Czyżby łazik Perseverance zbierał próbki na darmo? Kluczowa misja NASA traci sens

Misja MSR, czyli Mars Sample Return, to pierwszy w historii projekt przywiezienia próbek gruntu i skał z Marsa na Ziemię. Co prawda fragmenty Czerwonej Planety trafiają na Ziemię jako meteoryty, ale dopiero niczym nieskażone próbki pobrane bezpośrednio na powierzchni Marsa będą dla naukowców prawdziwą skarbnicą informacji. Nic więc dziwnego, że w końcu idea takiej dostawy z Marsa narodziła się w głowach pracowników NASA i zaczęła przybierać "realną" formę. Cudzysłów jest nie bez powodu, bo realizm MSR poddano w wątpliwość.

Mars Sample Return - kampania, która składa się z czterech etapów

Pierwszy etap misji, czyli zebranie próbek, jest już realizowany. Łazik Perseverance zebrał już pierwszy zestaw próbek, pobierając po dwie próbki z każdego wybranego miejsca. W ten sposób powstały dwa komplety z pierwszego zestawu próbek, z których jeden został na przełomie 2022 i 2023 r. pozostawiony w miejscu zwanym Three Forks. Ten depozyt na powierzchni Marsa posłuży jako awaryjny, gdy okaże się, że sam łazik nie jest w stanie dostarczyć drugiego kompletu przechowywanego w jego wnętrzu w miejsce odbioru próbek. Teraz Perseverance zbiera drugi zestaw próbek, który uzupełni wcześniej zebrane.

Lokalizacja względem siebie próbek, które pozostawił na powierzchni Marsa łazik Perseverance.

Drugi i trzeci etap misji to zaplanowana odpowiednio misja pojazdów, które dotrą na Marsa, wylądują, dotrą do próbek (plan A zakłada dostarczenie ich przez Perseverance) i po ich odebraniu, wyślą w podróż powrotną. Najpierw na orbitę Marsa, a potem - po połączeniu kapsuły z pojazdem powrotnym - na Ziemię. Jest to projekt bardzo ambitny, w którym jest ogromna liczba zmiennych. Wiele rzeczy może nawalić w trakcie realizacji. Koszty misji MSR się multiplikują, a odpowiednie dla zabrania próbek technologie nie są jeszcze wszystkie gotowe.

Mars Sample Return w najbardziej optymistycznym wariancie dostarczyłby na Ziemię próbki zebrane przez łazik Perseverance dopiero w 2033 roku.

Poza tym czas realizacji misji jest dość odległy, próbki miałyby wrócić na Ziemię dopiero około 2033 r. (opuściłyby orbitę Marsa w 2031 r.). Brak odpowiedniego finansowania na obecnym etapie rozwoju projektu MSR sprawia, że może to nastąpić jeszcze później, być może nawet po spodziewanym dotarciu pierwszych ludzi na Marsa, albo po dokonaniu podobnego wyczynu przez Chiny. Czy zatem jest w ogóle sens angażować się w tak kosztowne przedsięwzięcie? I myśleć o etapie czwartym, czyli analizie dostarczonych na Ziemię próbek.

NASA przeprowadziła audyt projektu MSR i nie jest dobrze

Pierwszy etap kampanii MSR jest już sfinansowany, bo Perseverance działa na Marsie. Czwarty etap to także rzecz indywidualna, bo będzie finansowana przez indywidualne laboratoria. To etapy drugi i trzeci, które stanowią rdzeń programu Mars Sample Return są tu najbardziej problematyczne.

Praktycznie każdy istotny element programu - projektowanie pojazdów, pozyskiwanie odpowiednich funduszy jak i rozplanowanie w czasie misji - sprawiają NASA jak i ESA ogromne problemy. Pierwsza z agencji skupia się na budowie lądownika SRL (Sample Retrieval Lander) wyposażone w robotyczne ramię STA (Sample Transfer Arm), czyli pojazdu, który dotrze na Marsa i podejmie próbki. Z kolei europejski wkład w projekt to ERO, czyli Earth Return Orbiter, pojazd do przetransportowania próbek na Ziemię. Budowa tych pojazdów jeszcze się nie rozpoczęła, a wedle obecnych założeń ERO miałby ruszyć na Marsa w 2027 r. (na orbitę dotarłby w 2029 r.), a SRL w 2028 r. (na Marsie byłby w 2030 r.). ERO wyniesie w kosmos rakieta Ariane 6, która jeszcze nie miała dziewiczego lotu.

NASA JPL wzięło na siebie problem, który zna najlepiej, czyli lądowanie na Marsie pojazdem SLR.

Rakietę, która wyniesie próbki na orbitę Marsa buduje centrum Marshalla NASA.

Są jeszcze MAV, czyli Mars Ascent Vehicle, w założeniu rakieta, która wyniesie próbki z powierzchni na orbitę Marsa, oraz CCRS, czyli Capture Containment and Return System, bo jakoś trzeba te próbki przejąć na orbicie Marsa i umieścić na pokładzie ERO. Budowa CCRS już jest spóźniona o co najmniej rok. Złożoność projektu MSR można porównać do jednoczesnej realizacji co najmniej kilku misji o różnym przeznaczeniu na różne planety - choćby ERO ma być największym marsjańskim orbiterem w historii, SLR największym lądownikiem, a jako wsparcie mają posłużyć dodatkowe helikoptery.

Orbiter ERO budowany przez ESA.

CCRS, budowany przez centrum Goddarda NASA, przejmie próbki na orbicie Marsa, połączy się z ERO, a na orbicie Ziemi zrzuci kapsułę.

Szacunki kosztów MSR to istna finansowa lawina. W 2020 r. było to 2,5 do 3 miliardów dolarów. We wrześniu 2022 r. już 6,2 miliarda dolarów. Niespełna rok później kwota urosła do 7,4 miliarda dolarów. Teraz zastąpił ją bardziej realny, choć zawarty w szerokim marginesie szacunek od 8 do 11 miliardów dolarów. A i to może okazać się zbyt małym funduszem. Koszty programu MSR są po prostu nierealnie kwalifikowane i to stanowi największy zarzut w podsumowaniu audytu projektu.

Największy problem misji Mars Sample Return to niemożność oszacowania przez NASA rzeczywistych i ostatecznych kosztów, a także nadmierne skomplikowanie aparatury.

Oszczędności na wcześniejszych etapach projektu skutkują wyższymi kosztami później, do tego dochodzi inflacja i niepewność budżetu NASA oraz ESA w kolejnych latach. A także rozdzielenie zadań pomiędzy wielu podwykonawców (każdy element MSR buduje inny ośrodek NASA), co utrudnia kontrolę jakości. Te dwie agencje powinny też dużo lepiej współpracować, by nie generować „pustych przebiegów”. Nie wspominając już o niestabilnej sytuacji politycznej na świecie, która ma wpływ na realizację projektów naukowych.

W pewnym momencie Mars Sample Return straci sens

Kampania MSR realizowana jest przy uwzględnieniu obecnych możliwości transportu międzyplanetarnego. Czyli polegających na jak najkorzystniejszych oknach startowych do transferu na Marsa, przy minimalizacji zużytego paliwa. Obecnie korzystnym oknem startowym jest rok 2028. To wtedy na Marsa ma polecieć także europejski łazik. Jeśli do tego czasu nie powstaną komponenty MSR to w kolejnych latach nie da się wysłać misji, która osiągnie podobnie korzystne rezultaty - czyli liczbę przejętych próbek.

W podsumowaniu audytu możemy przeczytać, że dopiero w 2035 r. miałaby sens kolejna próba rozpoczęcia misji MRS. Tylko, że wtedy Perseverance prawdopodobnie nie będzie już aktywny, a to na jego mobilności polegać ma etap dowiezienia próbek do lądownika SLR. Jeśli nie Perseverance, to pozostaje wsparcie helikopterami, które skorzystają z pozostawionych przez Perseverance na powierzchni Marsa próbek.

Lecz zawsze trzeba mieć plan B. Dziś to helikoptery są tym planem. Jeśli zabraknie wsparcia łazika, helikoptery staną się planem A. Co zatem z zabezpieczeniem powodzenia misji i jej sensem? Audytorzy widzą to w ciemnych barwach.

Źródło: NASA, inf. własna