Predpoveď počasia na Marse, pre budúce misie
Valentín Korinek - 2020-11-02

Mars a jeho atmosféra. (Mars Global Surveyor)

Prašné búrky vedia nadobro odstaviť prístroje poháňané slnečnou energiou a nielen to. Niektoré zrniečka prachu sú mikroskopických rozmerov, čo ich robí nebezpečné pre prístroje sond. Sú to najdramatickejšie a najmenej predpovedateľné udalosti na červenej planéte. Takéto búrky môžu byť pre budúce misie s ľudskou posádkou oveľa rizikovejšie a sťažiť tak život budúcim obyvateľom Marsu.


Začalo sa to jarným vánkom. Rover Opportunity sledoval svojimi robotickými očami, ako vietor dvíhal oblaky prachu do vzduchu. Takéto počasie bolo vcelku bežné. Avšak prach zhustol, poludnie zaplnené slnečným svetlom sa zmenilo na súmrak a následne na tmu. V priebehu jedného týždňa sa tak búrka rozprestierala na polovici planéty a nakoniec pohltila zákalom prachu celý Mars. V takýchto podmienkach boli solárne panely rovera Opportunity v stave, že prijímali len 5percent normálneho množstva svetla. Rover sa tak po búrke v roku 2018 odmlčal.




Prachovú búrkú valiacu sa povrchom Marsu zhotovila sonda Mars Express (ESA) v apríli 2018. Táto búrka zahalila celú planétu, čo odstavilo aj známy rover Opportunity poháňaný slnečnou energiou. (ESA, DLR, FU Berlin)


Prašné búrky vedia nadobro odstaviť prístroje poháňané slnečnou energiou a nielen to. Niektoré zrniečka prachu sú mikroskopických rozmerov, čo ich robí nebezpečné pre prístroje sond. Sú to najdramatickejšie a najmenej predpovedateľné udalosti na červenej planéte. Takéto búrky môžu byť pre budúce misie s ľudskou posádkou oveľa rizikovejšie a sťažiť tak život budúcim obyvateľom Marsu.


Napriek 50 rokom štúdia nám chýbajú informácie, ktoré by pomohli vysvetliť, ako sa prach dostáva do vzduchu a vytvára celoplanetárne búrky trvajúce niekoľko týždňov až mesiacov. Niektoré oblasti na Marse v kombinácii s ročným obdobím sú na výskyt vzniku takýchto búrok oveľa náchylnejšie.


Nový rover NASA Perseverance obsahuje sadu meteorologických senzorov s názvom MEDA (Mars Environmental Dynamics Analyzer). Tieto snímače budú stavať na desaťročiach skúmania Marsu a doplnia chýbajúce kúsky skladačky. Okrem toho nesie sonda so sebou minivrtuľník, ktorý bude skúmať atmosféru Marsu.


Prach je pre počasie na Marse rovnako dôležitý ako voda na Zemi. Bez oceánov, slabej vodnej pary a riedkej atmosféry môže byť marťanské počasie monotónne pokojné približne na jeden marťanský polrok, čo je takmer 687 pozemských dní. Sezóna prachových búrok začína až vtedy, keď sa červená planéta približuje k Slnku.


V desaťmesačnom prašnom období, ktoré zodpovedá jarnému a letnému obdobiu na južnej pologuli, zohrieva atmosféru intenzívnejšie slnečné svetlo, ktoré má za následok zvýšenie teploty, ktoré generuje silný vietor pri prechode vzduchu z teplých do chladných oblastí. Tieto vetry zdvihnú viac prachu, ktorý pohlcuje slnečné svetlo a ohrieva atmosféru, a tak vytvárajú stále silnejšie prúdy, ktoré zdvihnú ešte viac prachu.


zzzMars.jpg


Prašné obdobie Marsu trvá od začiatku južnej jari do konca južného leta (hrubšia modrá čiara), keď červená planéta obieha najbližšie k Slnku. Slnečné svetlo ohrieva atmosféru a vytvára spätno-väzbovú slučku, ktorá dokáže zdvihnúť prach do vzduchu a udržať ho v obehu na rozlohe celej planéty. (Universal Images Group North America LLC / Alamy Stock Photo).



Tieto búrky majú rôzne veľkosti: miestne búrky môžu pokrývať oblasť veľkú ako Aljaška a môžu trvať až tri marťanské dni. Globálne búrky môžu planétu pohltiť na celé týždne až mesiace. Konkrétne búrka, ktorá odstavila rover Opportunity v roku 2018 trvala od konca mája do konca júla. Takéto globálne búrky pravdepodobne vznikajú spojením niekoľkých menších búrok.


Globálne prachové búrky ovplyvňovali prieskum Marsu od príchodu prvého dlhodobého robotického návštevníka v roku 1971, Marinera 9, ktorý z obežnej dráhy pozoroval, že Mars je celý zahalený prachom. Našťastie bol Mariner 9 len pozorovateľom na orbite a nemal v pláne pristáť. Musel teda čakať kým prach usadne a až následne začať snímkovať marťanský povrch. Rovery Spirit a Opportunity prežili globálnu prachovú búrku v roku 2007, no veľká miestna prachová búrka ukončila napríklad misiu Phoenix v roku 2008.


Budúce misie s plánovaným pristátím nemôžu čakať len na dobre poveternostné podmienky. Najdôležitejšie sú tzv. štartovacie okná, čo je najbližšia vzdialenosť medzi planétami Zem a Mars a to je približne každých 26 mesiacov. Inžinieri, ktorí navrhujú pristávacie systémy, musia vedieť, akým podmienkam bude sonda vystavená, keď sa tam dostane. Najdôležitejším faktorom je hustota atmosféry. Aj keď tlak v nej je len 1 percento tlaku Zeme, riedky marťanský vzduch aj vietor, ktorý cez ňu veje, spomaľujú kozmickú loď a ovplyvňujú miesto jej pristátia.



Rover Perseverance - vytrvalosť. (Nasa)


Rover Perseverance (vytrvalosť) bude fotografovať povrch pri pristávaní a snímky následne priraďovať k palubnej mape vytvorenej sondou Mars Reconnaissance Orbiter. Na základe týchto detailov navigačný systém za letu nasmeruje rover na bezpečné miesto pristátia a pomôže mu dotknúť sa oblasti s rozlohou 25 kilometrov - čo bude najpresnejšie pristátie na Marse. Toto sa ale zvládne len v prípade, že rover bude vidieť povrch. Perseverance by mala na Marse pristáť okolo 18. 2. 2021.


Na základe ročných období a poveternostných vzorov z minulosti je pravdepodobnosť, že prachová búrka zasiahne v okruhu 1000 kilometrov od centra pristávacej oblasti, menšia než dve percentá. Perseverance by mala mať jasnú oblohu a predpokladané hladké pristátie.

Misie s ľudskou posádkou


Plánované misie s ľudskou posádkou sú oveľa náročnejšie a zložitejšie, a preto je veľmi dôležité zistiť, ako prachové búrky fungujú. Prach by mohol poškodiť prístroje, upchať rôzne filtre, dostať sa do obydlí, a tak napadnúť pľúca človeka. Prach môže dokonca obsahovať jedovaté a rakovinotvorné materiály, s ktorými by sa astronauti v obmedzených podmienkach planéty nevyrovnali.


Veľké nádeje sa vkladajú do pripravovaných misií ako je Perseverance alebo prvý čínsky rover  Tianwen-1, ktorý má v svojej misii zahrnuté aj pravidelné meranie teploty, tlaku a vetra. Ďalej rusko-európska misia ExoMars, ktorá začne v roku 2022, zahŕňa pristávaciu plochu s názvom Kazachok, vybavenú meteorologickou stanicou a prachovými senzormi. Misia Emirates Mars v Spojených arabských emirátoch známa ako Hope bude zo vzduchu pozorovať počasie vrátane búrok a interakciu atmosféry s povrchom. Počas jedného marťanského roku na obežnej dráhe pomôže Hope vytvoriť globálny obraz o tom, ako sa atmosféra mení zo dňa na deň a medzi ročnými obdobiami.



Čínsky Tianwen-1.  Jeho rover je zobrazený na vrchu pristávacieho modulu, bude okrem iného merať teplotu vzduchu, tlak a vietor. (Xinhua)


Predpovede Marsu trpia ale nedostatkom základných informácií. Aký silný musí byť vietor, aby zdvihol prach? A čo robí prach, keď sa dostane do vzduchu? Na toto by mala zodpovedať Perseverance svojimi meraniami rýchlosti a smeru vetra na Marse, najmä vertikálneho, ktorý dvíha prach nahor. Meranie rýchlosti vetra pomôže vedcom určiť, ako silno musí fúkať vietor, aby rozmetal prach, čo je prvý krok k spusteniu prachovej búrky.


Budúce misie by nám mali pomôcť lepšie predikovať vývoj počasia na Marse. Sieť družíc mapujúcich počasie na Marse však nebude nikdy na takej úrovni ako na Zemi. Planetárna sieť sa bude vyvíjať, až keď budú na Marse prví osadníci. Dovtedy je to pre nás príliš náročne po všetkých stránkach.