Łazik Opportunity zmaga się z burzą piaskową na Marsie

1
Te dwa widoki z łazika NASA Curiosity, mierzyły ilość pyłu wewnątrz Krateru Gale. Pokazują, że ilość kurzu wzrosła w ciągu trzech dni od głównej marsjańskiej burzy piaskowej. Obraz z lewej strony przedstawia widok wschodnio-północnego brzegu Krateru Gale z 7 czerwca 2018 r. (Sol 2074); obraz po prawej stronie przedstawia widok tego samego miejsca 10 czerwca 2018 r. (Sol 2077).Źródło: NASA / JPL-Caltech / MSSS

Jedna z największych burz pyłowych, jakie kiedykolwiek zaobserwowano na Marsie, rozprzestrzenia się przez ostatnie półtora tygodnia. Burza spowodowała, że łazik NASA Opportunity musiał zawiesić swoje badania i przeszedł w stan czuwania.

NASA posiada trzy sondy krążące wokół Marsa, każda wyposażona w specjalne kamery i inne instrumenty atmosferyczne, które obserwowały zmiany burzowe na planecie. Dodatkowo, łazik NASA Curiosity zauważył wzrost pyłu w jego lokalizacji w Kraterze Gale.

„To idealna burza dla nauki na Marsie. Mamy historyczną liczbę statków kosmicznych działających na Czerwonej Planecie, z których każdy oferuje unikalne spojrzenie na to, jak powstają i zachowują się burze piaskowe – to wiedza, która będzie niezbędna dla przyszłych misji robotycznych i załogowych.”

– powiedział Jim Watzin, dyrektor Programu NASA Mars Exploration.

Marsjańskie burze pyłowe

Burze pyłowe są częstym zjawiskiem na Marsie, występują we wszystkich porach roku. Czasami mogą powstać regionalne burze w ciągu kilku dni, a czasem rozszerzają się, dopóki nie otoczą całej planety. Szacuje się, że tak ogromne burze zdarzają się raz na trzy lub cztery lata marsjańskie (od sześciu do ośmiu ziemskich lat); ostatnio taka globalna burza wystąpiła w 2007 roku. Mogą trwać tygodnie, a nawet miesiące.

Obecna burza nad łazikiem Opportunity, która wciąż rośnie, pokrywa 35 milionów kilometrów kwadratowych powierzchni Marsa – około jednej czwartej powierzchni planety.

Ten zestaw obrazów z NASA Mars Reconnaissance Orbiter pokazuje, jak burza piaskowa wznosi się na Marsie, łaziki na powierzchni są oznaczone ikonami. Źródło: NASA / JPL-Caltech / MSSS

Wszystkie zdarzenia pyłowe, niezależnie od wielkości, pomagają ukształtować powierzchnię Marsa. Studiowanie ich fizyki ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia dawnego i współczesnego klimatu marsjańskiego.

„Każda obserwacja tych wielkich burz przybliża nas do możliwości modelowania tego typu zdarzeń – i być może, któregoś dnia, będziemy w stanie je przewidzieć. To byłoby jak prognozowanie wydarzeń El Niño na Ziemi lub nasilenie zbliżających się okresów huraganu.”

– powiedział Rich Zurek, główny naukowiec Mars Program Office w Jet Propulsion Laboratory.

Cienka atmosfera sprawia, że burze te znacznie różnią się od wszystkich napotkanych na Ziemi: pomimo dramatu „Marsjanina”, najpotężniejsze wiatry powierzchniowe napotykane na Marsie nie przewróciłyby statku kosmicznego, chociaż mogą miotać drobinami piasku w atmosferze.

Praca zespołowa

Członkowie „rodziny” statków kosmicznych NASA na Marsie często pomagają sobie nawzajem. Sondy agencji regularnie przekazują dane z łazików NASA z powrotem na Ziemię. Orbitery i łaziki oferują także widok z różnych perspektyw na tereny Marsa, dzięki czemu ich nauka może się wzajemnie uzupełniać.

Sonda Mars Reconnaissance Orbiter ma szczególną rolę, działając jako system wczesnego ostrzegania przed wydarzeniami pogodowymi, takimi jak niedawna burza. Wyposażony w szerokokątny obiektyw, zwany Mars Color Imager, pozwoliła ostrzec zespół Opportunity o zbliżającej się burzy. Ten obraz, obsługiwany przez Malin Space Science Systems w San Diego, może tworzyć codzienne globalne mapy planety, które śledzą ewolucję burz, podobnie jak satelity pogodowe śledzące huragany na Ziemi.

Ta seria obrazów pokazuje symulowane widoki ciemniejącego marsjańskiego nieba, wypierając Słońce z punktu widzenia łazika NASA Opportunity, z prawej strony symulowany obecny podgląd Opportunity w globalnej burzy piaskowej (czerwiec 2018). Źródło: NASA / JPL-Caltech / TAMU

Inne dwa orbitery NASA – 2001 Mars Odyssey i MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) – także zapewniają unikalne dane naukowe. Odyssey ma kamerę termowizyjną o nazwie THEMIS (Thermal Emission Imaging System), która może mierzyć ilość pyłu. MAVEN został zaprojektowany do badania zachowania górnej atmosfery i ucieczki gazu w przestrzeń kosmiczną.

Dane naukowe uzupełnia łazik NASA Curiosity, który zaczął wykrywać zwiększoną mgiełkę pyłową, która wypala światło słoneczne podczas burzy (tzw. tau). We wtorek, 12 czerwca, tau wewnątrz Krateru Gale wahało się między 1,0 a 2,0 – co oznacza średni poziom dla sezonu pyłowego. Na szczęście Curiosity ma baterię zasilaną energią jądrową. Oznacza to, że nie ma takiego samego ryzyka jak przy Opportunity, który jest zasilany energią słoneczną.

Globalna burza pyłowa?

Od 2007 r. naukowcy Marsa cierpliwie czekali na otaczające planetę zjawisko tzw. „globalnej” burzy pyłowej, chociaż burze nigdy nie obejmują całego globu.

Ta grafika pokazuje obecny wkład w obserwacje łazików i orbiterów NASA podczas marsjańskiej burzy piaskowej, która rozpoczęła się 30 maja 2018 roku. Źródło: NASA / JPL-Caltech

Najnowsza burza piaskowa jest najwcześniej zaobserwowaną burzą na półkuli północnej Marsa, ale może upłynąć jeszcze kilka dni, zanim naukowcy będą w stanie stwierdzić, czy burza okrąża planetę.

Jeśli zrobi się „globalnie”, burza da zupełnie nowe spojrzenie na marsjańską pogodę. Cztery misje są gotowe do zebrania cennych danych naukowych.

Sytuacja łazika Opportunity

Inżynierowie NASA otrzymali 10 czerwca transmisję z łazika Opportunity – pozytywny sygnał pomimo pogarszającej się burzy piaskowej. Dane informują, że łazik wciąż ma wystarczająco dużo energii, by komunikować się z kontrolerami naziemnymi w NASA Jet Propulsion Laboratory. Operacje naukowe pozostają jednak zawieszone.

Burza piaskowa nasilała się w ciągu ostatnich kilku dni. Ciemna, wieczna noc okryła położeniem łazika w Perseverance Valley. Zasłona pyłu może całkowicie zasłonić światło słoneczne – nieprzejrzystość atmosfery jest teraz znacznie gorsza niż podczas burzy z 2007 r., z którą miał styczność łazik Opportunity. Poprzednia burza miała poziom nieprzezroczystości, czyli tau, około 5,5, a nowa burza miała szacowany tau 10,8 w niedzielę 10 czerwca.

Zespół Opportunity poprosił o dodatkową komunikację z NASA Deep Space Network, globalnego systemu anten, który komunikuje się z wszystkimi sondami kosmicznej agencji.

Najnowsza transmisja danych pokazała, że ​​temperatura łazika wynosi około minus 29 stopni Celsjusza. Wirujący pył, który blokuje światło słoneczne, absorbuje również ciepło, podnosząc temperaturę otoczenia, co w tym przypadku jest pewnym plusem. Łazik Opportunity musi zrównoważyć niski poziom naładowania baterii z temperaturami poniżej zera. Jego grzanie jest niezwykle ważne, aby utrzymać baterie przy życiu oraz czerpać więcej energii z akumulatora.

Łazik Opportunity okazał się wytrzymalszy niż oczekiwano, działając prawie 15 lat, pomimo że został zaprojektowany na 90-dniową misję.

Grafika pokazuje, w jaki sposób energia dostępna dla łazika NASA Opportunity na Marsie (w watogodzinach) zależy od tego, jak czysta i nieprzejrzysta jest atmosfera (mierzona wartością zwaną tau). Kiedy wartość tau (niebieska) jest wysoka, poziomy mocy łazika (żółty) spadają. Źródło: Muzeum Historii Naturalnej NASA / JPL-Caltech / New Mexico

Inżynierowie NASA próbowali skontaktować się z łazikiem Opportunity 12 czerwca, ale nie otrzymali sygnału zwrotnego. Zespół działa teraz przy założeniu, że ładunek w akumulatorach Opportunity spadł poniżej 24 woltów, a łazik wszedł w tryb oszczędzania mocy, czyli stanu, w którym wszystkie podsystemy, z wyjątkiem zegara misji, są wyłączone. Zegar misji łazika jest tak zaprogramowany, aby obudzić łazik, gdy panele słoneczne będą w stanie naładować baterie.

„Gdy Słońce znów zawita na niebie, łazik będzie w stanie naładować baterie, uruchomić wszystkie systemy i ponownie skontaktować się z nami”

– powiedział menedżer projektu Opportunity, planetolog John Callas z JPL.

Jeśli komputer łazika ustali, że jego baterie nie mają wystarczającego ładunku, ponownie wchodzi w tryb uśpienia. Ze względu na ogromną ilość pyłu nad Perseverance Valley inżynierowie misji uważają, że jest mało prawdopodobne, aby łazik miał wystarczająco dużo światła słonecznego, by ładować je przez kilka następnych dni.

Wizualizacja łazika NASA Opportunity na Marsie. Źródło: Mars Exploration Rover Mission, Cornell, JPL, NASA

Źródło: NASA