Témata
Zdroj: NASA/JPL-Caltech

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.

Tento článek je součástí seriálu:
Stroje v pohybu
Díly
Ivan Heisler

V redakci časopisu MM Průmyslové spektrum zastává pozici odborného redaktora. Vystudoval obor Stavební údržba a rekonstrukce tratí na Vysoké škole dopravy a spojů v Žilině. Po ukončení studia pracoval jako projektant ve Státním ústavu dopravního projektování, poté jako redaktor odborných publikací pro uživatele osobních počítačů a jako šéfredaktor časopisu Počítač pro každého. Do MM Průmyslového spektra nastoupil v roce 2021.

Reklama

Z floridského mysu Canaveral odstartovala 30. července 2020 raketa Atlas V-541 a namířila si to k Marsu. Startem byla završena několikaletá fáze plánování a příprav, během nichž byly stanoveny cíle expedice, zkonstruovány a otestovány přístroje a vybrána oblast na Marsu, kde bude průzkum probíhat.

Vozidlo Perseverance dokáže ujet 152 metrů za hodinu a má robotickou ruku na získávání vzorků hornin. (Zdroj: NASA/JPL-Caltech)

Půl miliardy kilometrů

Raketa vysoká 58 metrů měla startovní hmotnost včetně nákladu a paliva 531 tun. Brzy po startu se od ní oddělila vesmírná loď a vydala se na dlouhou cestu k Marsu. Během necelých sedmi měsíců urazila více než 470 milionů kilometrů. Nakonec se 18. února letošního roku podařilo uskutečnit bezpečné přistání jejího hlavního nákladu – tunového vozidla Perseverance – na předem určeném místě na povrchu Marsu. Předpokládaná mise tohoto vozidla má trvat minimálně jeden marťanský rok (687 dní).

Reklama
Reklama

Pojízdná laboratoř

Šestikolové vozidlo Perseverance (vytrvalost) je už pátým pohyblivým strojem vyrobeným člověkem, který jezdil po povrchu Marsu. (Prvním bylo vozítko Sojouner, jež bylo v roce 1997 součástí sondy Mars Pathfinder.) Vozidlo Perseverance je přibližně 3 m dlouhé, 2,7 m široké a 2,2 m vysoké a váží 1 025 kg. Každé ze šesti kol o průměru 525 mm má vlastní elektromotor, maximální rychlost pohybu je 152 metrů za hodinu. Jízda spotřebuje méně než 200 wattů výkonu. Vozidlo je vybaveno 23 kamerami a řadou dalších čidel včetně dvou mikrofonů, jsou tu i přístroje, jež analyzují složení atmosféry a hornin, meteorologická stanice, geologický radar pro zkoumání skladby podloží a také zařízení, které vyrábí kyslík z oxidu uhličitého, přítomného v marťanské atmosféře. Nesmí chybět ani řídicí počítač, komunikační modul s anténami pro předávání fotografií a naměřených údajů na Zemi a samozřejmě zdroj energie. Elektřinu (a také teplo potřebné k udržení elektroniky v chodu) vyrábí radioizotopový termoelektrický generátor, jenž nabíjí dva lithioiontové akumulátory. Větší část komunikace (odesílání dat na Zemi) probíhá prostřednictvím satelitů NASA umístěných na oběžných drahách kolem Marsu.

Reklama

Vozidlo také sbírá vzorky hornin a připravuje je na transport. Ke sběru vzorků a k manipulaci s nimi slouží 2,1 m dlouhá robotická ruka, vyvrtané vzorky hornin jsou válečky o průměru 27 mm. Doprava vzorků z Marsu zpět na Zemi však bude úkolem pro příští expedici.

Jedním z nejviditelnějších experimentů celé mise je ukázka samostatného letu malého autonomního vrtulníku, jenž byl na Mars dopraven společně s vozidlem.

Základní fakta o rudé planetě
Čtvrtá planeta sluneční soustavy je (po Venuši) druhým nejbližším sousedem Země. Teoretická nejbližší vzdálenost Země a Marsu je 54,6 milionu kilometrů. Mars má oproti Zemi přibližně čtvrtinovou plochu povrchu a cca desetinovou hmotnost, průměr Marsu je necelých 6 800 kilometrů. Marťanský den je jen asi o 40 minut delší než ten náš, ale rok na Marsu trvá téměř dva naše roky (okolo Slunce Mars oběhne za 687 pozemských dnů). Gravitace je ve srovnání s tou pozemskou přibližně třetinová (na rovníku činí 0,376 G), teplota povrchu se pohybuje mezi ‑143 °C a +35 °C. Teplota výrazně kolísá mezi dnem a nocí. Atmosféra je asi stokrát řidší než ta zemská a z 95 % je tvořena oxidem uhličitým.
Rádiový signál mezi Zemí a Marsem putuje (v závislosti na vzájemné poloze obou planet) 5–20 minut.

Autonomní vrtulník

Malý vrtulník Ingenuity (vynalézavost) je prvním strojem, který vlastní silou létá na jiné planetě, než je Země. Vrtulník je vysoký 490 mm a má dva protiběžné koaxiální dvoulisté rotory o průměru 1,2 m. Listy rotorů jsou vyrobeny z uhlíkových vláken. Ač hmotnost stroje je jen 1,8 kg a na Marsu je menší gravitace, kvůli extrémně nízké hustotě marťanské atmosféry se rotory musejí otáčet vysokou rychlostí 2 400 otáček za minutu, aby bylo dosaženo potřebného dynamického vztlaku. Motor má výkon 350 W.

Ingenuity je vrtulník, který 19. dubna uskutečnil historicky první let vlastní silou na cizí planetě. (Zdroj: NASA/JPL-Caltech)

Elektřinu potřebnou pro pohon rotorů, pro práci elektroniky a také pro zahřívání (aby elektronika nezamrzla) vyrábějí solární články, umístěné v panelu nad rotory. Tyto články nabíjejí lithioiontové baterie, jejichž kapacita umožní každý den provést 90sekundový let. Stroj může vzlétnout do pětimetrové výšky a jeho dolet je přibližně 300 m. První let tohoto stroje se úspěšně uskutečnil 19. dubna.

Vozidlo Perseverance i s vrtulníkem Ingenuity dopravila na Mars raketa Atlas V-541. (Zdroj: NASA/JPL-Caltech)

Kromě baterií, řídicí jednotky a komunikačního modulu (s vozidlem vrtulník komunikuje bezdrátově s kilometrovým dosahem) jsou na palubě vrtulníku pohybové senzory, laserový výškoměr a dvě kamery. Jejich záběry slouží k autonomní orientaci vrtulníku v terénu a zároveň poskytnou vědcům pohled na krajinu z větší výšky.

Celá expedice přiblíží možnost budoucího letu člověka na Mars a pomůže nám zjistit víc informací o možném výskytu živých organismů na této planetě. Také však posune naše technické možnosti a dovolí nám v extrémně náročných podmínkách vyzkoušet nové technologie a získat zkušenosti, jichž budeme moci využít v praxi na Zemi.

Související články
Atraktivní projekty: Plyn v centru pozornosti

V celosvětovém hledání zdrojů energie se nyní do centra pozornosti dostává plyn. Podle novinových zpráv se nejrůznější experti domnívají, že tento trend bude mít závažný dopad nejen na světový trh s energií, ale doufají, že i pozitivní odraz ve větší bezpečnosti USA i Evropy.

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.

Související články
Atraktivní projekty - Vojenská základna plná tajemství

V rámci pěstování vztahů s veřejností – public relations – se v Americe nejen soukromé firmy, ale i vládní organizace snaží vycházet zájemcům vstříc a pořádají různé dny otevřených dveří. Tak jsem měl možnost prohlédnout si například Pentagon, ale i vojenskou základnu v Novém Mexiku, kde se testovaly atomové bomby.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Atraktivní projekty: Odsud až ke hvězdám

Světově proslulý architekt Norman Foster navrhl kosmické nádraží pro privátní lety do vesmíru. Společnost Virgin Galactic, která tyto výlety připravuje, vybrala po dlouhém váhání prostor u Las Cruces v americkém státě Nové Mexiko. Kosmodrom dostal jméno Spaceport America, už se začal stavět a do provozu má být uveden v příštím roce.

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.

Atraktivní projekty: Google chce létat

Internetový gigant Google není už dávno jen vyhledávač. Připravuje nové atraktivní projekty, a proto rozšiřuje svůj investiční záběr.

Atraktivní projekty: Jen vítr to ví…

Zkrotit vítr a využít jej ve svůj prospěch toužil člověk už od úsvitu dějin. Dodnes jsou známé větrné mlýny na starověké Krétě nebo ve středověkém Holandsku. I na některých místech Čech a Moravy se v minulosti osvědčily. Moderní doba však proměnila i tuto techniku.

Atraktivní projekty: Plující chrámy techniky

Moře a oceány brázdí stále více plavidel, jež budí úžas nejen svými rozměry, ale také technickým vybavením.

Atraktivní projekty: Nejvyšší v Las Vegas

Ráj hazardu a zábavy v Las Vegas obohatí nová atrakce - vyhlídkové kolo o průměru 160 metrů. V dohledné době se má roztočit a pochlubit se nejen atraktivní konstrukcí, ale i svou výškou - 167,6 metru. Bude tedy nejvyšším vyhlídkovým kolem na světě. Náklady přesahují 550 milionů dolarů.

Atraktivní projekty: Tramvaje se vracejí do L.A.

Účastníci referenda v centru Los Angeles před rokem schválili projekt financování výstavby jedné okružní tramvajové linky ve výši 125 milionů dolarů. Do provozu by měla být uvedena v roce 2016.

Atraktivní projekty: FEL ČVUT v Praze s USA proti teroru

Velkými výzvami současnosti jsou jednak řízení a koordinování bezpilotních letadel a jednak ochrana lodí před piráty a teroristy. Těmito tématy se kromě jiných zabývají také vědečtí pracovníci, pedagogové a studenti na Elektrotechnické fakultě ČVUT v Praze.

Atraktivní projekty: Jak budeme létat?

Otázka je aktuální: jak při zvyšující se letecké přepravě snižovat emise oxidu uhličitého a tím chránit klima? A k ní se přiřazují další: jaké dopady má rostoucí mobilita na kapacitu letišť a výkonnost letištní infrastruktury? Tyto i jiné otazníky můžeme shrnout do jediného: jak má vypadat letadlo budoucnosti?

Atraktivní projekty: Roboty jako mouchy

Ze všech létajících tvorů na Zemi nás nejvíc fascinuje hmyz. Může se vznášet, snadno pohybovat v libovolném směru a umí se vyhnout šíleně rychle letící plácačce. Není divu, že inspiroval skupinu vědců a inženýrů postavit nejmenší a nejvíce agilní létající roboty.

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