Témata
Zdroj: NASA

Stroje v pohybu:
Divoká jízda sondy Pathfinder

Sonda Mars Pathfinder, která 4. července 1997 přistála na rudé planetě, se může pyšnit několika prvenstvími. Třeba tím, že šlo o první mimozemský výsadek masově sledovaný uživateli internetu. Nebo tím, že jako první dopravila na Mars kolové průzkumné vozidlo, rover Sojourner.

Tento článek je součástí seriálu:
Stroje v pohybu
Díly
Tomáš Přibyl

Více než třicet let se věnuje kosmonautice a všemu, co s ní souvisí. Působí jako kurátor letectví a kosmonautiky Technického muzea v Brně. Autor mnoha knih literatury faktu (Smrt měla jméno Challenger, Den, kdy se nevrátila Columbia, Poklady kosmonautiky, Dobytí Měsíce aj.). Má největší sbírku podpisů kosmonautů v Česku, která je uvedena i v České knize rekordů.

Reklama

Pathfinder znamená česky „průkopník“. Sonda Mars Pathfinder je tak označována za průkopníka výsadků na povrch Marsu. To však není úplně přesné: Pathfinder měl být totiž průkopníkem programu, který byl nakonec zrušen a z nějž zůstala právě a jen tato testovací mise. Ale hezky popořádku...

Šestnáct průzkumníků

Studium Marsu zahájila NASA průletovými sondami Mariner. Na ně navázal veleúspěšný program Viking, tvořený dvojicí sond (každá z nich se navíc dělila na část orbitální a na přistávací modul). Pak se na Mars nadlouho „zapomnělo“. Důvod byl prostý: značnou část rozpočtu NASA spotřebovával vývoj raketoplánu a několik velkých programů (planetární sondy Magellan a Galileo nebo Hubbleův teleskop). Až v polovině osmdesátých let dostala kosmická agentura skoro miliardu dolarů na komplexní sondu Mars Observer. Ta měla mít několik unikátních schopností. Mimo jiné měla sloužit jako retranslační stanice pro spojení s větším množstvím modulů pracujících na povrchu planety.

Sonda Mars Pathfinder během závěrečné předletové přípravy. (Zdroj: NASA)

Aby byl program Mars Observer maximálně využitý, vzniklo několik nových projektů. Jeden se jmenoval MPP (Mars Polar Penetrator) a počítal s vysazením série sond v oblasti jižního pólu Marsu. Dalším projektem byl MESUR (Mars Environmental Survey), což měla být síť šestnácti modulů vysazených na různá místa Marsu, které by planetu dlouhodobě a komplexně zkoumaly. Startovat měly po čtveřicích na palubách raket Delta II během deseti let. A dalších deset let měly na Marsu pracovat. Náklady na vybudování sítě MESUR měly činit jednu miliardu dolarů.

… a zůstal jen průkopník

Šestnáct prakticky identických sond je už slušná série. Tvůrci chtěli mít jistotu, že nic neopomenuli, a tak prosadili technologickou misi MESUR Pathfinder (Průkopník). Na jiné frontě testovali vědci NASA v letech 1983 až 1989 mobilního robota Robby, který vážil 850 kg a měl být schopen urazit na povrchu planety až 200 km. Během jízdy by sbíral vzorky hornin, které by pak byly dopraveny do pozemských laboratoří. Když ale bylo evidentní, že potřebná částka na tuto misi – kolem deseti miliard dolarů – je zcela mimo možnosti NASA, byli tvůrci robota požádáni o vytvoření mnohem menšího a jednoduššího zařízení. A tak již v roce 1989 vznikl první prototyp Rocky. Následující robot Rocky II byl jen teoretickým konceptem, který zůstal na papíře a nebyl postaven. Světlo světa spatřil až Rocky III a následně i Rocky IV. Ten dostal označení MSM (Mars Science Microrover), vážil 7,1 kg a s ním už se pro cestu na Mars počítalo. Jako technický experiment byl MSM přidán k misi MESUR Pathfinder, která byla mezitím přejmenována na Mars Pathfinder.

Ukládání celé sestavy pod aerodynamický kryt rakety Delta II: Pathfinder se nachází v pouzdře úplně na vrcholu sestavy. (Zdroj: NASA)

Projekt ale dostal v srpnu 1993 obrovskou ránu pod pás, když byla několik dní před příletem k cílové planetě ztracena sonda Mars Observer. Jak jsme již uvedli, měla sloužit ke sběru dat z jednotlivých povrchových sond a k jejich odesílání na Zemi. Zatímco Pathfinder byl schopen komunikovat přímo se Zemí (také byl větší a musel letět na raketě Delta II sám), jednotlivé moduly MESUR byly menší, byly vybaveny radioizotopovým generátorem (aby nebyly omezeny životností slunečních baterií) a měly startovat po čtveřicích.

Bez komunikační stanice neměl program MESUR smysl, a tak byl ukončen. Perspektivní program Mars Pathfinder však NASA nezrušila a realizovala jej. I když už o žádný „pathfinder“ nešlo.

Reklama
Reklama

Velmi kompaktní sonda

Mars Pathfinder se skládal z několika základních částí: meziplanetárního úseku, schránky chránící sondu během průletu atmosférou (tvořil ji tepelný štít a kuželovitý kryt) a vlastní sondy. Hmotnost celé sestavy při startu byla 890 kg (včetně 90 kg pohonných látek). Po vstupu do atmosféry celá sestava vážila 566 kg, vlastní Pathfinder vážil 90 kg (z toho 25 kg tvořily přístroje) a robot Rocky IV (mezitím překřtěný na Sojourner) 11 kg.

Test nafukovacích vaků, které zbrzdily dopad sondy na povrch planety. (Zdroj: NASA)

Přistávací modul měl tvar pravidelného čtyřstěnu, složeného ze čtyř rovnostranných trojúhelníků. Ty se po přistání rozevřely podobně jako listy květu, přičemž středový trojúhelník vytvořil podstavu sondy. Silné pružiny zajistily, aby se modul po přistání na kteroukoliv stěnu rozložil do správné polohy. Na každém „trojúhelníku“ bylo umístěno šest vaků, které se během přistávacího manévru nafouknou a ztlumí dopad modulu na povrch (původně se předpokládalo, že tyto airbagy budou mít hmotnost 15 kg, ale nakonec celý systém vážil 85 kg).

Sonda stála 171 mil. dolarů, start vyšel na 61 mil. dolarů a řízení letu stálo 15 mil. dolarů. Šestikolové vozidlo Sojourner pak vyšlo na 25 mil. dolarů.

Poskakování po Marsu

Sonda Mars Pathfinder odstartovala 4. prosince 1996 a k cíli dorazila 4. července 1997. Po průletu horními vrstvami atmosféry sonda otevřela padák, poté odhodila tepelný štít. Padák zůstal spojen s horním překrytem ochranné schránky, vlastní Pathfinder byl spuštěn na dvacetimetrovém laně. Ve výšce 355 m nad povrchem se během jedné sekundy nafoukly všechny airbagy – do přistání zbývalo sedm sekund. Ve výšce 98 m nad povrchem palubní počítač zažehl trojici malých prachových motorů na horní části ochranné schránky a tyto motory snížily rychlost sestupu z 63 m.s-1 na nulu. To bylo ve výšce 21,5 m nad povrchem. V tom okamžiku malá rozbuška přeťala nosné lano a horní část ochranné schránky s padáky byla odnesena pryč (prachové motory stále pracovaly).

Reklama

Mars Pathfinder, zabalený v kokonu 24 airbagů, pokračoval volným pádem a s povrchem Marsu přišel do kontaktu rychlostí 14 m.s-1. Protože připomínal velký míč (a stejně tak se i choval), odrazil se po prvním kontaktu do výšky 15,7 m. Znovu dopadl, znovu se odrazil... Akcelerometr zaznamenal patnáct odrazů, ale protože předčasně vypověděl službu, jejich skutečný počet se zřejmě nikdy nedozvíme. Když Pathfinder přestal skákat, po povrchu se ještě chvíli kutálel. Definitivně se zastavil dvě a půl minuty od prvního kontaktu.

Tato koláž zobrazuje sondu Pathfinder na Marsu. Odklopené trojúhelníkové stěny schránky slouží jako nosiče slunečních baterií. (Zdroj: NASA)

Po přistání se stanice rozložila – usadila na podstavu – k čemuž jí pomohly zbývající tři trojúhelníkové stěny tvořící uzavřený čtyřstěn. Vlastní přístrojové vybavení modulu se nacházelo právě na podstavě a tři plochy kolem ní sloužily nejen pro ustavení do správné polohy po přistání, ale také jako nosiče slunečních baterií a jako místo uložení vozítka Sojourner.

Trojnásobná životnost

Přestože šlo primárně o technologickou misi, ani věda nepřišla zkrátka. Pathfinder se zaměřil na zkoumání geologie, petrologie a geochemie povrchu, dále na sledování jeho mechanických a magnetických vlastností a na strukturu atmosféry s přihlédnutím k denním a sezonním změnám.

Záběr ze sondy zachycuje rampu pro rover Sojourner a jeho první metry na povrchu Marsu. (Zdroj: NASA)

Dva dny po přistání na Marsu sjelo vozítko Sojourner z rampy. Jeho životnost byla plánována na sedm dní, ale vše nasvědčuje tomu, že fungoval déle než mateřská sonda. Ta měla pracovat třicet dní, ale nakonec s ní bylo udržováno spojení skoro tři měsíce, až do 27. září 1997. Následující den už se Pathfinder neozval. Pak se 1. října podařilo zachytit velmi slabé vysílání, následující den také. Vědci usoudili, že chyba by mohla být v odumírajícím palubním akumulátoru (beztak překonal svoji životnost), protože vysílání probíhalo v pravidelných relacích (počítač tedy nebyl poškozen). Proto se pokusili vyslat k sondě povely, aby komunikovala pouze v době maximálního osvětlení slunečních baterií a při těchto relacích nepoužívala akumulátor. Pak bylo několik dní ticho – až 7. října se podařilo zachytit signál v nově stanoveném čase. Pathfinder tedy povely ze Země zachytil a pokusil se je vykonat. Ale v té době se už stejně odebíral do věčných lovišť: bez fungujících akumulátorů nemohly být jeho přístroje v noci ohřívány, takže je během několika dní jistě zničily extrémní mrazy na Marsu.

Cesta pro úspěšné mise

Byť byl Pathfinder „jen“ technologickým demonstrátorem, byl mimořádně úspěšný. Proto se jeho tvůrci snažili prosadit u NASA zopakování výpravy, tentokrát s mnohem bohatším přístrojovým vybavením. Mise dostala název Mars Polar Pathfinder a měla v roce 2001 zamířit do oblasti některého z pólů Marsu. Přednost však dostaly jiné projekty, třeba rovery Spirit a Opportunity, které využily přistávací techniku prověřenou Pathfinderem. Ale to už je jiná kapitola.


Související články
Stroje v pohybu:
Webbův teleskop ve vesmíru

Pětadvacátého prosince loňského roku odstartovala z evropského kosmodromu ve Francouzské Guyaně raketa Ariane 5, v jejímž nákladovém prostoru byl na svou misi připraven vesmírný dalekohled Jamese Webba. Právě začala nová etapa poznávání vesmíru. Vědci si od ní slibují nové informace o vzniku vesmíru, černých dírách a temné hmotě.

Stroje v pohybu: Raketa, která změní svět

Americký podnikatel Elon Musk se od založení své firmy SpaceX v březnu 2002 netají tím, že jeho dlouhodobým cílem je kolonizace Marsu člověkem. Již letos přitom plánuje uskutečnit premiérový start orbitální rakety Starship, která mu má tento cíl pomoci splnit.

Stroje v pohybu:
Fotoprůzkumné družice

Za druhé světové války přinášely informace z fronty filmové týdeníky, při první válce v Perském zálivu vysílala živě CNN z bombardovaného Bagdádu – a nyní na Ukrajině má veřejnost poprvé v historii k dispozici prakticky v reálném čase družicové snímky. Navíc neskutečné kvality. Každopádně jde o materiál, který umožňuje potvrdit, nebo naopak vyvrátit mnohá tvrzení válčících stran.

Související články
Stroje v pohybu – Vrtulník na Marsu

Vědci a technici z amerického Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA) právě řídí jednu z nejnáročnějších operací v dějinách kosmonautiky. Expedice Mars 2020 hledá známky bývalého života na sousední planetě. Kromě pojízdné laboratoře je na Marsu také první stroj, který létá vlastní silou na jiné planetě, než je Země.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Ohlédnutí za MSV 2018

Jubilejní strojírenský veletrh v Brně se i letos nesl ve znamení inovací, technických i technologických novinek (často také světových premiér), ale hlavně v duchu oslav stého výročí založení Československé republiky, takže se také vzpomínalo na historické úspěchy v technice v expozici 100RIES. A není tedy divu, že partnerskou zemí bylo letos Slovensko. Na následujících řádcích přinášíme malé ohlédnutí za veletrhem, kde připomeneme některé exponáty, které v očích naší redakce za zmínku a vzpomínku stojí.

Integrovaný obvod o tloušťce jedné molekuly

Lidstvo již zvládlo přeměňovat světlo na elektřinu a vytvořit akumulátory, v nichž nedochází k chemickým reakcím. Problémem však je, že tyto přístroje mají velmi nízkou účinnost. Nejlepších parametrů by se dosáhlo při použití polovodičů o tloušťce jediné molekuly. A ty se nyní naučili vyrábět vědci z ruského institutu MISiS, který je partnerem ruské korporace pro atomovou energii Rosatom.

Umělé svaly, část 3: Dielektrické elastomery, 2. díl

Náš seriál pokročil do 21. století, ve kterém se téma umělých svalů stále častěji spojuje s technologií dielektrických elastomerů. Mobilní roboti, výrobní stroje, linky, dopravníky… všude zde se nabízí jejich využití. 2. díl je pokračováním a dokončením tématu dielektrických elastomerů

Umělé svaly; část 3. Dielektrické elastomery, část 1.

Náš seriál pokročil do 21. století, ve kterém se téma umělých svalů stále častěji spojuje s technologií dielektrických elastomerů. Mobilní roboti, výrobní stroje, linky, dopravníky… všude zde se nabízí jejich využití.

S uranem v podpalubí

V březnovém vydání MM Průmyslového spektra jsme publikovali článek pod názvem Jaderné ledoborce pro Severní cestu. Jelikož tento text vzbudil zájem řady čtenářů, rozhodli jsme se na toto téma připravit další podrobnější příspěvek.

Strojírenské fórum 2018: Zaměřeno na nové technologie a materiály

Příběh pátého ročníku Strojírenského fóra se začal psát 10. května 2018 na půdě Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně konferencí na téma moderní výrobní technologie a materiály s důrazem na aditivní výrobu z velké části kovových materiálů a na inovativní aplikace kompozitních materiálů. Na sto účastníků z řad výrobní a akademické sféry vyslechlo na 13 přednášek a následně v pozdních odpoledních hodinách se větší část z nich odebrala na exkurzi po šesti VaV pracovišťích zaměřených na nové technologie. Plný den poznání a nových setkání. Pojďme se k němu vrátit fotoreportáží.

Koroze napříč všemi obory

Mezinárodní konference Eurocorr, která každoročně přiláká k účasti tisícovku zástupců komerční i akademické sféry včetně nejvýznamnějších celosvětově uznávaných korozních inženýrů, řadu sponzorů a vystavovatelů z oblastí povrchových úprav a povlaků kovů, chemických úprav prostředí, elektrochemických protikorozních ochran, korozního monitoringu, inspekce a zkušebnictví a mnoha dalších, se letos v září díky Asociaci korozních inženýrů poprvé v historii konala v Praze.

Made in Asia

Třináctý ročník výstavy China International Machine Tool Show se opět nesl v duchu změn, které v Číně delší dobu probíhají. Čeští škarohlídi se ve zprávách „radují“, že růst Číny v minulém kvartále zpomalil. A hned udávají čísla ze 7,4 na 7 procent. Zajisté katastrofální – sarkasmus. V tomto textu se dostaneme k některým aspektům i konkrétním objektům vystavované výrobní techniky, kterých si letos stálo za to všimnout.

Kovový 3D tisk v průmyslové praxi

Výroba složitějších dílů technologií slévání či tváření a následným obráběním lze zvlášť ve fázi prototypování úspěšně nahradit technologií kovového 3D tisku. Šetří se čas, finance a v neposlední řadě lze získat konstrukčně složité díly, které by konvenčním způsobem nebylo prakticky možné vyrobit.

Lipsko letos jenom digitálně

Tradiční dvojice veletrhů pro oblast strojírenství a subdodavatelského průmyslu Intec a Z v Lipsku se letos uskuteční v termínu 2.–3. března 2021 výhradně digitálně pod názvem „Intec/Z connect“. Společnost Leipziger Messe, pořadatel veletrhu, se takto rozhodla, neboť současný vývoj koronavirové pandemie a s tím spojená omezení neumožňují takto velkou akci smysluplně realizovat klasickou ani hybridní formou

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit