatne do badania niewielkich obiektów, jak asteroidy. Charakteryzują się one bowiem słabą grawitacją, co może spowodować, że koła tradycyjnych łazików utracą kontakt z gruntem i będą obracały się w nieprzewidywalny sposób. Uczeni z NASA, Stanforda i MIT-u chcą rozwiązać ten problem polegając przede wszystkim na przemieszczaniu się nad powierzchnią obiektu, a nie po niej. Docelowo "jeże" mają składać się z wielu płaszczyzn tworzących kształt zbliżony do kuli, która będzie chroniona wystającymi kolcami. Wewnątrz kul znajdą się trzy ustawione w różnych kierunkach obracające się tarcze. W warunkach mikrograwitacji takie tarcze wystarczą do precyzyjnego sterowania "jeżem". Odpowiednio dobierając ich prędkość obrotową będzie można spowodować, że "jeż" uniesie się nad powierzchnią i podąży w wybranym kierunku, będzie odbijał się od powierzchni lub też wykonywał na niej prezycyjne manewry.

Naukowcy zbudowali już dwie generacje "jeży" i obecnie pracują nad trzecią. Jak przyznają, kluczem do sukcesu jest odpowiedni projekt. Łaziki będą musiały poruszać się po bardzo zróżnicowanym terenie. Możemy trafić na bardzo twardą powierzchnię oraz na bardzo miękką, przypominającą proszek - mówi doktorant Ross Allen. Gdziekolwiek pojazd się znajdzie, musi być tak zaprojektowany, by poruszać się w wybranym kierunku na twardej powierzchni i nie utknąć na miękkiej.. To wymaga dużo pracy i licznych testów - dodaje.

Latem bieżącego roku trzecia generacja "jeży" będzie testowana za pomocą olbrzymiego dźwigu w Durand Building na Stanford University. Do dźwigu zostaną przymocowane liny, na których zostanie podwieszony "jeż". Obciążenia zostaną tak dobrane, by symulować grawitację na Fobosie. Ustawione zostaną też przeszkody i symulowana będzie różna twardość gruntu. W przyszłości zostanie wykorzystany samolot, w którym podczas lotu parabolicznego uzyskiwany jest stan nieważkości.

Testy Phobos Surveyora powinny rozpocząć się w ciągu najbliższych 2-4 lat.

Fobos NASA MIT Stanford University jeż Phobos Surveyor