Mars v obležení robotů: Evropské a americké sondy na rudé orbitě

Mars Odyssey: Nejstarší, a stále funkční

• Země/agentura: USA/NASA | Přílet k Marsu: 2001

Název americké sondy Mars Odyssey samozřejmě není náhodný. Odstartovala totiž v roce 2001, a tak je odkaz na slavný román Arthura C. Clarka víc než patrný. NASA poučená z předchozích nezdarů Mars Climate Orbiteru navýšila rozpočet, ale také zúročila nasbírané zkušenosti. A vyplatilo se, protože Mars Odyssey představuje nejdéle sloužící sondu, jaká kdy kolem rudé planety kroužila: Na její oběžné dráze se usadila 24. října 2001, a funguje tedy již téměř 24 let!

Podobu zdědila po své neúspěšné sestře, dočkala se však i vylepšení. Celková startovní hmotnost dosahovala 725 kg, což napovídá, že nejde o zvlášť velké zařízení – ačkoliv výrazný solární panel má plochu kolem 7 m². Hlavní úkol sondy, jež vyšla na 297 milionů tehdejších amerických dolarů, spočívá ve vytvoření globální mapy a odhalování chemického a mineralogického složení planety. K uvedenému účelu využívá pětici přístrojů: skener THEMIS zobrazující tepelné emise, spektrometr gama-záření GRS, spektrometr ionizujícího záření MARIE, neutronový spektrometr NS a detektor rychlých neutronů HEND, který dodalo Rusko. Mars Odyssey ovšem slouží také jako retranslační družice pro landery i rovery na povrchu. 

Svůj nejdůležitější objev sonda učinila již během prvního měsíce práce. Odhalila totiž vysokou koncentraci vodíku od šedesátého stupně jižně, což naznačovalo přítomnost velkého množství podpovrchového ledu, respektive jeho směsi s horninou. Později už k Marsu mířily mnohem modernější automaty s lepším vybavením a naše poznatky rozšířily. Nyní se zdá, že se voda v některých oblastech nachází jen pár centimetrů pod povrchem, a je tak relativně snadno dostupná. Nejde však o vodu jako takovou, ale spíš o druh bahna. Přesto podobné podněty znamenají příslib do budoucna. (ilustrace: NASA/JPL, CC BY 4.0)

Mars Express: Úspěšná Evropanka

• Země/agentura: ESA | Přílet k Marsu: 2003

Další stále aktivní automat u rudé planety představuje Mars Express, vůbec první planetární sonda Evropské kosmické agentury. Celkové náklady na projekt dosáhly 345 milionů dolarů a do vesmíru průzkumníka 2. června 2003 vynesla raketa Sojuz-FG. Slovo „Express“ v názvu odkazuje na relativně krátkou meziplanetární cestu, jež se otevírá jednou asi za šedesát tisíc let a kterou sonda využila. Zároveň však daný výraz napovídá, že zařízení vzniklo v poměrně krátkém čase, a to opět díky nasbíraným zkušenostem – zejména z ruské mise Mars 96, na níž ESA úzce spolupracovala.

Součást vědecky cenné a velmi bohatě vybavené sondy tvořil i britský přistávací modul Beagle 2, který se sice na rudou planetu dostal, ale záhy přestal s řídícím střediskem komunikovat. Koncem roku 2014 jej pak na povrchu vyfotografoval automat MRO a vyvstala domněnka, že se sonda nezřítila, nýbrž přistála, nicméně nenavázala spojení. Daný předpoklad se potvrdil při posledním snímkování, které ukázalo Beagle 2 v pracovní pozici, avšak jen s částečně otevřeným panelem antény – a tedy bez možnosti jakékoliv komunikace.

Každopádně Mars Express zůstává po více než čtyřech tisících oběhů ve skvělém stavu a všechny přístroje pracují podle očekávání. Kamera HRSC neustále mapuje povrch planety v nevídaném rozlišení a posílá nám množství úžasných fotografií, například polárních září. V roce 2005 zjistil spektrometr OMEGA přítomnost hydrátů síry, křemíku a dalších minerálů. Velké překvapení přinesl také objev metanu, o němž se však dodnes diskutuje. Uvedené měření totiž později nepotvrdily další automaty, takže o výskytu zmíněného plynu a jeho koncentraci nadále panují nejasnosti. Významná jsou i zjištění týkající se marsovské vody a jejího rozložení na povrchu.

Třetího června 2023 slavila ESA dvacet let od startu sondy a uskutečnila online přenos snímků z její vizuální monitorovací kamery, který znamenal první přímý přenos z Marsu. Dosud jde o jednu z nejúspěšnějších misí Evropské kosmické agentury, na niž pak úspěšně navázal průzkumník Trace Gas Orbiter. (ilustrace: ESA, NASA/JPL, CC BY 4.0)

Mars Reconnaissance Orbiter: Parádní kamera HiRISE

• Země/agentura: USA/NASA | Přílet k Marsu: 2006

Mezi nejvíc skloňované marsovské sondy v současnosti patří MRO neboli Mars Reconnaissance Orbiter v režii NASA. K rudé planetě dorazila v březnu 2006 a stala se třetí aktivní družicí na její orbitě, spolu s průzkumníky Mars Express a Mars Odyssey. Proslula hlavně díky dosud nejvýkonnější kameře, jakou jsme kdy k jiné planetě poslali: Zařízení HiRISE alias High Resolution Imaging Science Experiment má rozlišení až 30 cm na pixel a zcela změnilo náš pohled na sousední oběžnici. 

Kamera HiRISE nám nejen ukázala Mars v nedocenitelných detailech, ale stala se i nepostradatelným pomocníkem při výběru vhodných přistávacích lokalit pro robotické mise – a například 6. srpna 2012 vyfotografovala přistání vozítka Curiosity. Jde však jen o jeden z šesti přístrojů na palubě MRO, vedle dvou spektrometrů, podpovrchového radaru či další dvojice kamer. 

Když pak 19. října 2014 prolétla kolem Marsu ve vzdálenosti 140 100 km kometa C/2013 A1 Siding Spring, získala HiRISE důležitá data pro zpřesnění její dráhy i velikosti na základě snímků jádra. Několik hodin po průletu vlasatice potom radar SHARAD zaznamenal významný nárůst ionizace v ionosféře na noční straně planety.

Celkové náklady na misi dosáhly přibližně 720 milionů dolarů, z toho 450 milionů šlo na vývoj a výrobu sondy a jejích přístrojů, 90 milionů na nosnou raketu a 180 milionů na primární misi, která již skončila. MRO však funguje také jako komunikační družice a posloužila například pro přenos dat z roveru Perseverance. Seznam jejích dalších úspěchů a vědeckých objevů by vydal na samostatný článek… (ilustrace: NASA/JPL, CC BY 4.0)

MAVEN: Polární záře nad Marsem

• Země/agentura: USA/NASA | Přílet k Marsu: 2014

Další, tak trochu pozapomenutou, ale dosud aktivní sondu představuje MAVEN neboli Mars Atmosphere and Volatile Evolution. Má za úkol zkoumat stále unikající atmosféru a studovat historii klimatu i vody na rudé planetě. Mise stála 582,5 milionu dolarů, přesto je uvedená částka o devadesát milionů nižší, než předpokládal původní plán. Na oběžnou dráhu Marsu se sonda dostala 22. září 2014, načež tým neotálel a připravil ji na setkaní s již zmíněnou kometou Siding Spring. Došlo k němu 16. listopadu téhož roku, a vědcům se tak naskytla jedinečná možnost prozkoumat vlasatici více způsoby. 

Primární cíl však samozřejmě tvoří Mars a jeho atmosféra. Podařilo se pozorovat polární záře, jež se od těch pozemských zásadně liší: Vzhledem k lokalizovaným magnetickým polím na rudé planetě se zdá, že se formují a šíří různými způsoby a vytvářejí tzv. difuzní polární záře. Výzkumníci zjistili, že zdrojem částic vyvolávajících aurory byly obrovské vlny elektronů pocházejících ze Slunce.

Uvedené vysoce energetické částice pronikaly v porovnání se Zemí mnohem hlouběji do atmosféry a formovaly polární záře mnohem blíž k povrchu – šlo přibližně o 60 km oproti 100–500 km na naší planetě. Vědci také objevili protonovou polární záři, dříve detekovanou pouze na Zemi a odlišnou od tzv. typické polární záře, kterou produkují elektrony.

Výsledky zveřejněné v roce 2017 podrobně popisují i detekci kovových iontů v ionosféře Marsu, jež tak byly poprvé odhaleny v ovzduší jiné planety než Země. Vědci zjistili, že se chovají jinak a jsou v marsovské atmosféře distribuovány odlišně, protože má rudá planeta mnohem slabší magnetické pole. MAVEN jasně potvrdil, že v době větší aktivity Slunce je únik atmosférického plynu intenzivnější a mění se i míra radiace. Dané výsledky pomáhají pochopit, jak předpovídat a také zmírňovat účinky tamního prostředí na budoucí posádky. (ilustrace: NASA/Goddard Space Flight Center, CC BY 4.0)

Trace Gas Orbiter: Co ukrývá atmosféra?

• Země/agentura: ESA a Rusko/Roskosmos | Přílet k Marsu: 2016

V rámci programu ExoMars vznikla ve spolupráci ESA a Roskosmosu vědecky přínosná sonda TGO. Její součást tvořilo i sestupové pouzdro Schiaparelli, které však 16. října 2016 nezvládlo dokončit přistání. Jak už název napovídá, také tato mise se zaměřuje na plyny a atmosféru – konkrétně na metan a další stopové plyny přítomné v marsovském ovzduší, jež by mohly ukazovat na biologickou aktivitu.

Program měl původně pokračovat s přistávacím modulem Kazačok a roverem Rosalind Franklin se startem v roce 2022, ale geopolitická situace to neumožnila. ESA od kooperace s Ruskem odstoupila a dodnes se pracuje na alternativě zahrnující rover a výpomoc NASA. S TGO se pak počítalo jako s komunikační družicí pro vozítko a modul na povrchu, přičemž na palubě nese i čtyři vědecké přístroje, včetně moderní kamery CaSSIS s vysokým rozlišením. Stejně jako Mars Reconnaissance Orbiter tedy představuje kombinaci vědecké a telekomunikační sondy.

První rok přinesl množství dat a objevů – mimo jiné nová pozorování složení a struktury atmosféry. Zajímavé jsou také výsledky odhalující množství podpovrchové vody v určitých oblastech. V dubnu 2019 vědecký tým oznámil první výsledky ohledně metanu, které byly překvapivé: Sonda TGO totiž žádný neodhalila, přestože má modernější a citlivější přístroje než Curiosity a Mars Express. V budoucnu by měla každopádně sloužit coby komunikační družice pro již zmíněný rover Rosalind Franklin. (ilustrace: ESA/ATG medialab, CC BY 4.0)