A Marsról felszálló rakéta
(Rovat: Űrszondák a Marsnál, Távoli világok kutatói , Perseverance - 2020.05.14 07:15.)

Évekig tartó tervezés és kísérletek után körvonalazódnak a Marsról 2026-ban talajmintát hozó rakéta és a küldetés részletei.

A kisméretű, szilárd hajtóanyagú rakéta kulcsfontosságú eleme lesz a NASA és az ESA közös vállalkozásának, amelynek keretében talajmintát hoznának a Marsról. A kis rakéta a lényeget megragadó, bár nem túl fantáziadús Marsról felemelkedő jármű (Mars Ascent Vehicle, MAV) nevet kapta.

Amint arról korábbi cikkünkben írtunk, a nagyszabású akció nyitánya a Perseverance amerikai marsjáró július közepére tervezett startja és jövő tavaszi érkezése lesz. Ezután a Perseverance összegyűjti a talajmintákat, és egy tartályba helyezi, amelyet a 2026-ban indítandó ESA-s marsjáró fog begyűjteni, amellyel megpróbálnak a Perseverance közelében leszállni. Ezzel együtt juttatják el a Marsra az indítóállványt és a MAV rakétát, míg egy másik starttal az ESA elküldi azt a keringő egységet, amelyik visszatér a Földre. Ez az orbiter veszi át a MAV-tól a mintákat tartalmazó tartályt, amellyel 2031-ben érkezik vissza a Földre. A küldetés becsült költsége 7 milliárd dollár. Azért „csak” ennyi, mert többnyire már kipróbált, vagy némileg továbbfejlesztett technológiákat, eszközöket használnak, teljesen új fejlesztésűek csak a mintákat tároló és kezelő eszközök lesznek.

A marsi mintákat a felszínről a bolygó körül keringő egységhez szállító MAV rakéta koncepciója. (Kép: NASA / JPL-Catlech)

A minták kezelésénél egyrészt meg kell akadályozni, hogy földi eredetű szerves anyag szennyezze be azokat, másrészt a bolygóvédelemnek visszafelé is működnie kell, tehát arra is ügyelni kell, hogy a Marsról származó minta nehogy kárt okozzon a földi ökoszisztémában. Ugyancsak eddig kipróbálatlan elem a mintát a Marsról az orbiterhez továbbító rakéta, a MAV. A jelenlegi tervek szerint a MAV nem lesz 2,8 méternél hosszabb, átmérője legfeljebb 57 centiméter, és felszálló tömege nem haladhatna meg a 400 kilogrammot. Figyelembe véve, hogy a Marson a felszíni nehézségi gyorsulás csak 38%-a a földinek, az ilyen paraméterekkel rendelkező rakéta 14–16 kg hasznos terhet képes bolygó körüli pályára juttatni. A földi hordozórakétákhoz képest a MAV aprónak tűnik, de a NASA mérnökeinek számításai szerint ez is elegendő a feladat teljesítéséhez. A kétlépcsős, szilárd hajtóanyagú MAV-ot a NASA huntsville-i Marshall Űrközpontjában fejlesztik. (Korábban egylépcsős, hibrid hajtású rakétában is gondolkodtak, de végül az említett megoldás mellett kötelezték el magukat.)

A kétlépcsős, szilárd hajtóanyagú MAV rakéta tervezett felépítése. (Kép: NASA / MSFC)

Mint ismert, a Perseverance a Jezero-kráterben száll le, egy kiszáradt folyó deltatorkolatában. A MAV-ot 2026-ban az európai roverrel együtt viszi a Marsra az amerikai építésű „mintát megszerző leszállóegység” (Sample Retrieval Lander), de a rakétát csak 2029 közepén indítják be. A fejlesztők szerint a hideg környezetben sem okozhat problémát a rakéta működőképességének megőrzése. A NASA azt tervezi, hogy a hajtóművet a Northrop Grumman cégtől vásárolja, amelynek nagy tapasztalta van szilárd hajtóanyagú katonai és űrkutatási rakéták építésében. A tesztekhez felhasználandó és a tartalékpéldányokkal együtt 20 hajtóművet szándékoznak vásárolni, tízet az első, és tízet a második fokozathoz.

A Perseverance fejlesztését és a 2026-os terveket bemutató film. (Forrás: NASA Jet Propulsion Laboratory, YouTube)

A 2021-re szóló amerikai költségvetési tervben szerepel a vállalkozás amerikai részének finanszírozása, míg az ESA-ra jutó költségekre a tavalyi miniszteri tanácson az ESA legfőbb döntéshozó szerve rábólintott. A 2026 végén nyíló indítási ablakban a NASA küldetése (az európai roverrel) amerikai rakétával indul Cape Canaveralről, míg az európai orbitert és visszatérő egységet Kourou-ból Ariane–64 rakétával szándékoznak indítani. Először az európai orbiter éri el a Marsot, pályára áll a bolygó körül és ionhajtóműveivel alacsony pályára süllyed, ahol reléállomásként segíti a 2028 közepén leszálló amerikai egység munkáját.

A Perseverance a Marson. (Fantáziarajz: NASA)

Alternatív megoldásként azt is vizsgálják, hogy ha a Perseverance rover 2029-ben még működőképes lesz, akkor azzal is a MAV-hoz vihetnék a mintákat. A MAV startját reményeik szerint mindkét marsjáró figyelni fogja. Az orbiter elérése után átrakják és sterilizálják a tartályt, amely 2031-ben Utah államban érhet földet. A leszálló tartályt hővédő pajzzsal felszerelik, ejtőernyővel azonban nem, így az meglehetősen nagy sebességgel fog a földbe csapódni. Az ejtési próbák tanúsága szerint a tartály és a minták kibírják a becsapódást. A robusztus felépítésre akkor is szükség lenne, ha ejtőernyővel szállna le a tartály, mert a mintáknak az ejtőernyő esetleges hibája esetén is épségben kell maradniuk, nehogy beszennyezzék a földi környezetet.

A marsi talajmintákat tartalmazó tartály, amelyet a MAV feljuttat az orbiterre. (Kép: NASA / JPL-Caltech)

A Perseverance 43 mintatartó csövet visz magával, ebből ötöt üresen hagynak, egyfajta kontrollként, amelyek vizsgálatával a kutatók meg tudják állapítani, milyen behatások érték az eszközt, mely molekulák valóban marsi, és melyek földi eredetűek. Azt a kérdést is feltették a NASA illetékesének, tervezik-e magáncégek eszközeit, például a SpaceX tervezett Starship rakétáját bevonni a küldetésbe, de ettől a NASA elzárkózott, mondván, olyan kipróbált technológiát szeretnének használni, amely már bizonyított.