Phoenix Mars Lander otrzymał swoją nazwę, ponieważ zawiera w sobie elementy dwóch poprzednich nieudanych marsjańskich misji – statek, jaki wykorzystywał też lądownik Mars Surveyor Program 2001 oraz wyposażenie naukowe takie, jakie znajdowało się na lądowniku Mars Polar Lander. Rzućmy okiem na szczegóły misji.

Statek został wyniesiony w przestrzeń 4 sierpnia 2007 r. przy pomocy rakiety Delta II 7925, podobnie jak łaziki Spirit i Opportunity. Dotrze na Marsa 25 maja 2008 roku. Jego aktualne położenie można śledzić na poświęconej temu podstronie oficjalnej witryny misji. Zaplanowano w sumie sześć korekt lotu. Pierwsza i największa z nich, umieszczająca statek na trajektorii w kierunku Marsa, nastąpiła niedługo po starcie, 10 sierpnia. Kolejne są potrzebne ze względu na niedokładności w obliczeniu modelu lotu oraz niepewności pomiarów toru, po jakim porusza się Phoenix. W podobny sposób zaplanowano lot wielu misji NASA, w tym Mars Odyssey i Mars Exploration Rovers.

Tor lotu Phoeniksa z zaznaczonami punktami korekt trajektorii.

Gdy statek zbliży się do Marsa, jego prędkość w odniesieniu do planety wyniesie 22 500 km/h. Na pięć minut przed wejściem w atmosferę zostaną odrzucone wszystkie instrumenty, które służyły jedynie do podróży międzyplanetarnej i nie będą przydatne w dalszej pracy Phoeniksa. Podczas operacji lądowania statek będzie mógł komunikować się z jedną z trzech sond, orbitujących wokół Marsa, która następnie prześle otrzymane dane na Ziemię.

Phoenix wejdzie w atmosferę Marsa na wysokości 125 km nad powierzchnią planety. Początkowo będzie wytracał prędkość dzięki tarciu, chroniony przed przegrzaniem przez osłony termiczne. Gdy lądownik osiągnie szybkość 1,7 Macha (1,7 prędkości dźwięku), rozpostrze spadochron, a krótko po tym odrzuci osłony termiczne, aktywuje radar i przygotuje się do wylądowania na powierzchni. Na wysokości 1 km lądownik odrzuci spadochron i rozpocznie wytracanie prędkości przy pomocy silników. Gdy znajdzie się 12 metrów nad ziemią, zacznie poruszać się ze stałą prędkością 2,4 m/s. Silniki zostaną wyłączone, kiedy Phoenix osiądzie na powierzchni Marsa.

Symulacja, ukazująca ostatni etap lądowania Phoeniksa na Marsie.

Lądownik, przy rozwiniętych panelach słonecznych, będzie miał długość 5,5 metra. Średnica ośrodka naukowego wynosi ok. 1,5 m. Wysokość całego lądownika z wyposażeniem to 2,2 m, a jego całkowita masa wynosi 350 kg.

Cele misji to, po pierwsze, odkrycie, jaka była przeszłość wody na Marsie. Phoenix w tym celu pobierze próbki lodu i gleby spod powierzchni planety i zanalizuje ich skład chemiczny. Naukowcy podejrzewają, że płynna woda mogła istnieć w rejonach bieguna ok. 100 000 lat temu. Drugim z celów misji jest określenie, czy w okolicy tej mogło istnieć życie. W tak ekstremalnych warunkach mogły przetrwać kolonie mikrobiologiczne. Phoenix przeanalizuje zawartość pierwiastków takich jak węgiel, azot, fosfor i wodór. Będzie również szukał oznak organicznego życia.

Naukowcy z Lockheed Martin Space Systems pracują nad wyposażeniem naukowym lądownika. Laboratorium jest sterylne w bardzo wysokim stopniu, aby nie przenieść ziemskich mikroorganizmów na przyrządy. W górnej części widać wysięgnik Phoeniksa. Gdy lądownik będzie już na Marsie, kolorowe i szare punkty zostaną użyte do wykalibrowania aparatu Surface Stereoscopic Imager.

W skład naukowego wyposażenia lądownika wchodzą:

  • Robotic Arm (RA) – najważniejszy instrument misji. Jest to wysięgnik, wyspecjalizowany do kopania rowów, wygarniania próbek gleby i lodu oraz przenoszenia ich do przyrządów TEGA i MECA.
  • Robotic Arm Camera (RAC) – aparat przymocowany do wysięgnika tuż nad szuflą, który dostarczy szczegółowe, kolorowe obrazy.
  • Surface Stereoscopic Imager (SSI) – „oczy” Phoeniksa, które dostarczą stereoskopowe, panoramiczne obrazy o wysokiej rozdzielczości. Oprócz tego SSI wykona pomiary chmur i atmosferycznego pyłu.
  • Thermal and Evolved-Gas Analyzer (TEGA) – połączenie wysokotemperaturowego piekarnika i spektrometru masowego. Małe próbki gleby i lodu będą dostarczone do ośmiu grzejników i powoli podgrzane do temperatury 1000 oC, a gazy, które wyparują z próbek, zostaną przeanalizowane przez spektrometr. Wydaje się, że na Marsie mogą istnieć kerogeny, związki organiczne parujące w temperaturze 700-800 oC, a użycie tego instrumentu pozwoli je zidentyfikować.
  • Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer (MECA) – połączenie kilku przyrządów, takich jak mikroskopy optyczne i atomowe oraz mierniki przewodnictwa cieplnego i elektrycznego. MECA będzie mieszał z wodą małe ilości gleby i określał ich własności chemiczne, takie jak kwasowość i skład, łącznie ze zbadaniem zawartości wody i lodu oraz przeszłości próbki.
  • Mars Descent Imager (MARDI) – aparat, który wykona ciąg szerokokątowych, kolorowych obrazów miejsca lądowania.
  • Meteorological Station (MET) – stacja meteorologiczna, mierząca temperaturę i ciśnienie, wyposażona też w detektor światła. Pomoże określić aktualny stan atmosfery w okolicy bieguna i dowiedzieć się, jaki jest cykl obiegu wody w tym rejonie.

Phoenix Mars Lander zamontowany na rakiecie Delta II w bazie na przylądku Canaveral, gotowy do wystrzelenia w kosmos.

Misja jest częścią prowadzonego przez NASA programu eksploracji Marsa, którego długofalowe cele to: odkrycie, czy na Czerwonej Planecie kiedykolwiek istniało życie, scharakteryzowanie jej klimatu i geologii oraz przygotowanie do eksploracji planety przez ludzi. Została wybrana do realizacji również ze względu na stosunkowo niewielki koszt, NASA boryka się bowiem z kłopotami finansowymi. Co ciekawe, jest to pierwsza misja dowodzona przez jednostkę akademicką – University of Arizona, przy współpracy z Jet Propulsion Laboratory, firmą Lockheed Martin i Kanadyjską Agencją Kosmiczną.

Logo misji Phoenix Mars Lander.

Autor

Teresa Kubacka