Aug 9, 2012

Radoznalost na Marsu


NJEGOVO VELIČANSTVO ROVER ČETVRTI: "Kjuriositi" viđen očima umetnika

U danima kada su junaci Olimpijskih igara u Londonu ispunili sav medijski prostor, jedan kosmički robot postao je, makar na kratko, poznatiji i popularniji od kralja sprinta Useina Bolta. Svi sportski elementi bili su tu: drama, iščekivanje, neizvesne prognoze, težak protivnik... U kontroli leta otvorena je i kutija kikirikija, ne zbog paralele sa sportom već iz čistog sujeverja – od kada je neko prvi put doneo grickalice u komandnu sobu, sve ide kao po loju. Izostalo je samo pivo... barem do trenutka slavlja.
UJEDINJENI U SLAVLJU: Direktori...
A slavlje je počelo u ponedeljak, 6. avgusta oko pola osam ujutru po srednje-srpskom vremenu kada je sonda "Kjuriositi" ("Radoznalost", poetska zamena za puno ime "Mars Science Laboratory" ili MSL), uspešno okončala svoj višemesečni let kroz kosmos i meko se spustila na površinu crvene planete. "Sve što se zaputi ka Marsu ili se slupa, ili izgori ili jednostavno – nestane", kaže jedna stara izreka koje se sa gorčinom prisećaju i Amerikanci i Rusi. Marsovci i dalje vode, ali su u ovom meču koji će trajati i nakon Olimpijade Zemljani postigli još jedan gol.
Američki predsednik Obama oglasio se ubrzo nakon potvrde o uspešnom prizemljenju i u kratkom saopštenju istakao da će se Amerika još dugo ponositi ovim tehnološkim poduhvatom: "Zahvaljujući našoj inventivnosti i upornosti pokazali smo da smo sposobni da rešavamo i naizgled nerešive probleme. Večerašnji uspeh nas podseća da naš prestiž, ne samo u kosmosu već i ovde na Zemlji, da naša ekonomija na kojoj nam zavidi čitav svet zavisi pre svega od kontinuiranog, mudrog investiranja u tehnologiju i fundamentalna naučna istraživanja". Još rečitiji bio je direktor NASA Čarls Bolden: "Točkovi 'Kjuriositija' danas su na Marsu počeli da trasiraju stazu po kojoj će sutra hodati astronauti". Ipak, na pitanje šta će doneti naredni letovi na Mars, šef NASA kaže: "Da budem iskren, nemam pojma". Pomalo je apsurdno da NASA u trenutku jednog od svojih najvećih trijumfa nema dovoljno sredstava i jasan plan za dalje istraživanje crvene planete.
...i radnička klasa
Sve je to u trenutku velikog nacionalnog trijumfa gurnuto u drugi plan. Odjednom je oživela i vizija predsenika Obame koji i dalje veruje da će američki astronauti posetiti Mars sredinom tridesetih godina ovog veka. Čak se i činjenica da su im CERN i Evropa "ukrali" Higsov bozon takoreći ispred nosa nekako lakše podnosi.
"Kjuriositi" predstavlja najveću i najkomplikovaniju mobilnu hemijsko-geološku laboratoriju koja se ikad našla u Sunčevom sistemu. Suštinski, "Kjuriositi" nastavlja stazom koji su trasirala njegova tri uspešna prethodnika, roveri "Patfajnder" (1997), "Spirit" i "Oportjuniti" (2004). Poslednji od njih i dalje je aktivan na Marsovoj površini iako je njegov projektovan životni vek bio svega tri meseca. Autor ovog teksta je, igrom slučaja, svoju novinarsku karijeru u "Vremenu" započeo upravo tekstom o prvom roveru koji se spustio na površinu Marsa pre 15 godina. U to vreme bio je to veliki i smeo poduhvat ali ni izbliza tako složen i skup kao ovaj poslednji. Jer, razlike se primećuju na prvi pogled: u odnosu na svoje čuvene "pretke", "Kjuriositi" je pravi kolos veličine automobila. Težak je skoro čitavu tonu, ima tri metra u prečniku, a sa rasklopljenim osmatračkim "jarbolom" na vrhu ima pregled terena jednog dvometraša. Ogroman korak napred u odnosu na "Patfajnder" koji je po konstrukciji i dimenzijama više podsećao na skejtbord nego na naučnu opservatoriju.
DAJ JEDAN KRUG: Rover na montažnom stolu
U projekat je do sada uloženo 2.5 milijarde dolara a biće potrebna i dodatna sredstva za finansiranje svakodnevnih operacija tokom naredne dve godine koliko minimalno "Kjuriositi" treba da traje. Nije mnogo, rekli bi stručnjaci za srpski budžetski deficit, ovdašnji ministri operišu s mnogo većim brojkama. Pa opet, za američkog poreskog obveznika koji ima nezgodnu narav i naopaku naviku da se interesuje za svaki dolar koji mu država otme, ovo je priličan novac. Za te pare rover je napunjen skupocenom naučnom opremom pomoću koje može da analizira uzorke tla, stena i atmosfere, bilo sa odstojanja pomoću lasera i detektora, bilo u internim hemijskim laboratorijama. Na vozilu se nalazi i 17 kamera različite namene: od mikroskopa i spektrometara, preko kamera koje služe za izbegavanje prepreka do stereoskopskih kamera visoke rezolucije za panoramsko snimanje terena (Samo dva megapiksela? Da! Nisu bitni megapikseli nego ukupan kvalitet snimka).
SPAKOVAN ZA PUT: Sa štitom i na njemu
Dok su prethodni roveri koristili solarne panele kao izvor energije potrebne za kretanje, punjenje baterija, rad opreme i grejanje unutrašnjosti (i samim tim imali probleme tokom noći, zime ili peščanih oluja), "Kjuriositi" koristi radio-izotopski generator u kome se električna energija (nekih 100W) stvara iz toplote nastale radioaktivnim raspadom plutonijuma. Ovakvi generatori su skupi ali po pravilu veoma pouzdani (jedan takav već 35 godina obezbeđuje energiju za još uvek aktivni "Vojadžer 1"). Rover ima i dva redundantna kompjutera čije su nominalne specifikacije slabije od većine pametnih telefona (procesor na 200MHz sa 2GB memorije) jer je akcenat stavljen na malu potrošnju energije i robusnost a ne na sirovu snagu.
Treba imati u vidu da je Mars krajnje nezahvalan cilj, samo 40% misija do sada okončano je kakvim-takvim uspehom. Još su živa sećanja na fijasko s kraja prošle godine kada ambiciozna ruska kompozicija sa ciljem istraživanja Marsa i njegovih satelita nije uspela da napusti Zemljinu orbitu. Dvesta miliona dolara na kraju je sagorelo u vazduhu, očas posla. Zato "Kjuriositi" zaslužuje sve do sada izrečene superlative, ne samo zato što je projekat preživeo svoju najopasniju fazu, već zato što je izveden na vreme i u okviru budžeta. Možda i zato što su se ovoga puta inženjeri mnogo više oslanjali na bezborjne kompjuterske simulacije i pomoć specijalizovanog softvera nego na izradu mehaničkog prototipa i njegovo detaljno testiranje. Sve faze projektovanja letelice odvijale su se paralelno, sa centralnom, uvek ažurnom bazom podataka koja je inženjerima bila dostupna u svakom trenutku. Tim Nikols, jedan od direktora "Simensa", firme koja je isporučila softver u kojem je "Kjuriositi" dizajniran, odaje priznanje svima koji su radili na projektu: "Osam godina su radili na ovom zadatku i na kraju su se spustili na Mars tačno u minut". U IT-svetu gde projekti rutinski kasne a nekih 30-40% nikad se i ne završi ovo je uspeh vredan poštovanja.
A SAD ADIO:
Lansiranje 26. novembra 2011.
Razumljiva je radost koju su u trenutku uspeha osećali inženjeri koji su učestvovali u razradi čitavog koncepta. Migel San Martin, jedan od njih, kaže: "Godinama smo se spremali za najgore, nije lako zaboraviti na taj strah. Ali to je ono što mi inženjeri radimo: činimo da nemoguće postane moguće". Naravno, prava avantura tek počinje. Kako kaže direktor misije Majk Votkins: "Došli smo ovde ne da bismo sleteli i time se hvalili već da bismo vozili po Marsu i bavili se naukom, kompleksnom, uzbudljivom i lepom".
Do tada će ipak proći neko vreme koje će biti iskorišćeno za dijagnostiku svih sistema na roveru, "raspakivanje" opreme i instrumenata, proučavanje najbližeg okoliša i izbor optimalnih ciljeva i putanje kretanja. Prve fotografije snimljene kamerama niske rezolucije odslikavaju nešto drugačiji marsovski pejzaž od onog na koji smo do sada navikli. Umesto beskrajne stenovite pustinje nalik na đavolovo igralište za golf, sada vidimo idiličnu ravnicu posutu sitnim kamenčićima, sunce na zalasku, planinu na horizontu i njenu izduženu senku. Više zemaljski i romantično nego vanzemaljski i hladno. A možda je sve to unapred bilo osmišljeno u glavi nekog PR-stručnjaka, ko zna.
Nego, gde su tu Marsovci? I kad će da počne ta odavno najavljena luda vožnja po Marsovoj preriji dok šoder pršti na sve strane a siroti mali zeleni se u panici zavlače pod kamenje? Običan čovek najlakše mašta o onome što nimalo ne razume. U nerealnim očekivanjima prednjači štampa za koju, po običaju, nijedno tehničko dostignuće nije dovoljno veliko i značajno da bi bilo pošteđeno svakovrsnog preterivanja. Veliki broj medija piše o tome kako će, koliko od sutra, "Kjuriositi" početi da tutnji crvenom pustinjom u potrazi za živim bićima ili njihovim ostacima. Međutim, naučnici nisu želeli da protraće jednu retku i skupu misiju pokušavajući da pronađu nešto što ili ne postoji ili je teško uhvatljivo. Umesto toga, "Kjuriositi" ima zadatak da proveri da li je Mars ikada u svojoj prošlosti bio gostoljubivo mesto pogodno za nastanak i evoluciju živih bića, makar i onih najprimitivnijih. Jedan od suštinskih zadataka "Kjuriositija" je da traga za hemijskim "potpisima" koje iz iskustva vezujemo ili za živi svet ili za sredinu u kojoj on može da nastane i opstane.
BUŠI, KOPAJ, SNIMAJ: "Kjuriositi" u akciji
Dosadašnje indicije su protivrečene. Prethodne misije nedvosmisleno su pokazale da je u ranoj fazi planetarne evolucije Mars bio poplavljen tekućom vodom bez koje je teško zamisliti živi svet (posebno je pitanje kuda je sva ta voda nestala). Sa druge strane, u Marsovom tlu otkrivene su i perhlorati, jaki oksidanti koji su direktan protivnik nastanku svakog života.
A tog života nema ni bez organske hemije, bez jedinjenja zasnovanih na ugljeniku i okruženja u kojem organska materija može da se održi i bude hemijski aktivna. Samo po sebi, prisustvo organske materije ne znači mnogo: detektovana je mnogo puta u kosmosu, u meteoritima (neki od njih doputovali su na Zemlju upravo sa Marsa), na kometama, čak su i na dalekom Titanu otkrivena jezera puna tečnih ugljovodnika. Pa opet, to ne znači da na Titanu ima života (tamo je, jednostavno, suviše hladno). Da bismo govorili makar o mogućnosti nastanka života potrebno je da se njegove osnovne gradivne kockice nađu u koliko-toliko gostoljubivom okruženju.
CRNO NA BELO:
Prva slika sa Marsa
Tek ako "Kjuriositi" pronađe dokaze o postojanju jednog takvog ekosistema u bližoj ili daljoj Marsovoj prošlosti (koju tek treba rekonstruisati što je drugi strateški cilj misije), naučnici će moći da postave sledeće logično pitanje: da li je nekad postojao život na Marsu? I da li on još uvek opstajava u nekom toplom, skrovitom džepu ispod površine u kome su ostale sačuvane rezerve vode? Za tako nešto potrebna je nova sonda jer "Kjuriositi" nema instrumente pomoću kojih bi mogao da detektuje život, izuzev ako se ne saplete na busen trave ili ne naleti na Olimpijadu malih zelenih, što je malo verovatno. Iako je današnji Mars krajnje negostoljubiva sredina, hladna i jalova kamena pustinja nalik na frižider ili sterilizator, naša planeta nas uči da život niče i opstajava čak i na krajnje bizarnim mestima, u polarnim krajevima ili na okeanskom dnu uz skromne količine svetlosti, toplote ili kiseonika.
KAD MARSOVCI UTIHNU: Zalazak sunca
u krateru "Gejl"
Sasvim je moguće da na kraju cela ova potera za životom van našeg dvorišta bude uspešna i da nas praćenje tanušne linije života na Marsu dovede do zaključka da je život mnogo univerzalniji nego što nam sada izgleda. Jer, ako se život paralelno i nezavisno začeo na dve tako različite planete kao što su Zemlja i Mars, šta je tek sa milijardama drugih planeta u našoj galaksiji koje nude slične ako ne i bolje životne uslove? Možebiti da život prožima kosmos jednako kao što ga ispunjavaju svetlost i toplota zvezda i da je naša predstava o Zemlji kao usamljenoj oazi života potpuno pogrešna.
"Kjuriositi" je, u tom pogledu, pravi simbol nauke koja ne nudi brze odgovore na teška pitanja već traži metodičnost, upornost i istrajnost. Iako dnevno može da prevali svega nekoliko kilometara (stotinak metara na sat), tu sporost "Kjuriositi" će nadoknaditi svojom dugovečnošću. Zahvaljujući svojim plutonijumskim generatorima, očekuje se da će potrajati barem jednu deceniju i da će u dobrom zdravlju i raspoloženju dočekati svoje naslednike na crvenoj planeti.

Šta sve (ne) znate o Marsu

U starom Rimu, Mars je bio bog rata i države. Mesec mart dobio je ime po Marsu.
Mars je jedna od pet planeta poznatih drevnim narodima. Vidljiva je golim okom i po sjaju na noćnom nebu zaostaje samo za Mesecom, Jupiterom i Venerom.
U geocentričnom sistemu, Mars je peto po redu nebesko telo koje kruži oko Zemlje (ispred Marsa su Mesec, Merkur, Venera i Sunce). U stvarnosti, Mars je četvrti "kamen" od Sunca i poslednja planeta sa čvrstom površinom (iza Marsa nalaze se asterodini pojas i četiri gasovita džina).
Mars je dva puta manji od Zemlje ali ima istu "suvu" površinu (Mars nema okeane). Masa Marsa deset puta je manja od Zemljine dok je gravitacija tri puta slabija.
Signal sa "Kjuriositija" putuje oko 14 minuta pre nego što stigne do nas. Za to vreme "Kjuriositi" može da pređe oko tri metra.
Jedan dan na Marsu ("sol") traje nešto duže nego na Zemlji. Nagib Marsove ose rotacije sličan je nagibu Zemljine ose što u sprezi sa kretanjem planete oko Sunca izaziva godišnja doba slična onima na Zemlji. Zbog veće udaljenosti od Sunca Marsova godina je, međutim, dva puta duža.
Mars prima značajno manje Sunčeve svetlosti od Zemlje pa su i temperature mnogo niže. Maksimalna temperatura u podne na ekvatoru tokom Marsovog leta iznosi oko 20C. Prosečne vrednosti značajno su niže i kreću se oko -60C dok su one minimalne oko -90C (-150C na polovima).
Mars ima tanku atmosferu stotinak puta ređu od Zemljine koja je skoro u potpunosti sastavljena od ugljen-dioksida. Gde ima atmosfere, ima i vetrova: brzina vetra na Marsu povremeno dostiže i svih 100km/h ali je njegova "rušilačka" moć mala zbog male gustine. Prašina koju digne jedna Marsova oluja ostaje u atmosferi i po nekoliko nedelja.
Atmosfera je toliko "tanka" da voda ne može da opstane u tečnom obliku već samo u obliku pare ili leda.
Tokom zime i leta Mars dobija polarne kape slične Arktiku i Antarktiku na Zemlji. Ove kape uglavnom se sastoje od vodenog leda sa tankim slojem smrznutog ugljen-dioksida preko njega (polarne kape mogu da sadrže i do 20% Marsove atmosfere).
Crvena boja Marsa potiče od rđe, jedne vrste oksida gvožđa široko rasprostranjenog u tlu.
Mars je krajnje negostoljubiv: čak i da ne mora da diše čovek bi brzo skončao na Marsu jer bi mu usled niskog pritiska krv "proključala". Na Marsu nema kiseonika, niti postoji ozonski omotač tako da je površina Marsa neprekidno bombardovana smrtonosnim Sunčevim zračenjem. U pogledu životnih uslova Mars najviše liči na Antarktik iako su uslovi na Antarktiku neuporedivo bolji.
Fobos, veći od dva minijaturna Marsova satelita, najbliži je svojoj matičnoj planeti od svih satelita u Sunčevom sistemu. Za oko 50 miliona godina srušiće se na Mars ili će se raspasti i formirati mali prsten oko planete.
Na Marsu se nalazi najveća planina u Sunčevom sistemu (Olimpus Mons, tri puta je viši od Maunt Everesta) i jedan od najvećih kanjona (Vales Marineris, dugačak 4.000km i dubok 6km).
Geografija Marsa kao da je nastala spajanjem dve potpuno različite planete. Severna hemisfera uglavnom je ravničarska, sa manjim klimatskim promenama tokom godine dok je južna hemisfera planinska i krševita, sa izraženim godišnjim dobima.

Dugo konačište

DOĐOH, VIDEH, OSTADOH: Krater "Gejl", konačno odrediše
Proces selekcije konačnog odredišta "Kjuriositija" na Marsu bio je detaljan i dugotrajan a kao polazna tačka poslužili su snimci sa orbite. Pošto "Kjuriositi" prilikom sletanja može da pogodi metu ne veću od 20 kilometara (pet puta je precizniji od svojih prethodnika, "Spirita" i "Oportjunitija"), u obzir su došle i mnoge lokacije koje bi inače bile odbačene kao suviše male ili rizične. Nakon petogodišnjeg procesa selekcije u kojem je 150 naučnika razmatralo preko 60 potencijalnih lokacija, na kraju je izabran džinovski krater "Gejl" prečnika 150km u čijem se centru nalazi planina ("Maunt Šarp") visoka 5 kilometara, sa blagim padinama uz koje "Kjuriositi" može po potrebi i da se penje.
Od posebnog interesa su bogati sedimentni nanosi koji se nalaze u podnožju planine. Slični geološki slojevi postoje i na Zemlji ali su oni na Marsu znatno bolje očuvani jer je Mars geološki mnogo "pitomiji" svet od naše planete: u odsustvu tečnih okeana, Marsova kora predstavlja jednu celinu i ne postoje tektonske ploče čije bi kretanje uticalo na količinu i raspored sedimenata. Svaki sloj predstavlja jedno geološko razdoblje, dragoceni zapis o uslovima koji su vladali tokom jedne epohe istorije Marsa, pri čemu su viši slojevi mlađi od slojeva ispod njih. U pitanu je prvoklasna geološka lokacija: veličinom i brojem slojeva ("strata"), "Maunt šarp" nudi neuporedivo više informacija nego, na primer, Veliki Kanjon reke Kolorado. Takođe, snimci sa orbite sugerišu da je tekuća voda koja je nekada tekla površinom Marsa obilato plavila unutrašnjost kratera i u njemu ostavila aluvijalne naslage koje "Kjuriositi" tek treba podrobno da istraži.

Sedam minuta pakla

PROSTIJE NE MOŽE: Kako je "Kjuriositi" stigao na Mars
Ovako su Amerikanci, s malom dozom preterivanja zarad pojačane medijske pažnje, nazvali poslednju fazu leta "Kjuriositija" i njegovo spuštanje na Mars. Nije bilo prethodnih pokušaja niti generalne probe, kreiran je jedan potpuno novi koncept prizemljenja koji je morao da uspe iz prve. Ideja se rodila krajem prošlog veka, nakon dva uzastopna američka neuspeha, u vreme kada niko nije imao rešenje kako da jednu super-masivnu sondu meko spusti na Mars. Uz to, čitav proces mora da se odvija automatski: rastojanje između Zemlje i Marsa jednostavno je preveliko da bi se spuštanjem moglo upravljati u realnom vremenu komandama sa Zemlje.

KAD NEMOGUĆE POSTANE MOGUĆE: Nebeski kran
Tri prethodna rovera NASA je uspešno spustila na Mars korišćenjem naduvanih jastuka koji su, kao džinovska malina, sa svih strana štitili sondu od oštećenja. Kada bi se ceo ansambl posle nekoliko odskoka smirio na površini Marsa, jastuci bi se izduvali a rover postao slobodan. Međutim, u slučaju "Kjuriositija" ovakav metod bio je neizvodljiv zbog njegove neuporedivo veće težine (nijedan vazdušni jastuk ne bi izdržao rover težak čitavu tonu). Zato je napravljeno novo tehnološko rešenje koje je u svakom pogledu bio revolucionarno...
Sedam minuta pakla počinju ulaskom sonde u Marsovu atmosferu, na visini od oko 130km. Iako je atmosfera Marsa veoma retka, usled velikih brzina (6km/sec) dolazi do jakog aerodinamičkog zagrevanja (preko 2.000C) i oslobađanja toplote koju u najvećoj meri apsorbuje termički štit. Kada je brzina letelice značajno smanjena, na visi od 11km otvara se gigantski supersonični padobran prečnika 16m (najveći konstruisani do sada) koji dodatno smanjuje brzinu leta. Pola minuta kasnije odbacuje se donji termički štit, aktivira se radar koji meri rastojanje letelice od tla i set video kamera koje kontinuirano snimaju teren ispod sebe. Na visini od 1.500 metara odbacuje se i padobran i aktivira tzv. "nebeski kran", leteća platforma sa sopstvenim raketnim pogonom ispod koje se spakovan nalazi "Kjuriositi".
Nebeski kran je pravo malo čudo tehnike, do sada neviđeno u kosmičkim istraživanjima. Zahvaljujući ovoj lebdećoj dizalici, spuštanje na Mars preraslo je u pravi holivudski spektakl. Kran ima zadatak da pomoću svojih osam retro-raketa, svede brzinu kompozicije praktično na nulu a onda, sa dvadesetak metara visine, pomoću konopaca spusti "Kjuriositi" na tle. Paralelno s tim, "Kjuriositi" rasklapa svoje točkove koji će mu u trenutku prizemljenja poslužiti kao stajni trap. Kada je dodir sa površinom potvrđen, pirotehnika prekida sajle i kran napušta sondu da bi se, konačno, slupao o površinu Marsa na sigurnom rastojanju. I sve to bez ijedne komande i intervencije sa strane.
"Kjuriositi" se spustio na površinu Marsa tačno onako kako je bilo i planirano, praktično bez incidenta. Prvi novinski komentari mogli su se svesti samo na jednu reč: neverovatno. Satnica je bila tako precizno isplanirana da je MRO (satelit u orbiti iznad Marsa) uspeo da snimi i sam trenutak kada se sonda s raširenim padobranom nalazila nadomak površine Marsa. Dan kasnije NASA je publikovala još spektakularniji dvominutni film niske rezolucije snimljen okom "Kjuriositija" na kojem su zabeleženi poslednji trenuci leta (naknadno će biti objavljen i snimak u najboljem kvalitetu). Nakon 570 miliona kilometara i deset meseci leta kroz kosmos, "Kjuriositi" se spustio kad treba i gde treba, u krater Gejl nadomak Maunt Šarpa, odstupivši od zacrtane tačke prizemljenja za manje od dva kilometra.
Neverovatno, zar ne?

ZA USPOMENU I DUGO SEĆANJE: Spuštanje "Kjuriositija" snimljeno sa Marsove orbite
Vreme #1127

Đunta

Ne znam da li ste, od silnog fudbala i tenisa na TV-u, primetili da je britanski BBC upravo otvorio svoju arhivu sa hiljadama dokumenata ...