Księżyc Fobosen krąży wokół Marsa. Kredyty ESAESA / DLR / FU Berlin (G. Neukum), CC BY-SA 3.0 IGOJapońska agencja oficjalnie dała zielone światło dla rozwoju misji „Marsian Moon Exploration” (MMX). Przeprowadziliśmy wywiady z dwoma członkami zespołu CNES, którzy pracują nad szalonym francusko-niemieckim udziałem w projekcie: jedź na Phobos!
Marsjański księżyc kto?
Będzie to jedna z najbardziej oczekiwanych misji kosmicznych nadchodzącej dekady… Jeszcze o niej nie słyszałeś? Jest to normalne, ponieważ MMX (Marsian Moon eXploration) jest nadal w przygotowaniu i nie ma zdolności komunikacyjnej NASA. To Japonia, za pośrednictwem swojej agencji JAXA, prowadzi projekt. W zeszłym miesiącu ta ostatnia upoważniła zespoły do przejścia do kolejnego etapu rozwoju, z myślą o wystartowaniu w 2024 r. Miejsce docelowe? Dwa księżyce Marsa.Po pierwsze, Fobosie, misja rozpocznie się od bardzo bliskiego zawisu i mapowania. MMX wyląduje tam i przed odlotem spróbuje zebrać cenne próbki z powierzchni. Następnie pójdzie zbadać Deimosa, mniejszego z dwóch naturalnych satelitów Marsa, ze wszystkimi jego instrumentami, ale bez lądowania tam. Pod koniec misji sonda podzieli się na dwie części, a moduł zwrotny zajmie się przywróceniem kilku gramów materii, aby można było je badać w laboratoriach na Ziemi. Misja o niezwykle ambitnym profilu … A ta francusko-niemiecka współpraca doprowadzi do jeszcze większego szaleństwa. Rzeczywiście, podczas badania Fobosa, MMX zrzuci mały czterokołowy łazik, aby zrobić prawdziwy skok w nieznane.
Gabriel Pont (odpowiedzialny za temat „Eksploracja” w tym projekcie) i Simon Tardivel (odpowiedzialny za misję i analizę naukową) są częścią specjalnego zespołu CNES, który opiekuje się tym robotem. Naprawdę wzmocniona grupa zadaniowa - w kosmosie mówimy „podstawowy zespół” - w skład której wchodzą również eksperci z naszej agencji kosmicznej.
Wrażenia artysty dotyczące małego łazika MMX. Niestety agencja nie pozwoliła nam opublikować innych zdjęć robota. Kredyty CNES / DLRWyzwanie Fobosa
Na razie zespoły ścigają się z czasem. Francuzi i Niemcy muszą rzeczywiście dostarczyć łazik do Japonii w 2023 r., W bardzo krótkim czasie, podczas gdy projekt niektórych urządzeń został właśnie ukończony. Mały robot nie ma jeszcze nawet oficjalnej nazwy… „Ale największym wyzwaniem jest Fobos! », Wyjaśnia zespół. Po pierwsze, nie można z góry wiedzieć, jak będzie wyglądać miejsce lądowania. Misja MMX najpierw szczegółowo zbada Phobosa, aby dowiedzieć się, w której strefie zrzucić francusko-niemiecki łazik, a następnie wypuści go na wysokość mniejszą niż 100 metrów, niedaleko planowanego miejsca, aby następnie pobrać próbki.„Nie wiemy, jak wygląda regolit Fobosa, ta warstwa kurzu i ziaren na jego powierzchni, specjaliści od detali. Po wypuszczeniu łazik z pewnością wykona wielokrotne odbicia, zanim się ustabilizuje, a następnie znajdzie się na bezpiecznej stronie, używając czterech „nóg” do obrotu i reorientacji. Daliśmy mu nawet dwie małe klapki po bokach, na wypadek gdyby leżał na boku. Wstanie i rozłoży panele słoneczne, a następnie przechyli się w stronę słońca, aby odzyskać jak najwięcej energii. Wszystko to zostanie zrobione w pełnej autonomii na ziemi Fobosa, ponieważ sonda MMX będzie musiała wznieść się w górę tuż po uwolnieniu, a opóźnienie komunikacji Ziemia-Mars nie pozwoliłoby nam skutecznie pilotować.Nie dowiemy się, czy łazikowi udało się zregenerować i rozłożyć panele po około siedmiu godzinach, kiedy sonda wróci do widzialności łazika ”. Niekończące się opóźnienie dla zespołów CNES we Francji i DLR w Niemczech, które starannie przygotują małego robota na ten konkretny moment.
Jedno z najlepszych dostępnych ujęć Fobosa. Kredyty NASA / JPL-Caltech / University of Arizona
Francuski styl, Deutsche Qualität
To nie pierwszy raz, kiedy obie agencje pracują ramię w ramię, aby zaprojektować pojazd kosmiczny, wręcz przeciwnie! Opierając się na sukcesie Philae w 2014 r. I Mascot w 2018 r., Obie agencje podzieliły pracę między siebie. „Łazik jest podzielony na sześć dużych modułów: Niemcy zajmują się podwoziem (korpusem i ochroną instrumentów naukowych), mobilnością z kołami i silnikami oraz mechanizmem separacji z sondą MMX. Ze swojej strony zarządzamy panelami słonecznymi i mechanizmem ich otwierania, komunikacją między dwoma pojazdami oraz modułem serwisowym. Ta ostatnia obejmuje komputer pokładowy, zasilacz, baterie, jednostkę nastawczą i to, co wymieniać dane z sondą ”.Oprócz tej dystrybucji nie możemy zapominać o czterech instrumentach naukowych będących sercem misji, a mianowicie o podwójnej stereofonicznej kamerze nawigacyjnej NavCam, dwóch małych kamerach, które będą skierowane w stronę ziemi, aby obserwować interakcję między kołami a pojazdem. sol (WheelCam), mini spektrometr Ramana i radiometr podczerwieni.
Fobos, nigdy wcześniej nie widziany
Misja łazika będzie postępowa. Jeśli lądowanie się powiedzie, pierwszy krok zostanie już zatwierdzony. Ponieważ łazik MMX jest „zwiadowcą, demonstratorem i odkrywcą” w tej kolejności. Po ustawieniu zdjęcia, które wykona, będą miały kapitalne znaczenie nie tylko dla badań Fobosa, ale także dla samej misji MMX, która nadal będzie musiała wylądować, aby zebrać próbki. „W tej skali okrążanie lub nawet zbliżanie się do ziemi nie wystarczy: trzeba widzieć ziarna, aby móc naprawdę scharakteryzować regolit. Mechanika mediów ziarnistych jest bardzo złożona i opiera się w dużej mierze na doświadczeniu, aby zrozumieć dominującą dynamikę pracy w danej konfiguracji. Łazikiem zrobimy zdjęcia w rozdzielczości 100 µm za pomocą WheelCams,zdjęcia w rozdzielczości 1 mm za pomocą kamer NavCams na przestrzeni ponad stu metrów ”. Jest to pełniejsze badanie całego miejsca niż to, co sama sonda MMX będzie w stanie zrobić, zwłaszcza zanim zejdzie w celu zebrania próbek (w tym momencie wykona również migawki w wysokiej rozdzielczości).Trzy główne moduły japońskiej sondy MMX. Kredyty JAXA
Mechanika nieznanego
Wtedy, i to będzie świetny pierwszy raz, łazik MMX spróbuje się toczyć. Jeśli może się to wydawać oczywiste, należy pamiętać, że ruch ten był do tej pory wykonywany tylko na ciałach o stosunkowo dużej grawitacji (Ziemia, Mars, Księżyc). W tej misji wszystko będzie inne, potwierdza Simon Tardivel: „W przypadku małych ciał zachowanie łazika jest nieznane. Grawitacja na Phobos jest do 3000 razy słabsza niż na Ziemi, więc nasze ruchy będą musiały być znacznie wolniejsze, aby nie ryzykować zejścia z drogi… Planujemy obracać łazikiem tylko z prędkością 1 mm na sekundę. Zaletą jest to, że daje to naszemu komputerowi pokładowemu dużo czasu na myślenie i planowanie w trakcie jazdy, a my możemy fotografować teren w ruchu ”.Testowanie mobilności i kontroli małego robota będzie kluczowym punktem misji, a super niska grawitacja stanowi wyjątkowe wyzwanie. Na przykład ruchy łazika będą w dużym stopniu zależały od przyczepności podłoża. Ale ta fizyka ma również korzystne efekty: lądując na Fobosie, łazik bez problemu przeżyje upadek kilkudziesięciu metrów bez wyposażenia ochronnego (np. Małe roboty Spirit i Opportunity były wyposażone w imponujące poduszki powietrzne). „Żaden statek kosmiczny nie przetrwałby takiego upadku na Ziemię lub Marsa” - mówią członkowie zespołu.
Wiele niespodzianek
„Jeśli uda nam się udowodnić, że możemy biec na Phobosie, będzie to świetny sygnał dla nadchodzących misji. Ponieważ wtedy będziemy mogli jeździć na wszystkich ciałach, w których grawitacja jest silniejsza: Ceres lub Westa, księżyce Jowisza lub satelity Saturna… ”Na demonstracji będzie bardzo dużo osób, a zespół CNES jest tego doskonale świadomy. Naukowcy mają nadzieję, że uda im się przetoczyć od 30 do 100 metrów po powierzchni podczas nominalnej misji trwającej trzy miesiące, doskonale wiedząc, że zawsze są niespodzianki, zwykle w postaci nieoczekiwanych wyzwań …Tym bardziej, że na Ziemi nie da się poprawnie zasymulować zachowania się gruntu, którego spójności i składu nie znamy, chyba że na komputerze. „Na razie musimy zadowolić się bardzo szczegółowymi symulacjami, w których modelujemy interakcje między każdym ziarnem, ale to nie jest idealne rozwiązanie” - potwierdzają Simon Tardivel i Gabriel Pont. Podczas testów w pomieszczeniach, na wieżach, na basenach, w locie parabolicznym, zespół na próżno szukał sposobów na odtworzenie warunków Fobosa: prawdziwy test odbędzie się na miejscu. „To także bardzo dobry test dla naszych modeli cyfrowych” - wyjaśniają inżynierowie. Jeśli nie przewidzą właściwego zachowania, będziemy musieli zakwestionować nasze osiągnięcia i powrócić do aktualnych teorii ”.
Fobos w kolorze. Pragnienia przygody? Źródło: NASA / JPL-Caltech / University of ArizonaRobot a teorie
Wreszcie, dzięki swoim instrumentom, łazik MMX będzie mógł badać swoje otoczenie w jak największym stopniu. To poważna misja, ponieważ sonda wyląduje w pobliżu, aby pobrać próbki. ”Pomiary posłużą do scharakteryzowania regolitu (dla nas w CNES jest to główny cel naukowy) z jego składem i zachowaniem, ale zostaną wykorzystane także kontekst dla zespołów, które będą analizować ziarna materii Fobosa kilka lat później, kiedy kapsuła wróci na Ziemię ”. Istnieje kilka teorii na temat formowania się Fobosa, takich jak gigantyczne zderzenie, przechwycenie asteroidy, a nawet współformacja, a dane z łazika bez wątpienia dostarczą więcej informacji.Każdy dzień (który trwa około 8 godzin) poruszania się po największym księżycu Marsa będzie nowym zwycięstwem, ale zespół CNES ma nadzieję, że pojazd przetrwa 100 dni i można go umieścić na końcu swojej misji, aby „Filmuj” przybycie sondy MMX w celu pobrania próbek. A jeśli wszystko działa idealnie i zostało jeszcze trochę czasu (sonda musi mieć możliwość przekazywania danych na Ziemię)? Inżynierowie mają już w głowach kilka pomysłów: „Gdy nasze cele zostaną osiągnięte, łazik będzie w stanie podjąć większe ryzyko. Jednym z naszych pomysłów jest próba coraz głębszego kopania podpowierzchni za pomocą kół i nóg (a tym samym zakopywanie się). Fantastycznym zdjęciem byłoby wtedy obserwowanie innej gleby pod powierzchnią,zmiana koloru lub materiału ”.
Pokonaj Krakena
Do tego czasu zespół doskonale zdaje sobie sprawę, że przed nami jeszcze długa droga. Trzeba będzie dać z siebie wszystko do startu, ale także po … I zaufaj japońskim partnerom, że pokonają los: wszystkie misje, które do tej pory próbowały studiować Fobosa lub Deimosa, rzeczywiście zakończyły się gorzkimi niepowodzeniami . „Większość trudności ostatecznie spoczywa na ich barkach, ponieważ cała misja jest szczególnie odważna. Ze swojej strony wykonujemy kroki jeden po drugim, starając się skupić na tym, co najważniejsze i maksymalnie uprościć sprawę ”.Duch podboju, zgrany zespół, który chce podejmować wyzwania, śmiałość i … duże ryzyko? Oczywiście jest wiele niewiadomych, ale każda misja eksploracyjna jest ryzykowna, chyba że zostaniesz w domu i wykorzystasz to, czego się nauczyłeś. Wolimy lubić CNES i próbować jeździć na Phobosie.
Wywiad: EB. dla The-HiTech.net.
