Nevíme, jaký byl rok 2019 pro vás, ale pro sondu InSight na Marsu byl minimálně rozporuplný. Zařízení, které se na povrch planety dostalo na konci listopadu 2018, si prvních několik měsíců plnilo své povinnosti na 100 procent, byť provoz sond na jiné planetě stále ještě není úplně rutinní záležitost. Pak se ovšem ukázaly nečekané problémy jednoho z nejdůležitějších zařízení sondy InSight, vrtného zařízení známého jako Krtek (Mole). Psali jsme o nich v našem podzimínm článku, přesto si je raději připomeňme.
Krtek, oficiálně nazývaný HP3 (název vzniklý z výrazu „Heat Flow and Physical Properties Package“), je v podstatě vibrační vrták o délce zhruba 40 centimetrů. Vznikl v Evropě, jde o nástroj postavený pod dohledem agentury ESA a jeho jádro tvoří elektromotor, který pohání kladívko, jež by mělo svými příklepy zařízení postupně dostat pod povrch. Jedním úderem by se měl posunout řádově o desetiny milimetru.
Sonda InSight v konfiguraci, jak bude pracovat na povrchu Marsu. Všimněte si roztažených solárních panelů a dosud uloženého ochranného pouzdra se seismometry.
Měl by doputovat do hloubky zhruba pěti metrů a přesně změřit teplotu marsovské horniny v různých hloubkách. To poskytne geologům spoustu informací o jejích vlastnostech a planetě samotné. Velmi podobný experiment se prováděl na Měsíci v rámci letu Apollo 15, kde se musel vrt několikrát opakovat, než se podařilo dosáhnout cílové hloubky (nakonec zhruba 2,4 metru).
Ale na Měsíci byli lidé, kteří mohli vrták přenést a začít jinde. InSight nic takového nezvládne, a tak musí být od začátku stoprocentní. Konstruktéři proto Krtek postavili jako velmi robustní zařízení s dlouhou životností, které by si mělo poradit se širokým spektrem podkladů.
V březnu 2019 se dostal do hloubky zhruba 30 centimetrů, ale tam se zastavil. Zřejmě proto, že stěny vyvrtaného otvoru nebyly dostatečně pevné. Místo hlubokého a úzkého „tunelu“ postupně vznikal důlek, ve kterém Krtek neudržel směr vrtání. Pouze ho dále rozšiřoval. Experiment se tak ocitl ve slepé uličce. Od března do října 2019 se tedy „nevrtalo“, a probíhalo pouze testování možných řešení nečekaného problému.
Nakonec bylo zvoleno jednoduché řešení: Krtka pomůže udržet v otvoru lopatka na konci robotického ramene InSight. Tření mělo pomoci „vrták“ stabilizovat a udržet na místě. Postup se osvědčil, Krtek během října pomalu zmizel pod povrchem prakticky celý. Vedení letu ho přestalo přidržovat lopatkou ramene, aby nedošlo k poškození kabelů, které z vrtáku vedou k sondě a zajišťují přenos dat. Místo toho tlačili na povrch Marsu v blízkosti vrtáku v naději, že se tlak přenese i na Krtka.
Na výsledky experimentu se nemuselo čekat dlouho. Dne 27. října NASA oznámila, že Krtek během další předem naprogramované fáze vrtání přestal postupovat vpřed, dále pod povrch, a místo toho začal couvat. Během několika desítek úderů se vrták z velké části dostal znovu zpět nad povrch.
Externí obrázek
Náprava
Situace byla velmi prekérní, ovšem zřejmě se ji podařilo do značné míry napravit. Jak ukazují nové záběry z InSight, Krtek se z velké části vrátil znovu pod povrch. Pomohl starý trik s přidržením pomocí lopatky.
Tempo postupu není vůbec nijak rychlé, ale naopak velmi opatrné – rozestupy mezi vrtáním se zvýšily ze tří marsovských dní na sedm. Mezi 7. a 14. prosincem sonda postoupila do Marsu o 65 milimetrů (připomínáme, že otvor má „cílovou“ hloubku pět metrů.) Před Vánocemi byl Krtek pod povrchem znovu již téměř celý a situace se znovu blížila bodu, kdy je nebezpečné vrták přidržovat lopatkou, aby nedošlo k poškození kabelů z něj vedoucích.
Digging a little deeper -
The mole has moved further down. With help from @NASAJPL and @DLR_en, my latest efforts to help the heat probe seem to be working. More digging to come. https://t.co/JumZaqAecY
Vrtání nebude přes svátky pokračovat, tým se k němu chce vrátit až v novém roce. Až Krtek znovu zmizí pod povrchem, mají v záloze hned několik nových „triků“ s lopatkou, které chtějí vyzkoušet. Jejich základem je stále snad zmenšit odskok třením či udusáváním půdy. Podle blogového příspěvku zveřejněného 23. prosince se možná dokonce pokusí Krtka do země o několik metrů doslova zatlačit.
Dodejme, že byť vrták nyní vstupuje do půdy pod poměrně velkým úhlem, to není (nebo spíše neměl by být) žádný problém. Pod zemí by se měl bez problémů narovnat do vertikální polohy – pokud tedy Mars znovu nepřekvapí.
Riziko „vypadnutí“ Krtka z otvoru není ovšem stále nulové. Jak můžete vidět na obrázku sondy z jejího 380. dne, sonda se při práci stále občas pohybujeme směrem ven z otvoru. Je to vidět na samém konci následující animace:
InSight sol 380 Instrument Deployment Camera. Another round of drilling showing progress at the start with a small jump backward right at the end of the sequence.
Mars is starting to make me grumpy. https://t.co/rqmdQS4z5X
Jak se dalo očekávat, příčinu samotného problému se odstranit nepodařilo. Což se dalo očekávat, protože souvisí nejspíše jednoduše s podmínkami na Marsu, které jen tak nepředěláme. Co je přesně příčinou, se NASA ani spolupracující agentury neodvažují definitivně říci. Spekulovalo se, že nejspíše půjde o souběh několika okolností, od tvrdosti horniny možná až po vliv řídké atmosféry Marsu, o jejímž možném vlivu jsme psali v minulém článku.
Vedoucí řídícího střediska Krtka Tilman Spohn ve svém blogovém příspěvku nyní ovšem odhaduje, že on osobně na základě nových informací za hlavní příčinu označuje přítomnost jemného písku v otvoru. Odhaduje, že povrch je sice pokrytý pevnou „krustou“, mohli bychom říci, ale ta má tloušťku zhruba jen 20 centimetrů. Pod ní pak leží nejspíše vrstva písku, který za určitých okolností začne zasypávat otvor rychleji, než Krtek dokáže vrtat. Vrták při každém úderu kousek odskočí vzhůru, na vzniklé místo se nasype písek, vrták při dalším úderu poodskočí o něco výše a tak dále a tak dokola.
Jediným řešením je přizpůsobit se okolnostem a pracovat tak, aby nehrozilo, že zařízení z otvoru zcela vypadne. Protože neexistuje způsob, jak ho dostat zpátky, znamenalo by to konec jeho působení, a sonda InSight by nesplnila jeden ze svých zcela základních cílů.
Mars je příliš daleko na to, aby se Krtek dal ovládat v reálném čase, zpoždění signálu se pohybuje od tří do 22 minut podle toho, v jakém vzájemném postavení naše planety jsou. (Když jsme v nejvzdálenějším bodě od sebe, komunikaci ještě komplikuje Slunce, které je doslova v cestě.) Zařízení se tedy například může programovat na kratší pracovní cykly s menším počtem úderů (možná méně údery za minutu?), aby se nestalo, že z díry zcela „vyskočí“. Inženýři a technici, kteří mají sondu na starosti, si tedy i po Vánocích rozhodně budou mít s čím hrát.
