Spirit - průběh letu

Zpět na hlavní článek

Část 1 - Od startu do přistání

Start se uskutečnil 2003-06-10 v 17:58:46.778 UT ze základny na Cape Canaveral pomocí nosné rakety Delta 7925. Po nominálním průběhu vzletu byla sonda s posledním stupněm rakety v 18:10 UT navedena na vyčkávací geocentrickou dráhu. Po restartu posledního stupně nosné rakety přešla v 18:31 UT na únikovou dráhu směrem k Marsu a vzápětí v 18:35:27 UT byl již nepotřebný urychlovací stupeň odhozen. V 18:48 UT navázala sledovací stanice umístěná poblíž australské Canberry se sondou spojení.

Dalšího dne 2003-06-11 byla zážehem manévrovacích motorků upravena rotace stanice z původní hodnoty 12.03 ot./min na požadovanou asi 2 ot./min.

2003-06-13 bylo oznámeno, že se sonda vzdálila již 610000 km od Země.

Na 2003-06-20 byla naplánována korekce dráhy, která se uskutečnila 264 krátkými pulsy raketových motorků ve směru kolmém k rotační ose - tato operace trvala 22 min - a trvalým zážehem motorků po dobu 28 min ve směru rovnoběžném s rotační osou. Při korekci byla změněna rychlost letu o 14.3 m/s. Po úspěšném skončení korekčního manévrů byla sonda orientována s panely slunečních baterií směrem ke Slunci a anténou směrem k Zemi. Ve 14:00 UT se stanice nacházela ve vzdálenosti 2.66 mil. km od Země a pohybovala se heliocentrickou rychlostí 32.22 km/s.

2003-08-05 byly dokončeny zkoušky vědeckých přístrojů a všech 10 kamer sondy. Během nich bylo zjištěno, že Mössbauerův spektrometr dává údaje odlišné od předpokládaných, ostatní přístroje pracují bezchybně. Příčinou závady by mohlo být poškození vzniklé vinou vibrací během startu. Technici předpokládají, že se na základě údajů ze stejného přístroje na druhé sondě Opportunity podaří chybu odstranit. I v opačném případě jsou však údaje ze spektrometru vědecky využitelné.

2003-08-07 do 13:00 UT urazila sonda od startu již 157.1 mil. km.

Koncem října 2003 byly podrobeny důkladným testům systémy, které při posledních prověrkách v srpnu vykazovaly odchylky od nominálních hodnot. Pozornost se soustředila především na Mössbauerův spektrometr. Vysvětlení pro vadné chování spočívá pravděpodobně v poškození vibracemi během startu sondy. Při zkouškách spektrometru se projevila jistá omezení v pohonném systému, který kmitá se zdrojem gama záření uvnitř přístroje. Toto se však zdá jako zvládnutelné přestavením frekvence v pohonu takže by mohlo být po přistání na Marsu vše v pořádku.

Do 2003-11-05 13:00 UT stanice urazila vzdálenost 367.4 mil. km a od cíle ji dělilo ještě 119.6 mil. km.

Začátkem listopadu byl rebootován počítač stanice jako preventivní reakce na následky mimořádně vysoké sluneční aktivity koncem října. Proudy kosmických částic mohly vyvolat chyby v paměťových registrech a ty by se mohly projevit v kritických fázích letu. Nejednalo se o žádnou mimořádnou proceduru, stejným postupem budou procházet stanice na povrchu Marsu, kdy budou na noc ukládány do klidového stavu a za východu slunce znovu oživovány. Ve zpráve o průběhu letu bylo také potvrzeno, že protony ze sluneční erupce 2003-10-28 zmátly hvězdné senzory, které je interpretovaly jako obrazy hvězd a protože pro ně v paměti neměly příslušnou mapu hvězdného pole, vypadla hvězdná orientace a sonda přešla na nouzový režim využívající orientaci podle Slunce. Normální stav se podařilo obnovit až po několika dnech.

2003-11-14 proběhla třetí korekce dráhy letu. Nejprve byly po 132 s v činnosti motorky v ose rotace a poté následovala série krátkých pulsů kolmo na rotační osu v celkové délce 27 s. Korekcí bylo dosaženo změny rychlosti o 0.6 m/s, bod příletu se posunul o 770 km a doba příletu se změnila o 16.5 min. Na dodatečné vyladění dráhy jsou plánovány ještě další tři podobné korekční manévry.

Do 2003-11-19 stanice urazila vzdálenost 396.5 mil. km a od cíle ji dělilo ještě 91.5 mil. km.

2003-12-26 zažehl Spirit na 3.4 s motorky a vykonal nepatrnou a pravděpodobně poslední korekci dráhy. Rádiové signály přijaté během následujících 24 h ukazují, že korekce byla velice přesná. Jednalo se o čtvrtou úpravu dráhy od startu a další dvě je možno provést, pokud bude třeba, ve zbývajícím čase do přistání 2004-01-04. Vlastní manévr bylo v podstatě jen malé šťouchnutí kolmo na osu rotace. Změna rychlosti činila pouze 0.025 m/s, přesto se doba příletu oddálila o 2 s a na povrchu Marsu představuje manévr posunutí místa přistání o 54 km severovýchodním směrem.

2004-01-01 ve 13:00 UT se Spirit nacházel ve vzdálenosti 5.1 mil. km od Marsu a za sebou měl již 481.9 mil. km cesty kosmickým prostorem.

Kontrola dráhy potvrdila, že korekce vykonaná 2003-12-26 byla natolik přesná, že další již nebude potřeba. Poslední dva dny před příletem odeslalo řídící středisko několik upřesňujících implementací sekvence přistávání. Otevření padáku bylo přesunuto o 2 s dříve. Příčinou byly změněné povětrnostní podmínky. Prachová bouře pozorovaná na opačné polokouli způsobila globální zvýšení teploty a zředění atmosféry ve vysokých výškách. Rovněž se posunulo o 40 min dopředu odjištění pyrotechniky (výbušné šrouby), která bude vykonávat některé kritické operace, jako např. výmet padáku, oddělení tepelného štítu atp. Mars je nyní asi 170 mil. km od Země a rádiový signál potřebuje na překonání vzdálenosti přibližně 10 min.

2004-01-04 začala rozhodující fáze letu - přistání na Marsu. Kolem 02:45 UT byla zahájena rekonfigurace rádiového systému. Přeletový modul přepnul z antény se středním ziskem (potřebuje přesné zaměření k Zemi) na všesměrovou anténu se ziskem dostatečným k detekci sítí DSN [=Deep Space Network]. Snížila se sice rychlost přenosu dat, ale přepojení bylo nezbytné, protože bylo potřeba celou sondu natočit tepelným štítem ve směru letu, což se uskutečnilo několik minut po 03:00 UT.
Asi ve 04:15 UT začal přistávací modul vysílat signál ve formě jednoduchého tónu. Toto opatření bylo použito vůbec poprvé. NASA se pokusila vyhnout chybám minulých neúspěšných expedic, o kterých od zahájení přistávacího manévru nedostala žádnou zprávu a nemohla tudíž určit pravou příčinu selhání. Tentokrát během celého sestupu byl vysílán jednoduchý signál, který odpovídal právě prováděné operaci. V zásobě měl Spirit "slovník" s asi stovkou různých tónů, jejichž význam byl předem určen. Vysílání přenášela anténa na zadním víku přistávacího mudulu. Po zahájení přenosu se oddělil již nepotřebný přeletový modul, který se o Spirit staral celou dobu letu od startu v červnu 2003. Sonda byla volná a začala pro ni šestiminutová cesta peklem.

Přibližně ve 04:29 UT pocítila sonda první dotyk atmosféry Marsu. Brzdící účinek řídké atmosféry rychle narůstal, teplota na přední straně tepelného štítu vystoupala až na přibližně 1500°C a počáteční rychlost, která činila kolem 19000 km/h, rapidně klesala. Rover ukrytý za tepelným štítem však obrovskou teplotu ionizovaných plynů, od kterých ho dělilo jen několik centimetrů, nepocítil. Teplota v jeho schránce se příliš nelišila od pokojové.
Po čtyřech minutách sestupu poklesla rychlost na hodnotu asi 1600 km/h a k povrchu zbývalo přibližně 9 km. V tomto okamžiku se rozvinul supersonický padák. Padák byl vyvinut na základě zkušeností z misí Viking a Pathfinder a byl asi o 40% větší než na Pathfinderu. Vyroben byl ze dvou složek - z nylonu a polyesteru. 20 s po otevření padáku byl odhozen již nepotřebný tepelný štít ze spodní části přistávajícího stroje. Za dalších 10 s se oddělil přistávací modul od vrchního víka a na lanovém závěsu poklesl o 20 m níže. Elektrické spojení s víkem nebylo ale přerušeno. Ve víku se kromě antény nacházel i radarový výškoměr, který předával data palubnímu počítači. Spirit se nacházel ve výšce asi 6 km.

Přibližně ve 04:34 UT ve výšce kolem 2.5 km začal fungovat radar a palubní počítač obdržel první data o výšce a vertikální rychlosti. Následně sestupová kamera pořídila sérii tři snímků přibližujícího se povrchu. Palubní počítač na jejich základě vyhodnotil horizontální rychlost pohybu. Údaje o horizontální a vertikální rychlosti byly později brány do úvahy při spuštění raketových motorů. Sonda začala vysílat signály v pásmu UHF na družici Mars Global Surveyor (MGS), která právě prolélala nad místem přistání. Jako anténa sloužilo stále zadní víko aparátu. Spojení s MGS bylo možné až do 04:42 UT, kdy družice zmizela za obzorem. Vysílání tónových informací přímo k Zemi přebral vysílač v pásmu X přímo na roveru.
Do přistání již zbývalo jen málo času, když se naplnil hrozen airbagů. Pro ně právě (a pro zažehnutí retroraket) bylo vytvořeno místo podvěšením přistávacího modulu na laně. Ve výšce asi 100 m se zažehly tři brzdící rakety, které způsobily, že 15 m nad zemí byla prakticky vynulována svislá složka rychlosti a v tento okamžik 3 s před dopadem byl přeseknut závěs aparátu a ten volným pádem narazil na povrch. Spirit zabalený do airbagů několikrát poskočil do výšky a po několika převaleních (až do 1 km) se konečně zastavil ve 04:45 UT. Během divokého poskakování po povrchu se nevysílaly dohodnuté signály, sonda předávala jenom nosnou vlnu.

Zhruba 4 minuty po zastavení obnovil rover podle plánu vysílání tónů v pásmu X, a to v případě, že dosedl v ideální poloze s anténou nahoře. Vysílání mělo trvat 150 s. Pokud by zastavil "vzhůru nohama", měl k dispozici druhou anténu na bočním křídle přistávacího aparátu. Ta by byla použita za další tři minuty a vysílání mělo pokračovat opět 150 s. MGS signály modulu z povrchu skutečně zachytil a potvrdil přistání. V řídícím středisku JPL propukla bouře nadšení.
Bezprostředně po přistání byla zahájena série rozklápěcích operací trvajících minimálně 80 min. Nejprve se vypustily airbagy, potom, podle polohy modulu na povrchu se rozklopila křídla přistávacího aparátu a nakonec se vysunul kamerový stožár. Další možnost předat signály, tentokrát přes družici 2001 Mars Odyssey, nastala v tomto období a trvala asi 15 min. Družice předala první data z Marsu (včetně prvního panoramatického snímku) mezi 07:00 a 08:00 UT k Zemi. Po průletu družice 2001 Mars Odyssey sonda zahájila "noční odpočinek".

Následující průběh letu