Polsko-niemiecki Kret na Marsie
18 grudnia 2018
Gdy rozbrzmiały słowa „touchdown confirmed”, w centrum kontroli lotów laboratorium napędu odrzutowego JPL (Jet Propulsion Laboratory) w Pasadenie koło Los Angeles i w centrali firmy Lockheed Martin Space w Denver wybuchła euforia. Sonda wylądowała i działa. Radość była kompletna, gdy na Ziemię dotarło pierwsze zdjęcie z Marsa.
Wraz z kontrolerami z Pasadeny cieszyli się współpracownicy szeregu instytutów badawczych i firm z Belgii, Szwajcarii, Austrii, Wielkiej Brytanii, Hiszpanii, Japonii i Kanady. A zwłaszcza z Francji i Niemiec, skąd pochodziły dwa z trzech głównych instrumentów badawczych. I z Polski, która partycypowała w projekcie niemieckim.
Miniaturki flag każdego z tych państw znalazły się na Marsie – obok kilka razy większej amerykańskiej. To pierwszy taki przypadek. Do tej pory Amerykanie umieszczali na statkach kosmicznych tylko swoje gwiazdki i pasy.
Chwile niepewności
Nazwę misji – InSight – można tłumaczyć jako „zrozumienie”, „znajomość”, ale także „wgląd”, czy „olśnienie”. Jak jednak zazwyczaj w takich wypadkach bywa, jest to tylko elegancki skrót mniej atrakcyjnej nazwy określającej cel misji: Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport – penetrację (marsjańskiego) wnętrza wykorzystującej badania sejsmiczne, geodezję i transport ciepła.
Sukces wcale jednak nie był gwarantowany. Na 17 dotychczas podjętych prób wysłania lądowników na Czerwoną Planetę dziesięć zakończyło się porażką. Dwa razy nie udało się nawet opuścić orbity Ziemi, a jeden z lądowników zamilkł na zawsze w 20 sekund po szczęśliwym – jak się wydawało – lądowaniu. Być może przewrócił go podmuch marsjańskiego wiatru.
Do optymizmu skłaniał jednak fakt, że tylko dwie z pechowych misji realizowali Amerykanie. Natomiast wszystkie udane lądowania na Marsie były dziełami agencji NASA.
SEIS, RISE…
Na pokładzie sondy zostały zainstalowane trzy instrumenty badawcze. Pierwszy to SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) – sejsmometr do pomiaru siły trzęsień Marsa, a przynajmniej drgań jego skorupy, czy to spowodowanych działalnością tektoniczną, czy uderzeniami meteorytów, czy wreszcie wpływami marsjańskiej pogody. Przyrząd zaprojektowany przez Paryski Instytut Fizyki Ziemi (Institut de Physique du Globe de Paris) powstał we współpracy z partnerami z Niemiec, Szwajcarii, Wielkiej Brytanii i USA.
Drugim jest RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) zbudowany przez JPL z Pasadeny – twórcę całej sondy. Jego celem jest precyzyjny pomiar drobnych wahań rotacji Marsa przy użyciu mikrofalowego pasma X, wykorzystywanego na Ziemi przez wojskowe radary.
…i HP³, czyli Kret
Polaków i Niemców najbardziej jednak interesował przyrząd HP³ (Heat Flow and Physical Properties Package). Zaprojektowała go bowiem niemiecka agencja kosmiczna DLR (Deutsches Zentrum fuer Luft- und Raumfahrt), a jedną z jego najważniejszych części wykonała warszawska firmy Astronika, wraz z Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk (CBK) i kilkoma innymi kooperantami.
Naukowcy z DLR nazwali swoje urządzenie Kretem, bo ma się ono wbić na pięć metrów pod powierzchnię Marsa i pociągnąć za sobą łańcuszek czujników rejestrujących zmiany temperatury i innych parametrów fizycznych.
HP³ i SEIS mają dostarczyć odpowiedzi na nurtujące naukowców pytania, jak zbudowane jest wnętrze planety, jaka jest wielkość, skład i stan fizyczny (płynny czy stały) jej jądra, jaki skład i strukturę ma otaczającego je płaszcz oraz jaka jest grubość i struktura marsjańskiej skorupy. Projekt francuski zbada ponadto, czy Mars jest jeszcze aktywny tektonicznie oraz zmierzy częstość uderzeń meteorytów w jego powierzchnię.
Nie tylko Astronika
Kret został zaprojektowany i powstał w Niemczech. Element kluczowy dla powodzenia jego misji – mechanizm młotkujący, który ma wbić to urządzenie na głębokość pięciu metrów pod powierzchnię Marsa – został zaprojektowany i skonstruowany przez Astronikę, „bodajże jedyną firmę na świecie, która potrafi coś takiego zrobić” - jak twierdzi doradca jej zarządu Damian Szczerbaty. Silnik dostarczyła zaś szwajcarska spółka Maxon Motor z Sachseln w kantonie Obwalden. Obie firmy działały na zlecenie i za pieniądze DLR.
Bo w tego rodzaju projektach wykonanie poszczególnych elementów zleca się tym, którzy najlepiej się na tym znają. Celem jest jak najwyższa niezawodność. Nawet drobna usterka mogłaby przecież unieruchomić całą misję, która kosztowała niemal miliard dolarów.
Dlatego także „mechaniczne serce Kreta”, które ma wbić HP³ na pięć metrów pod marsjańską powierzchnię, nie jest jedynie dziełem Astroniki. Większość części kosmicznego „młotka” powstała w CBK, sprężyny wykonała warszawska firma Towes, elementy tytanowe były spawane w gliwickim Instytucie Spawalnictwa, powierzchnie części składowych zostały utwardzone metodą azotowania plazmowego na Politechnice Warszawskiej, a uodpornione na ścieranie powłoki z dwusiarczku molibdenu na Politechnice Łódzkiej. To wszystko zostało przebadane przez warszawski Instytut Lotnictwa na skaningowym mikroskopie elektronowym i tomografie rentgenowskim oraz poskładane w Astronice.
Znakomita współpraca
– Współpraca z CBK i z firmą Astronika jest znakomita – mówi w rozmowie z Deutsche Welle prof. Tilman Spohn, kierujący projektem HP³. I natychmiast wymienia z nazwiska trzech zaprzyjaźnionych kolegów: prof. Marka Banaszkiewicza z CBK, dra Jerzego Grygorczuka i Łukasza Wiśniewskiego z Astroniki. Współpracował z nimi już przy podobnym projekcie MUPUS, zrealizowanym w ramach misji sondy Rosetta podczas lądowania na komecie 67P/Churyumov-Gerasimenko w 2016 roku.
– Planujemy dalszą współpracę w przyszłych misjach, za które będzie jednak odpowiadać mój kolega Matthias Grott – dodaje.
Damian Szczerbaty podkreśla z kolei znaczenie współpracy z niemiecką agencją kosmiczną: – Gdyby nie DLR i prof. Spohn, to oczywiście nie byłoby naszego udziału w tej misji – podkreśla w rozmowie z Deutsche Welle.
Entuzjazm mediów
Tymczasem w wielu polskich mediach zarówno przed, jak i po lądowaniu na Marsie pojawiały się entuzjastyczne informacje o „polskim Krecie”: – To uproszczenie zrównujące Kreta i zainstalowany w nim nasz mechanizm wbijający faktycznie daje się nam we znaki – przyznaje Szczerbaty. – Za każdym razem to tłumaczymy, ale medialne nagłówki rządzą się chyba jednak trochę innymi prawami.
Jednak w listopadowych artykułach o lądowaniu sondy InSight na Marsie mimo nagłówków o „polskim Krecie” znaleźć można było więcej informacji o tym, że polski jest jedynie mechanizm młotkujący, a nie cały instrument, niż w tekstach z maja, kiedy InSight dopiero rozpoczynał swą podróż ku Czerwonej Planecie.
Czekanie na pełny sukces
Z kolei w doniesieniach niemieckich mediów o lądowaniu sondy na Marsie z reguły nie znalazły się żadne wzmianki o Polsce, Astronice czy CBK. Jednym z nielicznych wyjątków jest niemieckojęzyczny serwis Deutsche Welle.
Od końca listopada InSight stoi pewnie na marsjańskim gruncie i robi zdjęcia okolicy. Jednak zarówno Kret, jak i francuski sejsmometr wciąż jeszcze znajdują się na jego platformie. O pełnym sukcesie misji będzie można mówić dopiero wtedy, gdy wysięgnik sondy zdejmie je stamtąd i umieści na powierzchni, a sam Kret dołoży tych pięć metrów do 485 milionów kilometrów przebytych przez InSight z Ziemi na Marsa w głąb planety. I gdy oba instrumenty zaczną wysyłać swoje pomiary do Pasadeny.