Expresně k Marsu a Venuši (1): Evropské sondy Mars Express a Venus Express

Na počátku přitom byla katastrofa. V listopadu 1996 se vydala do vesmíru velmi ambiciózní ruská průzkumná sonda Mars 8. S hmotnostní 6 180 kg šlo o nejtěžší kdy vypuštěnou automatickou meziplanetární družici, jež měla dlouhodobě studovat rudou planetu – nesla mimo jiné čtveřici výsadkových modulů. Aby si ekonomickými problémy drcené Rusko mohlo misi dovolit, přispěly na ni evropské země: jen Francie a Německo investovaly do projektu přes 200 milionů dolarů. Při startu se však nepodařilo uskutečnit druhý zážeh čtvrtého stupně rakety Proton. Sonda se tak k Marsu nikdy nevydala a po necelých dvou dnech shořela v hustých vrstvách zemské atmosféry.

Dvacet let čekání na Mars

Pro mnoho evropských výzkumných ústavů to byla tvrdá rána. Proto se během několika týdnů zrodil plán „záchranné mise“: projekt, který měl zajistit náhradní letovou příležitost pro vyvinuté přístroje. Vznikl tak návrh univerzální a levné platformy Proteus, jež měla zvládnout let se 100 kg vědeckého vybavení. Ke startu měla být připravena během pěti let. 

Projekt dostal název Mars 2001 a původně se na něm podílely jen země nejvíce zasažené krachem ruské mise, tedy Francie a Německo. Brzy však přešel pod záštitu ESA, která se zhlédla v americké koncepci sond třídy Discovery vyvíjených pod heslem „rychleji, lépe, levněji“. Šlo o relativně jednoduché a rychle připravené mise, jež mířily na různá místa Sluneční soustavy: například sondy Mars Pathfinder, Lunar Prospector, Genesis, Dawn, MESSENGER nebo teleskop Kepler. Na misi Mars 2001 zaujal odborníky z ESA především fakt, že přístroje už byly vyvinuty. Stačilo použít jejich záložní exempláře, eventuálně vyrobit kopie.

To však nebyl jediný způsob, jak srazit cenu sondy a urychlit její přípravu. Zjednodušilo se řízení projektu, hned na začátku vývoje byl proveden výběr přístrojů a došlo ke „zmrazení“ jejich parametrů a k recyklaci technologií použitých již dříve nebo původně vyvinutých pro jiné účely. Rozpočet na jednu misi neměl překročit 175 milionů eur, v případě družice Mars Express činil strop dokonce 150 milionů eur (přístroje již byly vyvinuty). Evropa se tak po dvaceti letech čekání začala reálně chystat na Mars: připomeňme si, že o sondě s názvem Kepler uvažovala už v roce 1980!

Svižně a mezinárodně

Pod praporem ESA dostal projekt nové jméno: Mars Express. Počítalo se s tím, že ponese pět přístrojů z neúspěšné sondy Mars 8 a dvojici přistávacích modulů. Jen pro zajímavost: I Rusko přijímalo ztrátu svého automatu těžce a zvažovalo menší misi, která by alespoň část cílů splnila. Když však nenašlo dalšího bohatého mecenáše, alespoň se přidalo k ESA a k Mars Expressu.

Po havárii v listopadu 1996 šlo všechno ráz na ráz. ESA přebrala Mars Express o rok později a Poradní výbor pro kosmické vědy doporučil projekt k realizaci. V listopadu 1998 (což je na poměry agentury rychlost vpravdě raketová) jej pak Vědecký programový výbor schválil. Okamžitě byl podepsán kontrakt (za 60 milionů eur) s firmou Matra Marconi Space a v lednu 1999 se začala vyrábět základní konstrukce sondy.

Ještě v prosinci 1997 se řešily tři nabídky na podobu přistávacích modulů. Jednu předložila Velká Británie, druhou společně Rusko a Německo a poslední Francie s Finskem. Po půl roce byl nakonec vybrán britský koncept. A aby měli tvůrci mise co největší svobodu při její realizaci, byl Mars Express vyroben tak, že mohl letět na ruské raketě Sojuz, americké Deltě II i na japonské H-2.

Stopy nenaplněných snů

Mars Express v sobě nese nezaměnitelný otisk doby, kdy vznikal: NASA totiž na rok 2005 plánovala vyslání sondy určené k odběru vzorků horniny z Marsu. Tehdejší scénář počítal s vystřelením pouzdra s materiálem na dráhu planety, načež by jej zachytila mateřská loď a dopravila by cenný náklad na Zemi. Mars Express tak mohl pouzdro sledovat. Program byl však nakonec uložen k ledu a k jeho realizaci dojde nejdříve za deset let.

Zároveň se počítalo s koordinací výzkumů s japonskou sondou Nozomi, která odstartovala v červenci 1998. Jenže kvůli technické závadě nevstoupila na oběžnou dráhu Marsu a Japonsko se ji v prosinci 2003 rozhodlo jako neopravitelnou vypnout. Mars Express má i komunikační zařízení pro podporu francouzsko-finských výsadkových modulů NetLanders, jež měly vzlétnout v letech 2005 a 2007, ale nikdy k tomu nedošlo.

Technologie z jiných družic

Kromě využití přístrojů z mise Mars 8 se ESA rozhodla vytěžit maximum z technologií kometární sondy Rosetta: Mars Express tak z 80 % disponuje do puntíku stejnými systémy jako zmíněný automat!

Hlavní kostru marsovské sondy tvoří hranol o rozměrech 1,7 × 1,7 × 1,4 m. Využívá sluneční baterie o rozpětí 12 m a ploše 11,2 m²: ani ty však nejsou původní – pocházejí z telekomunikačních družic Globalstar. Ze sesterských satelitů Eurostar si zase Mars Express „vypůjčil“ pohonný systém sestávající z hlavního motoru (o tahu 416 N) a ze dvou kvartet orientačních a stabilizačních motorů (po 10 N). Komunikaci se Zemí zajišťuje pevná anténa o průměru 1,65 m. Sonda nese sedm přístrojů (o hmotnosti 113 kg) a navíc se na ní „svezl“ i výsadkový modul Beagle II. K nejdůležitějším zařízením patří kamera s rozlišením 10m detailů na povrchu planety. A pokud se použije technika kompenzace pohybu, lze se v optimálním případě dostat až na rozlišení 2 m!

Nízkofrekvenční radar MARSIS dokáže nahlížet pod povrch planety. Má vertikální rozlišení 150 m a pracuje vždy 26 minut nad noční stranou planety, v době, kdy ostatní přístroje „spí“. Využívá přitom trojici prutových antén: dvě o délce 20 m, jednu čtyřmetrovou.

Britské dobrodružství

Jak jsme již zmínili, Velká Británie nabídla pro misi výsadkový modul Beagle II (pojmenovaný po legendární lodi Charlese Darwina). Původní záměr počítal se 100kg zařízením ve tvaru pyramidy s malým vozítkem. Jenže to bylo moc: Mars Express mohl s raketou Sojuz, na niž nakonec padla volba, uvézt jen 60 kg. Proto se změnil tvar modulu i jeho hmotnost – disk o průměru 66 cm nesl 10 kg přístrojů.

Na rudé planetě měl Beagle přistát do nafukovacích vaků. Jenže ty se staly jeho slabinou: kvůli opakovanému neplnění finančních závazků ze strany zadavatele totiž ukončila v polovině roku 2001 spolupráci firma Martin Baker Aircraft. Podotýkáme, že do startu zbývaly dva roky a u kritického přistávacího systému se začínalo znovu! Když se podařilo vyvinout a vyrobit nové airbagy (při dosednutí vytvořily kouli o průměru 1,9 m, přičemž měly tvar tří stroužků česneku), testy v květnu 2002 ukázaly, že jsou příliš slabé a nepřežijí dopad. Do startu zbýval rok. Britové okamžitě zahájili vývoj většího padáku, aby sonda klesala nižší rychlostí a airbagy zvládly náraz ztlumit. Nakonec měl Beagle II hmotnost 68,8 kg: z toho 33 kg připadalo na výsadkový modul, zbytek tvořil tepelný štít, padák a airbagy. 

Největší slabinou se stalo financování projektu, protože jeho tvůrci vycházeli z ekonomického modelu „nějak bylo, nějak bude“. Vláda se do programu zapojila jen minimálně, takže ho měl financovat akademický a průmyslový sektor. Z předpokládaných nákladů ve výši 25 milionů liber (nakonec dosáhly 42,5 milionu) měli třetinu poskytnout sponzoři: jejich získání dostala dokonce za úkol specializovaná agentura (neuspěla). V průběhu projektu pak mnozí průmysloví partneři utekli nebo se stali nedobrovolnými mecenáši: firma Astrium například vypracovala několik konceptů využití modulu Beagle II pro budoucí mise. A doufala, že tentokrát je někdo zaplatí…