W kwietniu 2021 r. kamera łazika marsjańskiego Perseverance NASA zarejestrowała jego maleńkiego kuzyna, robota Ingenuity, unoszącego się nad powierzchnię Czerwonej Planety. Wznosząc się 3 metry wzwyż w marsjańskie niebo, 4-funtowy (1,8 kilograma) helikopter Ingenuity przeszedł tego dnia do historii, wykonując pierwszy lot z napędem na innym świecie.
Natomiast ostatnio naukowcy dokonali pierwszego kompleksowego badania dynamiki pyłu Marsa – ważnego, ale dotychczas nieuchwytnego procesu, który naukowcy od dawna starali się zrozumieć, ale brak było im danych na temat zachowania pyłu na Czerwonej Planecie.
„Przestrzeń kosmiczna to środowisko ubogie w dane”, powiedział w oświadczeniu współautor badania, Jason Rabinovitch, profesor w Stevens Institute of Technology w New Jersey. „Trudno jest wysyłać filmy i obrazy z powrotem na Ziemię, więc musimy pracować z tym, co możemy uzyskać”.
Zespół Rabinovitcha zebrał filmy w niskiej rozdzielczości z sześciu lotów Ingenuity wysłanych na Ziemię przez Perseverance i zmierzył rozmiary oraz masy chmur pyłu podczas startów, manewrów i lądowań helikoptera. (Do dzisiaj Ingenuity wykonał już ponad 40 lotów na Marsie i nadal ma się dobrze). Badania pomogą sterować statkami przez sezonowe pylaste burze, a możliwe, że również przewidywać kolejne.
Zespół odkrył, że za każdym razem, gdy Ingenuity wzlatywał w powietrze, wzbijał chmurę pyłu o masie około 0,1% własnej masy. Naukowcy nie mogą dokonać bezpośrednich porównań, ale ilość pyłu wzbijanego przez Ingenuity jest wielokrotnie większa niż ta, którą wzbiłby podobny helikopter na Ziemi. Stwierdzili, że przed każdym lądowaniem maleńki helikopter zaczynał wzbijać pył, gdy znajdował się od 1,4 do 3,6 m nad powierzchnią Marsa.
Podsumowując, badanie podkreśla, że marsjański pył nadal jest uciążliwy dla małych helikopterów, takich jak Ingenuity.
„Jest powód, dla którego piloci helikopterów na Ziemi wolą lądować na lądowiskach dla helikopterów”, powiedział Rabinovitch w tym samym oświadczeniu. „Kiedy helikopter ląduje na pustyni, jego prąd zstępujący może wzbić wystarczająco dużo pyłu, aby wywołać zerową widoczności – a Mars jest jedną wielką pustynią”.
Czerwona Planeta słynie z notorycznego narażania swoich robotycznych gości na działanie dużej ilości pyłu — ogromnych burz, wirów pyłowych i niezliczonych krótkotrwałych, ale uciążliwych wiatrów, które mogą otoczyć łazika pyłem i uniemożliwić mu wykonywanie wielu różnych zadań.
Pod koniec 2022 roku, z powodu pokrycia pyłem paneli słonecznych, lądownik InSight NASA stracił kontakt z Ziemią. Najdłużej działający łazik marsjański NASA, Opportunity, został zakryty przez burzą piaskową obejmującą całą planetę w 2018 roku i pozostawał w odosobnieniu przez całe osiem miesięcy, aż ostatecznie uznano go za martwy.
W zeszłym roku Ingenuity doznał usterki komunikacyjnej, a później zrobił sobie przerwę na kilka tygodni, ponieważ walczył z najgorszym sezonem pyłu.
Przyszłe helikoptery również będą stawiać czoła podobnym wyzwaniom. Na przykład w 2034 roku helikopter NASA Dragonfly może wylądować na polu wydm na księżycu Saturna, Tytanie, kolejnym świecie pełnym szalejących burz piaskowych. NASA planuje wysłać dwa małe podobne do Ingenuity helikoptery na pokład lądownika Sample Retrieval Lander, który ma wystartować w 2028 roku, aby pomóc w sprowadzeniu na Ziemię próbek zebranych przez Perseverance.
Utrzymywanie pyłu z dala od paneli słonecznych tych statków kosmicznych tak długo, jak to możliwe, jest kluczem do pomocy im w przetrwaniu tych burz. (Dragonfly nie będzie jednak musiał martwić się o światło słoneczne, ponieważ będzie zasilany energią jądrową). Jednak procesy, które przyczyniają się do takiego zachowania pyłu, takie jak progowe warunki wiatrowe, nie zostały bezpośrednio zbadane.
W najnowszym badaniu naukowcy wykorzystali zaawansowane techniki przetwarzania obrazu do obliczenia ilości pyłu i wydedukowanej prędkości wiatru dla każdego z sześciu analizowanych lotów Ingenuity. Zespół szukał niewielkich zmian natężenia światła poszczególnych pikseli w filmach, co pozwoliło im obliczyć rozmiary i masy obłoków pyłu. Naukowcy przeanalizowali również, jak chmury pyłu zachowywały się po uformowaniu i odkryli, że rozszerzały się one we wszystkich kierunkach, niezależnie od kierunku i prędkości wiatru.
Badając zachowanie pyłu, naukowcy wzięli pod uwagę różne warunki, z których kilka było mierzalnych: ciśnienie powietrza, wilgotność i temperatura. W tym celu liczne czujniki pogodowe na Perseverance rejestrowały te warunki za każdym razem, gdy Ingenuity leciał. Jednak kilka zmiennych, takich jak ilość pyłu obecnego w określonych miejscach, było trudnych do obliczenia.
Korekta – Matylda Kołomyjec
