Az európaiak szeme a Marsra szegeződik

Az ExoMars űrszonda művészi grafikán

Finisébe ért az Európai Űrügynökség és az Orosz Szövetségi Űrügynökség nagy közös projektjének első szakasza, amelynek keretében október 19-én, szerdán egy leszállóegység landolna a Mars felszínén. Ha minden a terveknek megfelelően alakul, a Schiaparelli lesz az első olyan európai kutatóeszköz, amely sikerrel szállt le a vörös bolygón.

Az első küldetés nem alakult a terveknek megfelelően

Európa első marsi kalandja nem alakult a legfényesebben. Habár 2003-ban a Mars Express sikeresen pályára állt a vörös bolygó körül, és mind a mai napig üzemel, „utasáról”, a Beagle 2 leszállóegységről ugyanez már nem mondható el.

A szerény anyagi támogatással készített, kisméretű brit Mars-szonda sikeresen belépett ugyan a bolygó légkörébe, rövid idő múlva azonban megszakadt vele a kapcsolat. Az eset azért is volt szomorú, mert a kutatóeszközzel úttörő kísérleteket akartak elvégeztetni: a fő feladata életnyomok keresése volt. Többek között képes lett volna 6 mikrométeres felbontással vizsgálni a kőzetfelszíneket, MOLE nevű berendezésével pedig elsőként hatolt volna több tucat centiméter mélyen a felszín alá. Ezek a tervek azonban sohasem valósultak meg.

A Beagle 2 makettje Forrás: Wikimedia Commons

A Beagle 2-t sokáig nem találták, végül a NASA Mars Reconnaissance Orbiter felvételein sikerült kiszúrni 2015-ben. Mint kiderült, a leszállóegység épségben megérkezett a felszínre, a vélekedésekkel szemben nem tört össze. A kapcsolat megszakadását az okozhatta, hogy a napelemek valamilyen hiba folytán nem nyíltak ki, így lehetetlenné vált a kommunikáció az eszközzel.

A Beagle 2-nek egy kistestvért is terveztek volna, a Beagle 3 azonban anyagi okok miatt sohasem készült el.

Európa és Oroszország összefogott

A következő nagyszabású Mars-program, az ExoMars 2009 decemberében kapott zöld utat, és nem kevés pénzbe került:

az ESA több mint 1,3 milliárd eurót fektetett a küldetésbe, az Orosz Szövetségi Űrügynökség, a Roszkozmosz pedig további 1 milliárd euróval járult hozzá a megvalósuláshoz.

A növekvő költségek miatt a NASA – amely eredetileg szintén részese volt az együttműködésnek – időközben kénytelen volt kiszállni a programból, ennek ellenére továbbra is nyújt anyagi támogatást a projekthez.

ExoMars Forrás: ESA

Hajsza a metán után

Az ESA által koordinált program két részből áll, első szakaszában két űreszközt juttatnak a Marsra: a TGO (Trace Gas Orbiter) szondát és a Schiaparelli leszállóegységet.

A TGO a Mars körül fog keringeni, és a bolygó légkörének gázkompozícióját fogja kutatni. A marsi atmoszféra részletes tanulmányozása által egyrészt alaposabban megismerhetjük a bolygót, másrészt információkat szerezhetünk arról, hogy jelen vannak-e az élet nyomai az égitesten.

A keringőegység és műszerei

A TGO műszereinek energiaellátását napelemek biztosítják, amelyek nyitott állapotban 17,5 méteresek. A napárnyékos időszakokra két lítium-ion akkumulátor garantálja az energiát. A keringőegységen a következő műszerek kaptak helyet:

NOMAD (Nadir and Occultation for Mars Discovery): két infravörös és egy ultraibolya tartományban működő spektrométer, céljuk, hogy a légköri gázok színképük alapján azonosíthatóvá váljanak.

ACS (Atmospheric Chemistry Suite): három infravörös tartományban működő spektrométer. A NOMAD-dal együtt napnyugtakor és napkeltekor egyaránt méri a gázok koncentrációját.

CaSSIS (Color and Stereo Surface Imaging System): nagyfelbontású színes sztereokamera, amely a marsi felszín digitális lemodellezését teszi lehetővé. Munkája révén nagy segítséget adhat a tudósoknak a későbbi marsi küldetések ideális leszállóhelyeinek meghatározásához. A műszer elkészítésében magyarok is szerepet játszottak.

FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector): egy neutron detektor, ami mérni tudja a vízben és ásványokban előforduló hidrogént.

A szakemberek elsősorban a metán jelenléte után fognak kutatni. Ha találnak, arra keresik majd a válaszokat, hogy a vegyület biológiai folyamatok által került-e a légkörbe. Mivel a metán néhány száz éven belül az UV sugárzás hatására lebomlik, így a biológiailag előállított metángáz jelenléte arra utalna, hogy élet van a bolygón, vagy legalábbis lehetett rajta a közelmúltban.

Trace Gas Orbiter (TGO) Forrás: ESA/AOES Medialab

A feladat ugyanakkor nem lesz egyszerű. Bár a Mars Express 2004-ben metánt talált a planéta légkörében, a NASA Curiosity roverje 2012-ben nem mutatta ki a vegyület jelenlétét az atmoszférában. 2014-ben érkeztek ugyan arra vonatkozó adatok, hogy a gáz kis mennyiségben mégiscsak detektálható az égitesten, de azt nem sikerült bizonyítani, hogy élőlények állítanák elő.

A földi metán jelentős része biológiai eredetű, de kémiai folyamatok révén is keletkezhet a felszín alatt.

Emiatt nemcsak a metánszintet kell majd meghatároznia a TGO-nak, de olyan más gázokat is keresnie kell, amik segítségével azonosítható a metán kibocsátásának lehetséges forrása.

Az űrhajó a vízjég formájában lévő hidrogént is mérni fogja.

Pár napig bírják csak a Schiaparelli akksijai

A felszínre érkezvén a 600 kilogrammos, 2,4 méter átmérőjű Schiaparelli leszállóegység akkumulátorai mindössze pár napig bírják majd a megpróbáltatásokat, ez alatt az idő alatt kutatni fogja a bolygó időjárási viszonyait és elektromos terét.

A leszállóegység Forrás: ESA (B.Bethge)/Boris Bethge

Mivel porviharos körülmények között fogja végezni feladatát, így a kutatók számítanak arra, hogy időnként megszakadhat a kapcsolat az eszközzel.

Bár maga a kutatómunka is fontos, a Schiaparelli elsődleges célja, hogy demonstrálja azt a technológiát, ami biztosítja a Mars felszínén történő biztonságos landolást az elkövetkezendő európai küldetések számára.

A leszállóegység műszerei

DREAMS (Dust Characterization, Risk Assessment, and Environment Analyser on the Martian Surface): olyan érzékelőket tartalmazó „csomag”, amivel mérhető a marsi szél sebessége és iránya, a páratartalom, a légköri nyomás, a felszíni hőmérséklet, a légkör átlátszósága, valamint a légköri elektromosság.

DECA (Entry and Descent Module Descent Camera): kamera, amely a leszállás közben fog képeket készíteni.

Az érkezés

Az európai–orosz kooperáció gyümölcse végül 2016. március 14-re érett be, ekkor indították hosszú útjára a kazahsztáni Bajkonurból a TGO keringőegységet és a Schiaparelli leszállóegységet egy orosz Proton hordozórakéta fedélzetén. A kutatóeszközök hónapokig tartó útja most a végéhez ér.

Az ExoMars űrszondát szállító Proton hordozórakéta felbocsátása 2016. március 14-én Forrás: AFP/Kirill Kudryavtsev

A Schiaparelli modul a terveknek megfelelően október 16-án rendben levált a TGO-ról, és október 19-én, szerdán érkezik a Mars légkörébe. A biztonságos landolást hővédőpajzs, két hatalmas ernyő, valamint több fékezőrakéta teszi lehetővé. A kutatóeszköz a várakozások szerint hat perc alatt fogja elérni a Meridiani Planum térséget, pontos érkezése magyar idő szerint 16 óra 48 perckor várható, azonban már a leszállás során is fog méréseket végezni. A földi irányítók az első képek érkezését október 20-ra várják.

Ami a TGO-t illeti, a keringőegység erősen befékez, hogy a bolygó gravitációs tere be tudja fogni. A szonda elliptikus, négynapos periódusú keringési pályára áll a Mars felett, amelynek a legközelebbi pontja 300 kilométerre, míg a legtávolabbi pontja közel 96 000 kilométerre lesz a planéta felszínétől. Egy éven keresztül, számtalan pályamanővert követően, és felhasználva a marsi légkör fékező hatását, a keringőegység átáll majd a 400 kilométer magas körpályára.

Európai marsjáró fogja róni a vörös bolygó felszínét

Miután a Schiaparelli „előkészítette a terepet”, az ExoMars küldetés a második szakaszba lép. Ennek keretében az ESA szakemberei egy marsjárót juttatnának a vörös bolygóra. A rover az élet jelei után kutatna. Kétméteres mélységbe fog lefúrni, majd műszereivel elemzi az onnan kiemelt mintákat.

Fantáziarajz az ExoMars roverről a Mars felszínén Forrás: ESA-PRODUCTION AOES medialab/ESA-AOES medialab/Aoes Medialab M.Thiebaut

A szakemberek eredetileg 2018-as indulással számoltak, ám időközben több nehézség is akadt, ami miatt az indítást át kellett ütemezni 2020-ra.