19. dubna 2024
Tento týden agentura NASA oznámila změny, které souvisejí s programem MSR (Mars Sample Return), v rámci kterého mají být na Zemi dopraveny vzorky, které na rudé planetě odebírá vozítko Perseverance. Program se prodražuje a doručení vzorků na zemi se oddaluje. NASA se proto obrátila na průmyslové firmy, aby předložily své návrhy na řešení této situace. Tématu jsme se věnovali v tomto článku, ale samotná problematika je mnohem hlubší a komplexnější. Michal Václavík z České kosmické kanceláře, který je aktivním účastníkem odborných jednání o programu MSR, proto v minulých dnech na internetu prezentoval shrnutí, které umožňuje nahlédnout do stavu, ve kterém se MSR nachází. V tomto článku Vám toto shrnutí přinášíme v originální podobě, které jsme pouze doplnili o obrázky.
Světem kosmonautiky nyní rezonujme mise návratu vzorků z Marsu. Téma je to, stejně jako mise samotná, velmi komplikované. Pokusím se nastínit situaci, která je ne vždy dobře v médiích prezentovaná.
Na projektu MSR se podílejí agentury ESA a NASA rovným dílem. Na obrázku vidíte odznáčky věnované evropské části projektu.
Zdroj: https://pbs.twimg.com/
V první řadě je třeba důrazně zmínit, že se jedná o společný projekt NASA a ESA. Poprvé v historii jde ale o spolupráci plně rovnocennou, kdy mise nemá vedoucí agenturu, ke které se „ta druhá“ přidá. To s sebou přináší jak radosti, tak i nové starosti. Program MSR prošel bouřlivým vývojem, přičemž tím posledním bylo odstranění evropského roveru pro posbíraní odebraných vzorků roverem Perseverance. Jeho službu měl nahradit samotný rover Perseverance, případně dva nákladní vrtulníčky á la Ingenuity. Vzorků z Marsu jsme se mohli dočkat v roce 2031 nebo 2033.
Úkoly byly rozdány a začalo se pracovat na jednotlivých částech MSR (respektive na úvodních studiích, návrzích a identifikaci kritických technologií). V loňském roce pak proběhla dvě hodnocení. Nezávislý panel odborníků na žádost NASA provedl zhodnocení proveditelnosti mise a její finanční náročnosti. Druhý bod se ukázal jako absolutně neslučitelný s původním plánem (nyní se bavíme ale pouze o straně NASA). Celkové náklady amerického podílu měly velmi pravděpodobně přesáhnout magickou hranic 10 miliard USD.
Statický zážeh SRM2 – druhého stupně rakety MAV.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Bylo proto po dohodě s ESA přistoupeno ke zhodnocení současné architektury mise s cílem ji udělat levnější pro NASA. Toto zlevnění bylo myšleno ve dvou rovinách. Samozřejmě šlo o snížení absolutních nákladů, ale také udržení ročního rozpočtu programu někde na úrovni okolo 700 milionů USD.
Komise expertů vypracovala celkem 8+1 možných řešení. Připomínám, že základní podoba mise MSR byla následující. Perseverance odebere vzorky a přiblíží se s nimi k místu přistání landeru SRL. Následně měly být tyto z Perseverance robotickým ramenem odebrány. Pomoci měly také dva vrtulníčky, které byly schopné odebrat pouzdra se vzorky odložené na povrch Marsu. Součástí landeru SRL byla dvoustupňová raketa MAV/MLS, která měla vzorky dopravit na oběžnou dráhu okolo Marsu. Tam by na ně již čekala sonda ERO (vypuštěná ještě před SRL), která měla pouzdro se vzorky převzít, uložit do návratového pouzdra a vydat se směrem k Zemi. Následně by pouzdro přistálo v Utahu a bylo převezeno do speciálně postavené budovy k analýze a uskladnění. Mise SRL měla startovat v roce 2028, ERO v roce 2027 a vzorky se měly na Zemi dostat nejpozději v roce 2033.
Trubičky na vzorky z Marsu jsou svými rozměry srovnatelné s laboratorními zkumavkami.
Zdroj: https://maas.museum/
Tato koncepce by si ze strany NASA vyžádala vynaložení velkých prostředků v relativně krátkém čase. To je ten kámen úrazu. Vypracované alternativy samozřejmě jako první rozmělnily jednotlivé kroky do delšího časového období. Proto se nyní, podle jednotlivých architektur, mohou vzorky z Marsu očekávat na Zemi nejdříve v roce 2036. Spíše však až kolem roku 2040.
Šlo by to stále i rychleji, ale to by musela část závazků NASA převzít ESA. A ta na to také nemá prostředky. Mimo delšího časového rámce také došlo na změny technického rázu. Paradoxně si to ale vyžádalo zrobustnění jednotlivých elementů. To se opět propsalo do ceny. Zjednodušeně řečeno musí jednotlivé prvky mise být stavěny tak, aby „počkaly v pořádku“ na ty navazující. A to roky. Tedy je třeba např. vyřešit vyhřívání zrna rakety MAV/MLS, které se v původní verzi vůbec neřešilo.
Možná podoba lander SRL.
Zdroj: https://mars.nasa.gov/
Nově tak jedna z architektur vyžaduje RTG zdroj elektrické energie pro SRL. A vhodného izotopu plutonia zatím není dostatek. Bude navíc potřeba pro jiné již schválené mise, pro které je takový zdroj kriticky důležitý. V některých architekturách došlo také k upuštění např. od dvojice vrtulníčků. V takovém případě by pak vše záviselo pouze na roveru Perseverance. Bude ale v roce 2030+ ještě v provozu? A co když ne. To by opět vedlo ke změně a doplnění o další rover. Třeba o ten evropský, který byl ale před časem ze scénáře vyjmut. Tady z toho cítíte, že rozmělnění mise do delšího časového období sebou nese nebezpečí dalších nemalých nákladů. A to nejsme na konci. Respektive na konci mise jsme. Doprava vzorků k Zemi je zachována, ale i zde lze dnešníma očima ušetřit. Mimo stavby přistávacího pouzdra s několikastupňovou schránkou na vzorky, pro zajištění nejvyšší třídy planetární ochrany, lze na problém jít šalamounsky. Pouzdro bude jednodušší a nebude přistávat z přeletové dráhy na Zemi. Naopak bude navedeno do cislunárního prostoru, kde bude na stabilní oběžné dráze. Tím se vytvoří časový prostor. Nebude třeba ho vyzvednout hned, ale klidně tam roky počká. A to na to, aby se postavila družice, která pouzdro sebere a dopraví bezpečně na Zemi, anebo se o to mohou postarat také astronauti při některé z výprav Artemis.
Sonda ERO bude opravdu hodně velká.
Zdroj: https://www.esa.int/
To se ale samozřejmě nelíbí vědecké komunitě, která chce mít vzorky co nejdříve doma. A teď jsme zpátky u včerejška. Všechna z nabízených řešení aktuálně počítají s dopravou vzorků na konci příští dekády a velkými náklady. NASA proto vyzvala průmysl, aby přišel s inovativními řešeními, jak náklady snížit a také celou realizaci urychlit. Tato snaha ale nemusí uspět. Uvidíme. V každém případě si ESA drží svoji roli, a to zejména ve stavbě sondy ERO, předávacího mechanismu pro vzorky a pozemní laboratoře. Jak to ale celé dopadne, je nyní doslova ve hvězdách.
Toto berte jako velmi, ale opravdu velmi, stručný a zjednodušený pohled na celý problém. Přesto se mi snad podařilo vám podat o něco techničtější a komplexnější pohled, než prezentují sdělovací prostředky. Zároveň jsem se snažil vyvarovat poskytnutí jakýchkoli detailů a rozhodnutí, které by mohly ohrozit jednání s průmyslem a někoho zvýhodnit. Variant je ve hře několik a nové přinese na výzvu NASA i sám průmysl.
Umělecká představa – raketa MAV dopravila na oběžnou dráhu Marsu pouzdro se vzorky hornin a atmosféry.
Zdroj: https://mars.nasa.gov/
Zdroj:
https://twitter.com/
Zdroje obrázků:
https://mars.nasa.gov/system/downloadable_items/47455_PIA25326.jpg
https://pbs.twimg.com/media/F6aWkMvWYAAETX3?format=jpg&name=large
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/gx010011.00_00_03_13.still006.jpg
https://maas.museum/app/uploads/sites/6/2020/07/Sample-Return-Tube-retouched.jpg
https://mars.nasa.gov/layout/msr/images/home/1-sample-retrieval-lander.jpg
https://www.esa.int/…/24532193-1-eng-GB/Earth_Return_Orbiter.jpg
https://mars.nasa.gov/system/resources/detail_files/24766_PIA23500-web.jpg
Rubrika 
Štítky: 
Nahrávání ...
Uf, čakať do roku 2040?
A čo tak radikálne riešenie? Spojiť sa s Čínou? Oni vraj tiež plánujú odobrať vzorky z Marsu.
Teraz by vlastne mohli prskočiť jednu fázu a vyvinúť a hlavne financovať niečo, čo tie vzorky dovezie.
Zcela nereálné. 😉
..mne stale vrta hlavou, kvalita vzoriek po tych 10+ rokoch. Cielom odberu vzoriek bolo dostat co najpovodnejsie, nezvetrane, neposkodene ziarenim a dalsimi zivlami, vyvrtane z jadier kamenov. Viem, ze tie titanove puzdra boli navrhnute aj na ochanu, ale aj tak… po takom dlhom case na povrchu a potom 1++ rok vo vesmire.. budu tak „prevarene“, „prepecene“, „premrznute“, „preziarene“.. bude este mozne vytiahnut z nich nejaku relevantnu informaciu pre hladanie zivota?
Co, proboha, stojí na té přistávací sondě 10 miliard? Udělejte jí ze zlata a ušetříte. To si někdo do nákladů připočítal stavbu jaderné elektrárny nebo letadlové lodě?
Off topic: Trochu mi to připomíná cenu bytů v Praze, které se běžně prodávají za 100 či 150 000/m². To mi hlava nebere. Stavební náklady jsou prý 51 až 59 000/m². Někdo s námi hraje nečistou hru (kulantně řečeno), v Praze a zdá se mi i v kosmonautice
Sny jsou jedna věc, fakta druhá. 😉 Michal ve svém rozboru vysvětlil situaci a důvody spojené se zdražováním projektu, dost podrobně.
Opravdu nic proti Vám nebo Michalovi, věřím, že informujete nejlépe jak umíte. Spíš kroutím očima nad těmi čísly od NASA. Ale možná i NASA kroutí očima a proto vyhlásila tuhle výzvu, aby zjistila skutečné náklady a případně odhalila, kdo jí chce natáhnout
Určitě jsme to nebral jako něco proti mně, nebo Michalovi. Jen jsem to myslel tak, že Michal ve svém rozboru popsal důvody, PROČ ke zdražení došlo a jmenoval konkrétní faktory, které to způsobily. NASA nikdo nechce natáhnout, ale agentura hledá i jiné způsoby, jak se k misi postavit, by to bylo levnější a vzorky dorazily dříve.
„…samotná sonda nestojí nic…“, to jste se zase překlopil do opačného extrému. Přesvědčení že „Všetci kradnú“ prostě nesedí ani u nás, ani v USA. Audit NASA není motivován podezřením, že ji chce někdo „natáhnout“.
Pokud jsem to dobře pochopil, těch 10 mld USD nejsou náklady na stavbu přistávací sondy, ale celkové náklady NASA na MSR. To je dáno tím, že se prostě jedná o náročný projekt.
Zjednodušovat to na „přistávací sondu“ je pak samozřejmě zavádějící.
Tak ano. Ve finále samotná sonda nestojí nic a všemi penězi se platí za práci lidi. Takže konečná otázka je, kolik lidské práce je třeba na uskutečnění této mise? Kdyby hodina práce stála 100 dolarů, předpokládám že lidé musí odpracovat 100 milionů hodin, od těžby surovin, jejich zpracování, dopravu, výrobu všeho až po práci řídícího střediska. To je 60 000 člověkoroků, opravdu na tom dělá po dobu 10 let 6000 lidí? Fakt nevím, jen se mi to zná dost prostřelené.
Nebo na tom dělá 600 lidí a pak si účtují 1000 dolarů na hodinu, což je přestřelené zase někde jinde.
Pokud půjdeme do důsledků, tak těch lidí na tom může dělat mnohem víc než 6000. Stačí započítat všechny zapojené dodavatelské firmy. A úplně nechávám stranou, že platy tvoří jen část potřebných nákladů.
Opravdu jsem zvědav, jak se MSR vyvine. Podle mého laického názoru nejde příliš (jestli vůbec) hýbat se způsobem dopravy vzorků na oběžnou dráhu Marsu. I to předání návratové sondě zůstane. Zda poté vypustí kontejner do atmosféry Země a nebo vyčká na její oběžné dráze už asi není zcela podstatné. Takže rozhodující turbulence se týkají povrchu Marsu. Doufám, že nezvítězí varianta osekaná tak, že by se spoléhalo jen na Perseverance a vzorky v jejích útrobách. To by byl obrovský risk. Po všech těch peripetiích konečně realizovat celý program a během té dlouhé doby mezi (pravděpodobně několika) starty ze Země a přistáním na Marsu by se Perseverance mohla porouchat. Nějaký další plán (vrtulníky, sběrný rover) by měl být asi povinností. Navíc pokud to pojmeme jako „závod o vzorky z Marsu“, Čína při těchto zpožděních není asi zcela ze hry.