Parkiranje na Marsu

Interesovanje za Mars staro je koliko i samo čovečanstvo. Posle Meseca i Venere, treperavi Mars je najsjajnije telo na noćnom nebu i prirodna meta nebrojenih posmatrača, od Vavilonaca i starih Grka, naoružanih jedino oštrim očima, do današnjih astronoma opremljenih vrhunskom teleskopskom artiljerijom najrazličitijeg kalibra. Ipak, prosečan Zemljanin nije mnogo odmakao od predstave ili, bolje rečeno, od mita o Marsu koji su u drugoj polovini prošlog veka izgradila dva maštovita astronoma. Posmatrajući kroz svoj teleskop tamne pruge isprepletane preko crvenkaste Marsove površine, Italijan Giovanni Schiaparelli je 1887. objavio postojanje planetarnog sistema povezanih kanala. Ovo otkriće je Amerikanac Percival Lowell upotrebio kao ključni dokaz inteligentnog života na Marsu, tumačeći kanale kao trag veštačkog sistema za navodnjavanje inače suve i puste planete. Dakle, Marsovci su tu, na stotinak miliona kilometara od nas!

Trebalo je mnogo vremena da se ova zabluda razbije. Kasnija pomna osmatranja pokazala su da mrke linije nisu nikakve zelene oaze već nanosi neplodnog peska i prašine formirani sezonskim vetrovima. Mars je, sada se već detaljno zna, prilično sablasno mesto za život i podseća na naše visoke, hladne i suve pustinje. Dan na ovoj sićušnoj planeti traje koliko i na Zemlji, dok je jedna marsovska godina skoro dva puta duža od naše. Pejzaž je monoton, uglavnom ravan, prošaran stenjem boje rđe. Retka atmosfera se najvećim delom sastoji od ugljen-dioksida, a pritisak je oko 100 puta manji od pritiska na površini Zemlje. Tanak atmosferski omotač, bez ozonskog sloja, ostavlja površinu planete bez zaštite, potpuno izloženu ubitačnom kosmičkom zračenju. Prosečna dnevna temperatura nije veća od -30°C, a tokom dana varira za više od 100°C. Vodenih tokova nema, a vodena para može se detektovati samo u tragovima. Povremeno, površinom duvaju vetrovi dovoljno jaki da podignu veliku masu sitnih čestica, formirajući oblake koji sakrivaju površinu planete po nekoliko dana, čak i meseci.

Metafora o Marsovcima, međutim, ostala je do dana današnjeg. Da je dočekao najnovija naučna dostignuća, Lowell bi imao barem delimičnu satisfakciju. Nečeg je tamo, ipak, bilo. Indicije da je Mars nekad imao deblju i topliju atmosferu, pogodnu za život, prilično su ozbiljne. Misija Vikinga utvrdila je postojanje dubokih kanjona koji su nekad davno bili rečna korita. Jedan takav kanjon (Valles Marineris), dugačak oko 4000 kilometara i dubok skoro deset, predstavlja najveći poznat objekat takve vrste u čitavom solarnom sistemu. Istražujući jedan komad Marsa, meteorit težak oko 2 kilograma i star preko 4 milijarde godina, koji je zahvaljujući žestokom udaru komete doleteo na Zemlju i kao meteorit završio u ledu Antarktika pre oko 13.000 godina, naučnici su naišli na jasne tragove organskih jedinjenja svojstvenih živim formama, minijaturne karbonske fosile veličine bakterija i brojna hemijska jedinjenja nalik onima koja proizvode primitivni zemaljski mikroorganizmi. Zahvaljujući ovom senzacionalnom otkriću, moglo bi se reći da nismo sami u kosmosu, ali je teško verovati da ćemo u skoroj budućnosti naići na nešto složenije od bubašvabe.

ŠETAČ: ...I tako smo došli do Pathfindera, supermoderne međuplanetarne sonde čiji je trogodišnji razvoj koštao tek 150 miliona dolara, a to je relativno mala svota u odnosu na dosadašnja istraživanja ove vrste. Jedan od profanih ciljeva američke nacionalne agencije za aeronautiku i kosmos NASA, bio je da se američkim poreskim obveznicima pokaže kako spektakularni kosmički poduhvati ne moraju biti skupi. Iako će se ukupna cena čitave misije ipak popeti na 280 miliona dolara, Pathfinder je i dalje 15 puta jeftiniji od hvaljenog Vikinga 1. Postoji, međutim, još nešto što će NASA prvi put upotrebiti u istraživanjima Sunčevog sistema. To je rover (engl. šetač), inteligentno, autonomno vozilo, sposobno da se samo stara o sebi dok istražuje najbližu okolinu mesta spuštanja. NASA planira da novom opremom detaljno ispita geološka, morfološka, magnetska i mehanička svojstva tla i stena, da zabeleži najfinije meteorološke promene i eventualno izmeri efekat erozije na nekoliko stotina kvadratnih metara okolne površine Marsa.

Završne pripreme letelice za lansiranje počele su još u aprilu 1996. godine, nizom drakonskih testova kojima je proverena pouzdanost celokupne konstrukcije. Posle intenzivnog “maltretiranja” i rigorozne kontrole kritičnih elemenata, kompjuterskog softvera i mernih instrumenata, Pathfinder je prebačen na kosmodrom u Cape Canaveralu, smešten na vrh rakete-nosača Delta II i konačno poleteo put Marsa 4. decembra 1996. Let je, u skladu sa predviđanjima, trajao tačno sedam meseci, i pored nekoliko korekcija putanje. Bliski susret letelice sa Marsom dogodio se prvih dana jula, a zatim je započela delikatna operacija spuštanja lendera na površinu planete. Proces prizemljenja je potpuno automatizovan i stavljen pod kontrolu računara na samoj letelici. U pitanju je IBM RAD 6000, komercijalni kontrolni kompjuter ojačane konstrukcije, snage boljeg Power PC-a, sa 128Mb memorije. Kompjuter je isprogramiran tako da u preciznom vremenskom redosledu aktivira složene podsisteme koji treba letelicu da uspore i neoštećenu spuste na tlo.

Procedura prizemljenja započeta je 90 minuta pre nego što je lender dodirnuo površinu Marsa. Prvo je ispušten sav rashladni fluid koji je sprečavao pregrevanje letelice tokom leta, a zatim je, na pola sata pre spuštanja i na rastojanju od oko 8500km, odbačen cruiser, servisni deo letelice koji je ulaskom u Marsovu orbitu izvršio svoj zadatak. Kosmički brod je ušao u atmosferu na visini od oko 125km, brzinom od oko 29.000km/h, pod tačno određenim uglom. Poniranje pred velikim uglom ne bi dalo dovoljno vremena da letelica prođe sve planirane faze spuštanja; dok bi zbog premalog ugla brod mogao da se “odbije” od gornje slojeve atmosfere i da bude izgubljen. Marsova atmosfera, iako tanka i retka, bila je dovoljna da smanji brzinu broda na oko 1400km/h. Od pregrevanja tokom ovog aerodinamičkog kočenja lender je zaštićen specijalnom školjkom i termičkim štitom razvijenim za misiju Viking, koji pri maksimalnom usporenju apsorbuje više od 100 megavata toplotne energije. Svaki delić letelice u ovoj fazi trpi strahovito opterećenje, oko 20 puta veće nego na Zemlji. Jednostruki padobran prečnika 7m izbačen je na visini od oko 6km iznad tla, tri minuta nakon ulaska u atmosferu, i dodatno je usporio letelicu do nekih 230km/h. Aktiviranjem pirotehnike, dvadesetak sekundi kasnije, odbačen je i prednji termički štit pošto je brzina letelice postala dovoljno mala. Međutim, najkomplikovaniji deo spuštanja tek je trebalo da se odigra!

PRIZEMLJENJE: Lender letelica, čiji spoljni omotač podseća na tri zatvorene cvetne latice, počinje da se odvaja od zadnjeg oklopa broda koji na sebi nosi otvoren padobran, ravnomerno klizeći naniže duž metalnog kaiša, sve dok rastojanje između lendera i zadnjeg štita nije dostiglo 20 metara. Ovo rastojanje bilo je sasvim dovoljno da se lender zaštiti od izduvnih gasova iz tri raketna motora na čvrsto gorivo ugrađenih u oklop i oslobodi dovoljan prostor za naduvavanje vazdušnih jastuka koji treba da obave meko prizemljenje. Kada se lender zaustavio na kraju kaiša, aktiviran je Honeywellov radar za precizno merenje visine pomoću koga je, 32 sekunde pre sletanja, sa visine od 1500m detektovana površina Marsa, a zatim koordinisana završna sekvenca spuštanja. Na visini od oko 300 metara i svega osam sekundi pre spuštanja aktivirana su dva pirotehnička upaljača: prvi je presekao kablove koji su osiguravali vazdušne jastuke, a drugi je, četvrt sekunde kasnije, aktivirao gasne generatore koji su za samo tri desetinke sekunde naduvali sva tri vazdušna jastuka do punog prečnika od 5,2m čime je čaura lendera bila potpuno zatvorena i zaštićena. Četiri sekunde kasnije, sa lendera su kroz spojni kaiš kompjuterski aktivirani releji kočećih raketnih motora u zadnjem oklopu broda. Svaki od tri motora u stanju je da pruži konstantan potisak od jedne tone tokom dve sekunde. Kratkotrajno aktiviranje ovih motora, na nekih stotinak metara iznad tla, bilo je dovoljno da u potpunosti zaustavi poniranje lendera na oko 15m visine. Kaiš između lendera i zadnjeg oklopa broda je zatim presečen, a lender, zaštićen naduvanim jastucima, slobodnim padom se spustio na površinu Marsa u reon poznat kao Ares Vallis. Zbog nagiba koji je spojni kaiš imao u trenutku kidanja, pad lendera verovatno nije bio vertikalan. Prvi proračuni pokazuju da je lender udario o tle brzinom od skoro 90km/h pod uglom od 30 stepeni u odnosu na horizontalu i da je nekoliko puta odskočio od tla pre nego što se potpuno zaustavio. Visina odskoka morala je biti veća od 10 metara, a rastojanje između uzastopnih tačaka udara dostizalo je 100 metara.

Umotan u još uvek naduvane, iako mestimično izbušene jastuke, Pathfinder se tako, konačno, skrasio na Marsu, u rano jutro 4. jula, upravo na dan najvećeg američkog nacionalnog praznika, taman za emisiju Good Morning America (slučajnost?). Kako bi čaura lendera mogla da se otvori, pirotehnikom su razorene bravice koje su spajale latice čaure po ivicama, a zatim je počelo jednočasovno izduvavanje i pakovanje zaštitnih jastuka. Izgleda da je tu bilo manjih problema, jer se neki od izduvnih ventila jastuka “zapušio” što, na sreću, nije ugrozilo funkcionisanje ostalih sistema. Konačno, kucnuo je i čas da se otvore tri latice lendera. Pošto je bilo sasvim moguće da se lender ne dočeka “na noge”, tj. da čaura lendera ostane da leži na svom boku umesto na osnovi, u svaku laticu ugrađen je pogonski motor velikog obrtnog momenta. Prvo je otvorena latica kojom se lender oslanjao na tlo, čime je lender doveden u uspravan položaj. Zatim su otvorene preostale dve. Operacija ispumpavanja jastuka i otvaranja latica trajala je preko tri sata. Proces sletanja odvijao se potpuno automatski. Osoblje na Zemlji bilo je lišeno čak i radio veze, jer je predajnik bio isključen kako bi se zaštitio od pregrevanja tokom aerodinamičkog kočenja. Veza je, po planu, automatski uspostavljena oko 3,5 sata nakon sletanja.

HARDVER: U međuvremenu, lender je dobio ime Carl Sagan Memorial Station, u čast čoveka koji je godinama radio kao savetnik NASA, čiji su životni entuzijazam i ljubav prema kosmosu “inficirali” milione amatera. Nepokretni deo stanice, oblika otvorenog cveta, opremljen je složenim instrumentima i visoko kvalitetnom kamerom koja može da napravi nov kadar okoline svake dve sekunde. Ipak, najviše se očekuje od rovera, supermoderne naprave koja treba da se malo “promuva” površinom Marsa, makar ništa drugo ne uradila. Vozilo je kršteno imenom Sojourner, prema afroameričkoj reformatorki Sojourner Truth, koja je živela u doba Američkog građanskog rata i prepešačila zemlju uzduž i popreko propovedajući jednakost među ljudima. Ono Truth je otpalo jer reč Sojourner i onako označava putnika. Dan posle sletanja, Sojourner je otkloparao niz specijalno napravljenu rampu lendera i dotakao površinu Marsa. Mašala, ili kako bi Amerikanci rekli: Touchdown!

Spolja gledano, Sojourner izgleda prilično naivno i podseća na skejtbord ili kakav sličan tandrčak: dugačak je 65cm, širok 48cm, visok 30cm i težak 10kg, sa šest točkova od po 13cm u prečniku. U suštini, to je čudo neviđeno i košta 25 miliona dolara. Svaki od točkova ima nezavisan pogon, tako da se Sojourner sa lakoćom iskopava čak i iz mekog peska. Vozilo može da pređe preko svake prepreke čije su dimenzije uporedive sa veličinom točka i da se nagne u stranu i do 60 stepeni a da se ne prevrne. Prednji i zadnji točkovi imaju nezavisno upravljanje, pa se vozilo po potrebi može okrenuti u mestu. Brzina kretanja iznosi centimetar u sekundi. Energiju potrebnu za funkcionisanje Sojournera obezbeđuje tandem solarnih ćelija površine 0,2 kvadratna metra i akumulatora, do maksimalne snage od 30W, iako je za normalan pogon dovoljno samo 10W. Komponente rovera koje nisu u stanju da podnesu najniže dnevne temperature na Marsu (-110°C) nalaze se u izolovanom i permanentno zagrevanom elektronskom sandučetu. Sojourner na sebi nosi tri kamere, dve spreda, koje formiraju stereoskopsku sliku terena, i jednu “običnu”, sa zadnje strane.

U srcu vozila kuca kompjuter (Intelov osmobitni čip 80C85, 176kb ROM, 576kb RAM) sa 70 senzorskih kanala za komunikaciju sa spoljašnjim svetom i opsluživanje kamera, modema, motora i eksperimentalne elektronike. Kretanje se kontroliše uključivanjem i isključivanjem pogonskih motora. Kada su motori isključeni, kompjuter proračunava optimalne trajektorije koristeći video sistem sastavljen od lasera i kamere, kojim se detektuju prepreke na putu. Vozilo se kreće potpuno autonomno, permanentno vodeći računa o dostizanju predviđene lokacije. Roverom se upravlja preko modema na lenderu i samom vozilu, a svi značajni podaci emituju se na Zemlju. Komande koje rover izvršava generišu se u zemaljskoj kontroli misije, na moćnoj Silicon Graphics radnoj stanici. Kad god vozilo stigne u predviđenu kontrolnu tačku, obično pre nego što na Marsu padne noć, kamere na lenderu i roveru kreiraju trodimenzionalnu sliku terena, na osnovu koje će operator utvrditi naredne kontrolne tačke i neophodne korekcije putanje usled grešaka u navigaciji. Sve generisane komande šalju se na Mars, u lender, koji će ih sačuvati sve dok ih rover ne zatraži početkom narednog dana.

TVIN PIKS I JOGI: Sojourner će prvenstveno biti posvećen samom sebi, manje ostalim naučnim zadacima. U predviđenih sedam dana, koliko iznosi procenjeni životni vek rovera, ispitivaće se kvalitet kontakta točkova sa podlogom, proučavaće se sposobnost autonomnog kretanja, testiraće se rad kompjutera pri izbegavanju velikih prepreka na putu i proračun rizika pri kretanju, izmeriće se količina generisane energije i toplote, a kamerom sa rovera snimiće se i stepen oštećenja na lenderu. Kako saznajemo, rover je upravo pristigao na prvu izabranu lokaciju i na markiranu stenu postavio alfa-protonski spektrometar pomoću koga će biti utvrđen hemijski sastav zemljišta. No, velike termičke oscilacije učiniće svoje u najkraćem vremenu: Sojourner će, jednostavno, prestati da se kreće kada otkaže fina elektronika na njemu. Lender će nastaviti da samuje još godinu dana, šalje slike okoline i atmosferske podatke, a onda će se i njegovo elektronsko oko ugasiti...

Šta se očekuje od ove misije? Autora ovog teksta najviše interesuje da li bi Sojourner uspeo da preživi džombe na srpskim saobraćajnicama, ali ovakva istraživanja nisu predviđena. Šalu na stranu, ukoliko se dobro pokaže, neki veći, jači i bolje opremljeni Sojourner mogao bi da postane standardan deo opreme svih budućih međuplanetarnih letelica. Spektakularnih vesti, poput onih o otkriću života na Marsu, verovatno neće biti, izuzev ako iza nekog “ćoška” Sojourner ne otkrije McDonald's restoran, ili mu kakav “mali zeleni” ne naplati kaznu za pogrešno parkiranje ili presporu vožnju. Panorama snimljena kamerom sa lendera izgleda beznadežno dosadno, i da nisu primećena dva brežuljka koja su dobila ime Twin Peaks i jedan debeljuškasti kamen po imenu Jogi, imao bi se utisak da je Pathfinder pao in the middle of nowhere. Međutim, broj onih kojima je dovoljna sama pomisao da je čovek sposoban da inteligentnim “projektilom” veličine nekoliko metara pogodi metu daleku ko-zna-koliko miliona kilometara zadivljujuće je veliki. Pogotovu, ako je taj čovek – Amerikanac.

Šta nas čeka u budućnosti? U svemiru je prilična gužva, novi randevu sa Marsom zakazan je već za septembar kada je predviđeno da u orbitu oko Marsa uđe Mars Global Surveyor, koji je trenutno oko 17 miliona kilometara daleko od cilja. NASA u džepu ima još desetak kompleksnih misija, što samostalno što u saradnji sa Rusima, koje na kraju treba da razreše dilemu oko života na Marsu. Mi ovdašnji ćemo ipak morati da sačekamo 2007. godinu kada je, prema navodima jednog našeg “dobro obaveštenog” lista, predskazano i spektakularno spuštanje Srba na Mars. Prema tom poduhvatu, Armstrongovo osvajanje Meseca izgledaće kao plivanje preko plitkog potoka. Umesto onog patetičnog i tipično američkog: “Došli smo u miru, u ime celog čovečanstva”, kladio bih se da će naša prva poruka sa Marsa da glasi: “Devize, devize...”. Ali, nema veze. Da se pritrpimo još deset godina, Bože zdravlja, pa da ovaj istorijski uspeh proslavimo ispred gradske ili savezne skupštine (tačna lokacija biće naknadno objavljena).

Rusi...

Istraživanja Marsa se nastavljaju. Ona ozbiljna, izvršena pomoću međuplanetarnih letelica počela su pre skoro 35 godina. Početni potez povukli su Rusi (Sovjeti, ako tako više volite), ali je njihov Mars 1 lansiran 1962. bio ćorak i otkazao posle 70 miliona pređenih kilometara. Slično se dve godine kasnije proveo i Zond 2, koji se primakao planeti ali nije uspeo da pošalje bilo kakav koristan podatak. Uspeh konačno beleže sonde Mars 2 i Mars 3, lansirane 1971. godine, koje su se nakon višemesečnog leta planski srušile na površinu Marsa emitujući nešto malo podataka sve dok oprema nije otkazala. Sve ostalo u ruskom istraživanju Marsa bilo je čista katastrofa. Četiri nove letelice lansirane su tokom 1973. godine: Mars 4 je promašio cilj, Mars 5 je uspeo da uđe u orbitu ali je otkazao posle nekoliko dana, dok su sonde Mars 6 i 7 na Zemlju poslale zanemarljivu količinu podataka i tako neslavno okončale čitav projekat. Rusima je trebalo mnogo godina da se oporave od ovih neuspeha, tako da su se u sličan poduhvat upustili tek 1988. godine, kada je propalo spuštanje sondi Phobos 1 i 2 na površinu jednog od dva minijaturna Marsova satelita. Prva je izgubljena ljudskom greškom, a druga je jednostavno prestala da se odaziva na radio-poruke sa Zemlje taman kada je trebalo da dotakne Fobos. Poslednji ruski poduhvat samo je još jedna katastrofa u nizu: Mars '96, lansiran prošle godine, bućnuo je u more odmah nakon poletanja pošto je raketni nosač Proton otkazao i skrenuo sa kursa.

...protiv Amerikanaca

Za razliku od svojih ruskih kolega, koji su, bar kada su Mars i Venera u pitanju, imali ambicioznu nameru da obavezno “opipaju” površinu planete, Amerikanci su se, u početku, zadovoljavali skromnijim i lakše dostižnim naučnim ciljevima. Počelo je, kako je i red, neuspehom: Mariner 3, lansiran 1964, imao je fatalan problem sa padobranom. Međutim, proslavio se Mariner 4 koji je 1965. protutnjao pored Marsa i poslao 21 fotografiju. Četiri godine kasnije slede još veći uspesi: Marineri 6 i 7 napravili su više od 200 sjajnih fotografija. Dovoljno da se oprosti neuspeh Marinera 8 koji se raspao još na lansirnoj rampi. Mariner 9 lansiran je u maju 1971, bez problema je ušao u Marsovu orbitu i za godinu dana funkcionisanja emitovao 7329 kvalitetnih fotografija, sasvim dovoljno da se mapira čitava površina planete. U avgustu 1975. godine započela je do tada najkomplikovanija i medijski najbolje propraćena misija istraživanja neke od planeta Sunčevog sistema – ka Marsu je poleteo Viking 1. Posle jedanaest meseci rutinskog leta kroz prazan kosmički prostor, letelica se podelila na dva dela: orbiter, koji je nastavio da obilazi planetu, i lender, koji se meko spustio na Marsovu površinu. Ovaj deo letelice bio je prava mala laboratorija, opremljena sa dve kolor kamere, mehaničkom rukom za uzimanje uzoraka tla, aparatima za detektovanje života, seizmološkim i atmosferskim instrumentima. Iako spektakularno najavljeni i brižljivo osmišljeni, biohemijski eksperimenti imali su negativan ishod, s obzirom na to da nisu detektovani produkti metabolizma svojstveni živim organizmima. Ipak, tokom nekoliko godina savršenog funkcionisanja Vikinga 1 i njegovog blizanca Vikinga 2 sakupljeno je mnogo korisnih i do tada nepoznatih podataka, snimljeno je preko 50.000 fotografija, a to je bio dovoljan razlog da se laka srca odvoje pare za nova istraživanja. Amerikanci su, doduše, doživeli jedan težak neuspeh 1993. pošto se Mars Observer “ućutao” neposredno pred susret sa Marsom, ali – ko to još pamti?

(Vreme #351)