Pierwsze trzy dekady (1965-1996) eksploracji Marsa polegały na regularnych wyprawach na Czerwoną Planetę, uzależnionych od okna startowego, które przypada raz na 26 miesięcy. Kilka pierwszych misji przebiegało następująco: parę godzin szybkiego przelotu, miesiące obserwacji przez satelity, zwieńczone najdłuższą ciągłą obserwacją przez lądownik trwającą 6 lat. Dnia 4 lipca 1997 r. nastała nowa era w zmechanizowanej naukowej obserwacji Marsa. W tym czasie zawsze przeprowadzana była co najmniej jedna misja, na powierzchni lub na orbicie. Dzisiaj nieustannie naszą wiedzę na temat Czerwonej Planety wzbogaca 13 międzynarodowych misji komicznych – jeden lądownik, osiem satelitów, trzy łaziki oraz jeden helikopter.
Podsumowanie ostatnich 25 lat nieustannych zmechanizowanych badań Marsa.
Pierwsza faza eksploracji Marsa składała się raczej z porażek niż z sukcesów. Z 26 prób dostania się na Marsa w latach 1960-1996 tylko 12 zakończyło się częściowym lub całkowitym sukcesem. Od 1960 do 1969 roku Związek Radziecki podjął próbę wysłania ośmiu misji na Marsa. Tylko dwie z nich – Mars 1 i Zond 2 – doleciały do przestrzeni międzyplanetarnej i na długo, zanim dotarły na Marsa, kontrolerzy stracili z nimi kontakt. Pierwsza udana marsjańska misja – Mariner 4 – zaskoczyła wielu naukowców, gdy podczas przelotu 14 lipca 1965 r. wysłała ona 22 czarno-białe ujęcia, ukazujące teren podobny do księżycowego, pozornie niweczący nadzieje na potencjalnie nadającą się do zamieszkania planetę. Mniej znana, bliźniacza misja Marinera 4 – Mariner 3 – przez uszkodzoną owiewkę ładunku użytecznego, uniemożliwiającą panelom słonecznym rozłożenie się, przegrała w wyścigu o bycie pierwszą misją eksplorującą Czerwoną Planetę. Owa porażka, wraz z serią nieudanych radzieckich misji, skłoniła inżyniera Johna R. Casaniego z Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA do wymyślenia dla żartu Wielkiego Galaktycznego Upiora: mitycznego kosmicznego potwora polującego na niczego niepodejrzewające statki w drodze na Marsa. W 1969 r., gdy Mariner 7 zbliżył się do planety, centrum kontroli misji nagle straciło z nim kontakt. Z początku prześmiewczo obawiali się ataku upiora, jednak sonda wznowiła łączność i ukończyła misję pomyślnie, tak samo jak Mariner 6.
Najwyższej jakości zdjęcie przesłane przez Marinera 4 podczas przelotu wokół Marsa w lipcu 1965 r.
Radziecki Mars 1 ucichł podczas swojej drogi na Marsa.
Courtesy JPL/Erik ConwayKreatywne przedstawienie Wielkiego Galaktycznego Upiora.
Mariner 7, niedoszła ofiara Wielkiego Galaktycznego Upiora.
Pierwsze kolorowe zdjęcie powierzchni Marsa, przesłane przez lądownik Viking 1 w lipcu 1976 r.
Ogólna mapa Marsa stworzona z ujęć przesłanych przez Marinera 9 w 1972 r.
Lata siedemdziesiąte były trochę bardziej przychylne Związkowi Radzieckiemu. Sześć z siedmiu ich misji osiągnęło częściowy sukces seriami przelotów, satelitów i lądowników. W 1971 r. amerykański plan, aby wysłać dwie sondy w celu szczegółowego zmapowania powierzchni planety, zakończył się fiaskiem, gdy Mariner 8 padł ofiarą nieudanego startu. Jednak 13 listopada Mariner 9 został pierwszą sondą orbitującą obcą planetę. Kontynuował badania do października 1972 r., uwieczniwszy 85% planety w jakości wystarczającej, aby naukowcy wyznaczyli lądowiska dla dwóch kolejnych sond – Viking 1 i Viking 2 – które wylądowały na Marsie latem 1976 r. Każdy Viking składał się z satelity i orbitera, przy czym ten drugi wyposażony był w zaawansowany sprzęt szukający oznak życia na Czerwonej Planecie. Chociaż wyniki tych eksperymentów pozostają niejednoznaczne, wszystkie misje Viking funkcjonowały po upływie czasu eksploatacji, przeprowadzając pierwsze szczegółowe badania powierzchni Marsa.
courtesy IKIOstatnie ujęcie księżyca Fobos wysłane przez Fobos 2 w 1989 r.
Ilustracja Mars Observer przedstawiająca, jak sonda wyglądałaby na orbicie.
Po zakończeniu działalności Vikingów nastąpiła sześcioletnia przerwa w eksploracji Marsa. Kiedy próby wznowiono, Wielki Galaktyczny Upiór dał odczuć swoją obecność. W lipcu 1988 r. Związek Radziecki wystrzelił dwie misje nazwane Fobos 1 i 2 na orbitę Marsa oraz rozmieścił lądowniki i zbiornik na większym księżycu planety – Fobosie. Kontrola misji straciła kontakt z Fobosem 1 drugiego września, gdy nadal był w drodze na Marsa, przez błędną komendę wysłaną do sondy. Fobos 2 pomyślnie dotarł na orbitę marsjańską 29 stycznia 1989 r. i zwrócił 37 szczegółowych zdjęć Fobosa, uchwyciwszy 80% księżyca. Krótko przed umieszczeniem lądownika i zbiornika, główny komputer na pokładzie Fobosa 2 zawiódł i misja zakończyła się przedwcześnie 27 marca. W 1992 r. NASA wystrzeliła sondę Mars Observer, pierwszą misję na Marsa od czasu Voyagerów. Kontrola misji straciła z nią kontakt trzy dni przed planowanym dotarciem na orbitę, mianowicie 24 sierpnia 1993 r. Inżynierowie uważają, że wadliwy zawór spowodował nagromadzenie paliwa i utlenionych oparów, które eksplodowały, gdy silnik rakiety nośnej zapalił się, aby skorygować kurs. Mars 98 – ostatnia rosyjska próba aby dotrzeć na Marsa w latach dziewięćdziesiątych – wystartowała 16 listopada 1996 r. Zawierała ambitny sprzęt do badania marsjańskiej atmosfery, powierzchni i okolic, w którego skład wchodził orbiter, dwa małe lądowniki oraz dwa penetratory. Niepowodzenie włączenia się ostatniego stopnia rakiety spowodowało zatrzymanie się rakiety na niskiej orbicie okołoziemskiej i, po krótkim czasie, ponowne wejście w ziemską atmosferę.
1997 r. – łazik Sojourner przed odłączeniem od lądownika z widocznymi opróżnionymi poduszkami powietrznymi.
Ujęcie sondy Mars Global Surveyor.
Nowa era w kontynuowaniu eksploracji Marsa zaczęła się wraz z miękkim lądowaniem Mars Pathfindera 4 lipca 1997 r., pierwszego lądowania od 21 lat. Od tego dnia co najmniej jedna misja bada Marsa na jego powierzchni bądź orbicie. Przez większość tego 25-letniego okresu liczne misje przeprowadzały koordynowane badania w celu lepszego zrozumienia Czerwonej Planety. Design tej misji pełnił funkcję pokazania postępu technologicznego. Pathfinder umieścił na Marsie dziesięciokilogramowy łazik Sojourner, pierwszy kołowy pojazd na tej planecie. Po raz pierwszy w historii misji planetarnych dane, w szczególności zdjęcia z Marsa, zostały opublikowane w nowym medium – Internecie. Pathfinder zakończył działalność 27 września 1997 r., jednak do tego czasu Mars Global Surveyor (MGS) dotarł na Czerwoną Planetę, wchodząc na eliptyczną orbitę wokół Marsa 16 września. Działał na orbicie ponad 9 lat, przeprowadzając swoją główną misję – mapowanie – zwracając ponad 240 tys. ujęć Marsa oraz wspierając łaziki Spirit i Opportunity po ich przybyciu na powierzchnię planety w styczniu 2004 r.
courtesy Japan Aerospace Exploration AgencyIlustracja japońskiego Nozomi przedstawiająca, jak sonda wyglądałaby na orbicie.
Ilustracja Mars Climate Orbiter przedstawiająca, jak sonda wyglądałaby na orbicie.
Ilustracja Mars Polar Landera przedstawiająca, jak lądownik wyglądałby na biegunie południowym Marsa.
Wielki Galaktyczny Upiór dał o sobie znać ponownie, na szczęście już po raz ostatni, w 1999 roku. Japoński Nozomi planowo miał dotrzeć na orbitę Marsa w październiku, aby zbadać atmosferę planety. Nadmierne zużycie paliwa w wcześniejszych fazach misji spowodowało, że zabrakło go do obrania prawidłowego toru lotu. W efekcie sonda przeleciała obok Marsa 14 grudnia 2003. Ponowne próby dostania się na Marsa przez NASA były realizowane przez Mars Climate Orbiter (MCO), który miał za zadanie w sposób szczegółowy badać atmosferę Marsa, oraz Mars Polar Lander, przeznaczony do szukania wody w stanie stałym w okolicach bieguna południowego planety. Kontrola straciła kontakt z misją 23 września 1999 roku 49 sekund wcześniej, niż planowano, kiedy to orbiter miał wykonać manewr umieszczający na orbicie. Pomylenie jednostek imperialnych i metrycznych w systemie nawigacji MCO skutkowało wejściem zbyt nisko w atmosferę marsjańską podczas procedury wchodzenia na orbitę. Kontrola misji nigdy nie odzyskała kontaktu z sondą; spaliła się ona w atmosferze lub odbiła się od niej. Mars Polar Lander dotarł na Marsa 3 grudnia. Miał miękko wylądować na obszarze okołobiegunowym, a dodatkowo umieścić tam dwa identyczne penetratory nazwane Deep Space 2A i 2B, które zbadać miały skład pod powierzchnią planety na głębokości jednego metra. Gdy MPL zakończył podróż i rozpoczął wejście w atmosferę, zniżanie i lądowanie, wszelki kontakt urwał się. Po przewidywanym wylądowaniu, kontrola wciąż nie mogła odnowić łączności. Uważa się, że MPL rozbił się o powierzchnię. Również nie udało się nawiązać kontaktu z dwoma penetratorami po tym, jak weszły w atmosferę.
courtesy European Space AgencyZilustrowanie europejskiego Mars Express na orbicie.
Przedstawienie Mars Odyssey na orbicie Marsa.
Nowe tysiąclecie ujrzało przybycie, jak się okazało, dwóch najdłużej działających marsjańskich sond kosmicznych. Mars Odyssey dołączył do MGS 21 października 2001 roku. Po osiągnięciu orbity docelowej przez hamowanie atmosferyczne, Mars Odyssey rozpoczął swoją główną misję: sfotografowanie powierzchni Marsa. Pomógł też w szukaniu odpowiednich miejsc do lądowania dla przyszłych łazików i lądowników, scharakteryzowaniu powierzchni i składu chemicznego atmosfery planety. Służył też jako przekaźnik dla łazików i lądowników, gdy te dotarły i działały na powierzchni Marsa. Do 2008 r. misje zmapowały zasoby wodne pod powierzchnią Marsa; odkrycia potwierdziły późniejsze lądowniki. Mars Odyssey pozostaje w dobrej kondycji, kontrola przewiduje kontynuację pracy do przynajmniej 2025 r. Pierwsza misja na Marsa Europejskiej Agencji Kosmicznej – Mars Express – pomyślnie weszła na orbitę Marsa 25 grudnia 2003 r. i działa do dzisiaj. Beangle 2, łazik, którego wysłał w kierunku powierzchnii Marsa sześć dni przed wejściem na orbitę – nie miał tyle szczęścia. Zdawało się, że wylądował bezpiecznie, jednak dwa z czterech jego paneli słonecznych nie rozłożyły się, blokując jego antenę komunikacyjną.
Ilustracja przedstawia Mars Exploration Rover na powierzchni Marsa.
Ilustracja Mars Reconnaissance Orbiter na orbicie wokół Marsa.
Bazując na doświadczeniach z łazikiem Sojourner, NASA wysłało parę bardziej zaawansowanych Mars Exploration Rovers. Przybywszy na miejsce w styczniu 2004 r., łaziki Spirit i Opportunity oba znacznie przekroczyły swój przewidywany 90-dniowy czas eksploatacji. Spirit badał krater Gusiew przez 2208 marsjańskich dni, czyli 2249 ziemskich dni, zanim zakończył działanie 22 marca 2010, przebywszy 4,8 mil zamiast planowanych 0,4 mili. Z kolei Opportunity spędził 5110 dni marsjańskich (5250 ziemskich), czyli ponad 14 lat – przejeżdżając 28,06 mili na Meridiani Planum, zanim burza piaskowa zakończyła jego misję 10 czerwca 2018 r. Następną misją, która dotarła na Czerwoną Planetę, był Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), umieszczony na orbicie 10 marca 2006 r., dołączając do trzech innych orbiterów. Kontynuuje swoją misję, aby badać geologię oraz klimat Marsa, zobrazować powierzchnię, aby umożliwić naukowcom wybór przyszłych miejsc lądowania i zapewnić przekaźniki komunikacyjne (Communication Relay) lądownikom i łazikom na powierzchni.
Panoramiczne ujęcie miejsca lądowania w pobliżu lądownika Phoenix w 2008 r.
Phoenix, lądownik przeznaczony do badań obszarów okołobiegunowych, wylądował na biegunie północnym 25 maja 2008 r., co czyni go najbardziej wysuniętym na północ pojazdem na Czerwonej Planecie. Cele Phoenixa obejmowały szukanie dowodów na występowanie wody w formie lodu, a tym samym dowodów na to, że w przeszłości na Marsie występowały warunki umożliwiające życie. Odnalazł bezpośrednie dowody na występowanie lodu, potwierdzając obserwacje z orbity wykonane przez Mars Odyssey, jednak pozostawił bez odpowiedzi pytanie, czy Mars mógł być w przeszłości zamieszkany przez jakiekolwiek formy życia. Phoenix działał do 2 listopada, 67 marsjańskich dni krócej niż zakładano, padłszy ofiarą nadchodzącej marsjańskiej zimy, ekstremalnie niskich temperatur i ograniczonej ilości energii słonecznej napędzającej lądownik.
Curiosity na Aeolis Mons w 2021 r.
Widok wzgórz poprzedzających Aeolis Mons z Curiosity, rok 2015.
Bliski jest kres ambitnych, wspólnych starań rosyjsko-chińskich, aby wysłać orbitery oraz zebrać i przesłać na Ziemię próbki z księżyca Marsa, Fobosa. Zbudowana przez Rosjan sonda Fobos-Grunt, w tym orbiter, lądownik, pojazd zwracający próbki, niosła także chiński orbiter Yinghuo-1. Po udanym starcie oraz umieszczeniu na niskiej orbicie okołoziemskiej, silniki, które miały wysłać sondę na Marsa, nie zadziałały. Zostawszy na niskiej orbicie, Fobos-Grunt niekontrolowanie wszedł w atmosferę i wylądował w Oceanie Spokojnym 15 stycznia 2012 r. Korzystając z tego samego okna startowego, NASA Mars Science Laboratory wystartował 26 listopada 2011 r. Wylądował w kraterze Gale 6 sierpnia 2012 r, dostarczając łazik Curiosity, który miał za zadanie szukać dowodów występowania wody. Niedawno obchodził swoją 10. rocznicę pobytu na Marsie. Curiosity nadal, opierając się na wcześniejszych odkryciach, udowadnia, iż woda w stanie ciekłym znajdowała się niegdyś Marsie. Łazik przebył 29 km z dna krateru i wzniósł się na wysokość ponad 600 metrów na Aeolis Mons, wywierciwszy 35 skał, by badać ich wewnętrzną budowę. Wykonał tysiące zdjęć, nie tylko marsjańskiego krajobrazu, ale też ciał niebieskich. Jego misja trwa do dziś.
Ilustracja MAVEN na orbicie Marsa.
Courtesy of ISROPrzedstawienie pierwszej indyjskiej międzyplanetarnej misji – Mars Orbiter Mission (Mangalyaan) – na Czerwonej Planecie.
Dwa nowe orbitery dotarły na Marsa w 2014 r. Pierwszy z nich – amerykański Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) – przybył na orbitę 22 września, zaczynając swoje badania dotyczące strat gazów z atmosfery Marsa, aby dowiedzieć się o historii jego klimatu. Dwa dni później pierwsza misja międzyplanetarna Indii, Mangalyaan Mars Orbiter Mission, weszła na orbitę. Pomimo że była to głównie misja demonstrująca technologię, Mangalyaan przyniosła ze sobą szereg instrumentów naukowych, by uchwycić powierzchnię Marsa w świetle widzialnym, jak również w podczerwieni oraz badać atmosferę planety.
Image credit: Courtesy ESA.Ilustracja ExoMars 2016 Trace Gas Orbiter powstałego przy współpracy Europejskiej Agencji Kosmicznej z Roskosmos po wysłaniu lądownika Schiaparelli.
Zdjęcie lądownika InSight na powierzchni Marsa w grudniu 2018 r., ukazujące już gromadzący się pył, w zestawieniu z ostatnim zdjęciem zrobionym w kwietniu
2022 r., na którym widać lądownik w całości pokryty pyłem.
ExoMars 2016 Trace Gas Orbiter (TGO) znalazł się na orbicie 19 października 2016 r., zaczynając tym samym swoją misję, mającą na celu lepsze zrozumienie właściwości gazów śladowych w atmosferze marsjańskiej, takich jak metan, które mogłyby wskazywać na oznaki życia. Łazik Schiaparelli Entry, Descent and Landing Demonstrator Module (EMD) wysłany przez TGO trzy dni wcześniej, nie miał takiego miękkiego lądowania przez przedwczesne rozłożenie spadochronu. Przed utraceniem EDM, przekazał on 300 MB telemetrii podczas zejścia. Orbitalna misja naukowa TGO trwa do dzisiaj. Następna misja NASA składała się z lądownika stacjonarnego nazwanego Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport (pol. Eksploracja wnętrza przy użyciu badań sejsmicznych, geodezji i transportu ciepła) – w skrócie InSight. Celem było badanie wnętrza Marsa poprzez użycie sejsmometru i urządzenia do pomiaru strumienia ciepła. Podczas 6,5-miesięcznej podróży na Marsa dwa cubesaty, nazwane Mars Cube One A i B (MarCO-A i B), dołączone do InSight, miały zapewnić przekaźniki komunikacyjne w czasie faz wejścia, zejścia i lądowania 26 listopada 2018 r. Po udanym lądowaniu InSight, MarCO-A i MarCO-B przeleciały obok Marsa na jego orbitę słoneczną. InSight działał bardzo długo, znacznie przekraczając swój przewidywany czas eksploatacji. Podczas misji zarejestrował szereg trzęsień ziemi na Marsie. W 2022 kontrola wyłączyła całą aparaturę z wyjątkiem sejsmometru, gdyż pył zebrany na panelach słonecznych lądownika znacznie zmniejszył dostępność energii.
courtesy CNSATianwen-1, sonda Chińskiej Republiki Ludowej, sfotografowana w drodze na Marsa przez jeden z rozkładanych aparatów.
courtesy CNSAPo lewej – chiński łazik Zhurong po zejściu z lądowiska, uchwycony przez rozkładany aparat do użytku na powierzchni w 2021 r.
courtesy MBRSCIlustracja pierwszej sondy międzyplanetarnej Zjednoczonych Emiratów Arabskich – orbiter Emirati Mars Mission Hope.
Pod koniec lipca 2020 międzynarodowa flota sond wyruszyła na Czerwoną Planetę i dotarła na miejsce w 2021 r. Zjednoczone Emiraty Arabskie wysłały swoją pierwszą międzyplanetarną misję, orbiter Emirati Mars Mission Hope, który przybył na Marsa 9 lutego 2021 r. i kontynuuje misję do dziś. W sierpniu 2022 r., we współpracy z naukowcami pracującymi przy sondzie MAVEN, badacze wydali szczegółowy opis zórz spowodowanych przez wspólne oddziaływanie wiatru słonecznego i górnych warstw marsjańskiej atmosfery. Chińska Republika Ludowa wystrzeliła swoją pierwszą sondę na Marsa, wielce ambitną misję Tianwen-1, składającą się z sześciu oddzielnych elementów: orbitera z dwoma rozkładanymi aparatami, lądownika z rozkładanym zdalnym aparatem i łazika Zhurong. Tianwen-1 osiągnął orbitę Marsa 10 lutego 2021 r. Zaczął uwieczniać powierzchnię w celu znalezienia kandydata na miejsce do lądowania oraz scharakteryzowania atmosfery planety. Dnia 14 maja łazik oddzielił się od orbitera, zaczął fazy wejścia i zejścia, zwieńczając je pomyślnym lądowaniem na Utopia Planita (Równinie Utopii). Osiem dni później łazik Zhurong zjechał z rampy lądownika na powierzchnię, czyniąc Chiny drugim państwem, które pomyślnie umieściło koła na Marsie.
courtesy Ken Kremer/SpaceUpCloseZdjęcie łazika Perseverance z widocznym po lewej helikopterem Ingenuity, krótko po umieszczeniu na powierzchni.
Podczas jednego ze swoich lotów, helikopter Ingenuity uchwycił Perseverance.
Ingenuity sfotografował swój własny cień z wysokości 1,2 m podczas pierwszego lotu testowego.
Trzeci członek floty – amerykański Mars 2020 – dotarł na Marsa 18 lutego 2021 r. Miękko wylądował w kraterze Jezero i dostarczył łazik Perseverance. Pierwszy raz trzy łaziki funkcjonowały na Marsie w tym samym czasie. Najnowszy design łazika pochodzi od jego poprzednika – Curiosity. Posiada nowe instrumenty naukowe, świder rdzeniowy oraz helikopter Ingenuity odłączony 4 kwietnia. Zaprojektowany jako demonstracja najnowszych technologii, Ingenuity odbył swój pierwszy lot w cienkiej marsjańskiej atmosferze 19 kwietnia i po 31 lotach (mianowicie 6 września 2022) znacząco wykroczył poza swój czas eksploatacji. W międzyczasie Perseverance zaczął zbierać kamienie, glebę i próbki powietrza, które przechowuje, aby przekazać je przyszłym misjom, mającym na celu sprowadzić je na Ziemię. W pierwszej demonstracji użycia zasobów na powierzchni innej planety, w ramach eksperymentu Mars Oxygen In-situ Resource Utilization Experiment (MOXIE), otrzymano tlen z powszechnie dostępnego dwutlenku węgla. Powiększona wersja MOXIE mogłaby pewnego dnia wytwarzać tlen dla przyszłych astronautów na Czerwonej Planecie.
Korekta – Matylda Kołomyjec
