Europejski łazik już wierci w gruncie, choć wcale nie poleci na Marsa. Ale jak to?

Każdy instrument naukowy, w tym satelity, lądowniki i łaziki, budowane są w wielu wersjach, które mają posłużyć do testów poszczególnych etapów misji i elementów konstrukcyjnych. Tak też powstają modele, które służą testom napędu, testom wytrzymałości na przeciążenia, testom elektroniki, a także zmęczenia materiału co jest bardzo istotne w sytuacjach, gdy nie ma możliwości diagnostyki oryginalnego urządzenia.

W końcu powstają modele lotne czy też jezdne, które zostaną wysłane w kosmos. A także ich repliki, które wykorzystuje się do testów naziemnych, a także symulacji krytycznych zdarzeń, gdy już oryginał wyślemy w misję. Pamiętacie pewnie replikę lądownika Pathfinder z Marsjanina. To nie fantazja, takie kopie faktycznie powstają.

Łazik ESA Rosalind Franklin i jego bliźniacza replika

Swojego bliźniaka replikę ma także europejski łazik, którego oryginał w ramach misji ExoMars 2022 (kiedyś 2020), po 20 września 2022 roku, ruszy na podbój Czerwonej Planety. Będzie to spóźniona, kolejna już próba eksploracji powierzchni Marsa przez ESA (Europejska Agencja Kosmiczna).

Jak wiecie w przypadku naziemnych pojazdów i lądowników marsjańskich ESA nie sprzyja szczęście. Agencja ma sukcesy na innych polach, także w badaniach prowadzonych z orbity za pomocą sond Mars Express i TGO (Trace Gas Orbiter), ale udanie wylądować na Marsie jej się jeszcze nie udało.

Kolejną szansą jest misja łazika. Miał on lecieć już w 2020 roku, ale pojawiły się problemy. Można by je zrzucić na pandemię, ale to nie jedyny powód. Jeden z najważniejszych elementów mechanizmu lądowania, spadochrony, z początku nie działał prawidłowo. W końcu udało się przeprowadzić pomyślne testy i pomimo drobnych odchyłek od ideału, wszyscy są dobrej myśli. Łazik, nazwany Rosalind Franklin, na cześć współodkrywczyni podwójnej helisy DNA, również jest gotowy.

Testowy model naziemny łazika, czyli tak zwany GTM (ground test model), właśnie przeprowadził pomyślnie testy wiercenia w powierzchni, która przypomina składem grunt marsjański. Model GTM jako replika zostanie bowiem na Ziemi. Nie oznacza to oczywiście, że dalsze testy, również z oryginałem łazika nie będą prowadzone. Udane wiercenie modelu GTM to dopiero pierwszy krok ku pomyślnej realizacji misji ExoMars 2022, jak podkreśla David Parker, szef działu eksploracji w ESA.

Na razie wiercenie w powierzchni Marsa to nie jest nasza mocna strona

Ostatnio Mars dał się mocno we znaki badaczom jego powierzchni. Część misji InSight, która polegała na wykonaniu kilkumetrowego odwiertu/wykopu, okazała się fiaskiem ze względu na nieoczekiwaną miąższość gruntu w miejscu lądowania.

Najgłębsze wiercenie w powierzchni Marsa to jak dotąd jedynie oszałamiające 7 cm. W porównaniu z nim planowane 2 metrowe odwierty to gigantyczna przepaść i szansa sięgnięcia daleko w przeszłość Czerwonej Planety

Nawet Perseverance nie udało się pobrać za pierwszym razem próbki skały, bo była ona prawdopodobnie zbyt krucha. Dopiero kolejne próby okazały się sukcesem.

Mars jest pełen niespodzianek, ale oczekiwania wobec łazika ESA Rosalind Franklin są duże. Zainstalowano w nim bowiem solidnych rozmiarów wiertło wyprodukowane przez firmę Leonardo, które powinno zdołać wwiercić się nawet na dwa metry pod powierzchnię gruntu.

To nie tak głęboko jak miał to zrobić InSight, ale i tak strategia jest tu całkiem inna. Nie chodzi bowiem o umieszczenie sondy termicznej w odwiercie, a pobieranie próbek z głębokości około 2 metrów, na której skały powinny zawierać dobrze zachowany materiał organiczny nawet sprzed 4 miliardów lat.

Jeśli udane, będą to pierwsze tak głębokie odwierty w Marsie. Nawet NASA i jej Perseverance, ani chiński Zhurong, nie są w stanie równać się z tym co teoretycznie zrobi łazik ESA.

Pierwsze udane wiercenie bliźniaczej repliki łazika ESA

Opóźnienie misji ESA ma swoje plusy. Doświadczenia NASA pozwoliły europejskim inżynierom uwzględnić je w projekcie jak i strategii wiercenia. Wzięto pod uwagę nawet upływ czasu, który wpływa na degradację urządzeń wysłanych na Marsa, a także sporo mniejszą grawitację Czerwonej Planety (około 38% ziemskiej).

Testy przeprowadzono na specjalnie przygotowanej próbce gruntu, która składa się z różnorodnych skał i wielu warstw gleby o różnych własnościach. Pierwsze udane wiercenie, na głębokość 1,7 metra, pozwoliło wydobyć próbki ze skały gliniastej o średniej twardości. Pobrana próbka ma rozmiar walca o średnicy około 1 cm i długości 2 cm.

Jak działa marsjańska wiertarka?

Zadajecie sobie pewnie pytanie, jak to możliwe, żeby wiercić nawet na 2 metry, gdy łazik i obudowa mechanizmu wiercącego, nie są aż tak wysokie. To proste. Podobnie jak wykonuje się odwierty na Ziemi. Po zagłębieniu się jednej z części wiertła, dołączane są kolejne i kolejne elementy, tak by osiągnąć docelową długość.

Wiertło w trakcie pracy rotuje w tempie 60 obrotów na minutę. Tę prędkość można zmienić zależnie od typu nawierzchni jaką napotka łazik. W piaszczystej powierzchni wiertło jest w stanie zagłębiać się w tempie 30 mm na minutę, w twardej jedynie 0,3 mm na minutę. Budżet energetyczny dla wiertarki nie przekracza 100 W, dlatego wiercenie jest tym bardziej solidnym wyzwaniem.

Obejrzyj w

Pobrana próbka przekazywana jest po wyciagnięciu do laboratorium wewnątrz łazika. Zostaje ona strząchnięta na wysuwaną szufladkę, która przekazuje próbkę do kruszarki, a ta następnie rozdysponowuje powstały proszek do różnych instrumentów. Aparatury łazika Rosalind Franklin nie zaplanowano do gromadzenia próbek dla późniejszych misji.

Źródło: ESA, inf. własna