Badania Marsa

Pierwsze zdjęcie Marsa wykonane z orbity przez sondę Mariner 4

Badania Marsa – ogół działań prowadzących do poznania Marsa.

Do około 2010 roku podjęto 38 prób wysłania sondy w kierunku Marsa. 10 misji zakończyło się awarią, zanim sonda dotarła na orbitę okołoziemską, bądź nie powiódł się odlot na trajektorię międzyplanetarną (w tym 9 na pierwszych 13 startów). 4 sondy zostały pomyślnie wysłane w kierunku Marsa, jednak zamilkły, zanim dotarły do celu (trzy rosyjskie i jedna japońska). 5 sond nie udało się wprowadzić na orbitę bądź zamilkły bardzo szybko. Fiaskiem zakończyło się także 6 (w tym 4 radzieckie) spośród 11 lądowań na Marsie. Za sukces można uznać 3 misje przelotowe, 10 orbitalnych i 5 lądowań. 5 misji, które dotarły do Marsa, posiadały zarówno moduły orbitalne, jak i lądowniki. Licząc więc je podwójnie, 18 z 42 próbników zakończyło się sukcesem, w tym 18 z 32, które pomyślnie zostały wysłane w kierunku Marsa. Dzięki nim Mars jest najlepiej poznaną (poza Ziemią) planetą Układu Słonecznego.

Mars okazał się szczególnie pechowy dla Rosjan: niemal wszystkie ich misje zakończyły się niepowodzeniem, a nieliczne, które dotarły do planety, zebrały niewiele danych.

Wczesne misje

Mariner 4

Mars stał się drugim po Księżycu obiektem w Układzie Słonecznym, w którego stronę wysłano sondę międzyplanetarną. Pierwszą próbę podjęli naukowcy z ZSRR w 1960 roku. Pierwszego udanego przelotu obok innej planety dokonała sonda skierowana ku Wenus – amerykański Mariner 2. Dopiero w 1962 radzieckim uczonym udało się wprowadzić pierwszą sondę na trajektorię międzyplanetarną w kierunku Marsa. Sonda Mars 1 utrzymywała łączność od startu 1 listopada 1962 roku do 21 marca 1963 roku, tracąc kontakt z Ziemią na trzy miesiące przed dotarciem do celu. Do startu sondy Mariner 4, pierwszej udanej misji marsjańskiej, niepowodzeniem zakończyło się pięć prób radzieckich i jedna amerykańska.

5 listopada 1964 w kierunku Marsa wystartowała amerykańska sonda Mariner 3, jednak przez usterkę techniczną nie została odrzucona owiewka, co stanowiło dodatkową masę i sonda nie weszła na odpowiednią trajektorię. Ponadto próbnik nie mógł rozłożyć paneli słonecznych – jedynego zasilania sondy. Cała misja zakończyła się porażką.

W oknie startowym roku 1964 udało się wysłać w kierunku Marsa dwie sondy. 28 listopada wystartował amerykański Mariner 4 (bliźniaczy do Marinera 3), a dwa dni później radziecki Zond 2. Mariner 4 dotarł do celu i wysłał na Ziemię pierwsze zdjęcia Marsa, w liczbie 21. Zond 2 minęła Marsa, nie wysyłając zdjęć i kontakt z nią się urwał.

Następne wykorzystane okno startowe wypadało na wiosnę roku 1969. Kolejny raz rywalizację wygrali Amerykanie, pomyślnie wysyłając dwie sondy Mariner 6 i 7, które w lipcu i sierpniu 1969 roku przesłały odpowiednio 75 i 126 zdjęć. Dwie sondy radzieckie z serii Mars 2M z powodu awarii rakiet Proton nie opuściły Ziemi.

Kolejne okno startowe było w maju 1971 roku. Tym razem niepowodzenia nie omijały żadnej ze stron wyścigu o prymat w badaniach Marsa. 9 maja nie powiódł się start amerykańskiego Marinera 8, a 10 maja radzieckiej sondy, nazywanej roboczo Kosmos 419. Jednak dziewięć dni później Rosjanom udał się start sondy Mars 2, a 28 maja wystartowała sonda Mars 3. Obie sondy posiadały człon orbitalny i lądowniki. Lądownik Marsa 2 został pierwszym obiektem stworzonym przez człowieka, który trafił na Marsa. Lądowanie było niestety „twarde”, gdyż z powodu błędnych obliczeń wszedł pod zbyt ostrym kątem w atmosferę. Udane okazało się jednak lądowanie próbnika Mars 3, lecz działał on na powierzchni jedynie przez 20 sekund, najprawdopodobniej z powodu szalejących w tym czasie burz piaskowych, ogarniających całą planetę. Człony orbitalne działały przez około rok ziemski. Nie były to jednak pierwsze sztuczne satelity tej planety. Dwa dni po Marsie 3 z Przylądka Canaveral wystartował Mariner 9, który dzięki rakiecie Atlas Centaur wyprzedził sondy radzieckie o 13 dni. Sonda działała przez czas porównywalny do sond radzieckich, zakończyła się jednak dużo większym sukcesem naukowym, przesyłając 7329 obrazów planety.

Latem 1973 roku ZSRR wysłał w kierunku Marsa aż cztery próbniki. Dwa orbitery, Mars 4 i Mars 5, oraz dwa lądowniki, Mars 6 i Mars 7. Misje zakończyły się niepowodzeniem. Z powodu defektu elektroniki nie udało się wprowadzić Marsa 4 na orbitę i przeleciał tylko w pobliżu planety. Mars 5 zamilkł po 14 dniach pracy na orbicie, Mars 6 przesłał tylko dane dotyczące składu atmosfery, gdyż rozbił się o powierzchnię, a Mars 7, zamiast wylądować, minął planetę o 1300 km.

Kolejne misje

W 1975 dwie amerykańskie misje programu Viking także posiadały dwa orbitery i dwa lądowniki. Latem 1976 roku obie sondy, wraz z lądownikami weszły na orbitę Marsa i po wykonaniu kilku okrążeń planety i wybraniu miejsc do lądowania odłączyły próbniki, które osiadły na powierzchni w lipcu i wrześniu 1976 roku. Człon orbitalny sondy Viking 1 działał przez cztery lata, a Viking 2 przez dwa lata, natomiast lądowniki odpowiednio przez sześć i cztery lata. Program Viking do dziś pozostaje jednym z największych sukcesów w historii badań Czerwonej Planety. Sukces był tak ogromny, że NASA zdecydowała się na kolejną misję dopiero w 1992 roku, czyli po siedemnastu latach od startu sond Viking.

W lipcu 1988 roku wystartowały dwie radzieckie sondy programu Fobos: Fobos 1 i Fobos 2. W ramach misji planowano badania Marsa za pomocą dwóch orbiterów oraz lądowanie na większym z dwóch księżyców Marsa – Fobosie. W sierpniu 1988 roku omyłkową komendą wyłączono system stabilizowania Fobosa 1, co spowodowało zerwanie kontaktu, którego nie udało się przywrócić. Fobos 2 wszedł pomyślnie na orbitę, ale zanim odłączono lądownik, w marcu 1989 roku kontakt z sondą został utracony, najprawdopodobniej z powodu awarii elektroniki sondy.

Współczesne badania

Od początku lat 90. wzrosło zainteresowanie eksploracją Marsa. Na orbicie marsjańskiej działa siedem orbiterów, a po powierzchni planety poruszają się dwa łaziki: Curiosity i Perseverance (stan na 28.08.2023). Jednoczesne badania za pomocą tak wielu sond, to wydarzenie bez precedensu w historii eksploracji Układu Słonecznego, a plany kolejnych misji pozwalają przypuszczać, że zainteresowanie Marsem nie słabnie.

Początkiem nowej ery w badaniach Marsa miał być Mars Observer wysłany w kierunku Marsa 25 września 1992. Misja, która miała przynieść bardzo dużo nowych i ciekawych danych naukowych, zakończyła się niepowodzeniem z powodu eksplozji materiałów pędnych podczas manewru wejścia na orbitę Marsa.

W 1996 roku po raz pierwszy od 1971 roku, w kierunku Marsa swoje sondy planowało wystrzelić więcej niż jedno państwo. 7 listopada wystartowała pierwsza sonda w tym oknie startowym Mars Global Surveyor, który w dużej mierze miał powtórzyć badania zaplanowane dla Mars Observer. Natomiast na 16 listopada zaplanowano start rosyjskiej misji Mars 96. W skład sondy wchodził orbiter, dwa lądowniki i dwa penetratory. W projekcie brali udział także polscy naukowcy, którzy stworzyli m.in. spektrometr fourierowski. Niestety zawiódł czwarty stopień rakiety Proton i kolejna misja zakończyła się niepowodzeniem. W tym samym oknie startowym wysłano także na Marsa sondę Mars Pathfinder, która 4 lipca 1997 roku jako trzecia udanie wylądowała na Marsie. Na jej pokładzie dotarł także pierwszy w historii marsjański łazik Sojourner.

Podobnie jak trzy lata wcześniej, także w oknie startowym na przełomie 1998 i 1999 roku zaplanowano trzy starty. 4 lipca 1998 roku wystartowała pierwsza japońska sonda marsjańska Nozomi. By wprowadzić ją na trajektorię międzyplanetarną, zaplanowano dwa przeloty w pobliżu Księżyca. Gdy już to się udało, okazało się, że sonda zużyła za dużo paliwa i przesunięto wejście na orbitę Marsa o cztery lata, sonda jednak nie wytrzymała tak długiej podróży i zamilkła, zanim dotarła do celu. Niepowodzeniem zakończyły się też dwie misje NASA. 23 września 1999 roku Mars Climate Orbiter spłonął w atmosferze z powodu błędnego podania siły ciągów silników manewrowych przez ich wykonawcę, a 3 grudnia 1999 Mars Polar Lander niepomyślnie wylądował na południowym biegunie planety.

7 kwietnia 2001 roku NASA wystrzeliła sondę Mars Odyssey, która dotarła do orbity Marsa i wciąż funkcjonuje. Po niepowodzeniach z roku 1999 NASA zrezygnowała z wysłania razem z tym orbiterem lądownika marsjańskiego.

Trzy marsjańskie orbitery NASA

Podczas wielkiej opozycji roku 2003 do badań Marsa włączyła się także Europejska Agencja Kosmiczna. Jej sonda Mars Express Orbiter ma na swym koncie kilka odkryć naukowych. W misję są zaangażowani także polscy naukowcy. Jako dodatkowy ładunek sonda dostarczyła w pobliże Marsa lądownik Beagle 2, który jednak po lądowaniu nie nawiązał łączności z Ziemią. W tym samym oknie wystartowały także dwa należące do NASA łaziki Mars Exploration Rover: MER-A (Spirit) i MER-B (Opportunity). Gwarantowany czas pracy wynosił trzy miesiące, jednak jeden z nich (Opportunity) działał przez 14 lat, pomimo mnożących się, drobnych usterek.

Najnowszym nabytkiem naukowców w badaniach Czerwonej Planety jest Mars Reconnaissance Orbiter. Sonda NASA wystartowała 12 sierpnia 2005 roku. Jej zadaniem jest zbadanie z dużą dokładnością powierzchni planety pod kątem wytypowania najlepszych miejsc do lądowania człowieka i przyszłych misji bezzałogowych (w tym dla Mars Science Laboratory). Od marca 2006 roku jest na orbicie, a badania rozpoczęła 10 listopada.

Bezzałogowy lądownik Phoenix, będący częścią programu NASA Mars Scout Program, został wysłany 4 sierpnia 2007 w kierunku Marsa. 26 maja 2008 wylądował w okolicach okołobiegunowych, w rejonie Vastitas Borealis, na półkuli północnej. Jego celem były obszary, które podejrzewane były o istnienie dużych ilości lodu wodnego tuż pod powierzchnią gruntu. 21 czerwca Phoenix odnalazł lód na Marsie, natomiast 31 lipca testy laboratoryjne na pokładzie sondy Phoenix wykazały istnienie wody w próbce gleby.

6 sierpnia 2012 roku na powierzchni planety w kraterze Gale osiadł łazik Curiosity, który jest następcą łazików Spirit i Opportunity. Łazik jest zasilany radioizotopowym generatorem termoelektrycznym, masa łazika to 899 kg a gwarantowany czas działania wynosi 1 rok marsjański (98 tygodni). Liczba zaplanowanych badań i instrumentarium robota stanowi podobny skok jakościowy, jaki nastąpił od misji Mars Pathfinder do misji Mars Exploration Rover. Ze względu na jego przeznaczenie i wielkość nie został umieszczony na powierzchni za pomocą platformy z poduszkami powietrznymi, lecz opadł opuszczony przez specjalny rakietowy dźwig (Sky Crane).

Kalendarium

Misja	Kraj	Data startu	Typ misji	Wynik
Marsnik 1	ZSRR	10 października 1960	Przelot obok Marsa	Nieudany start
Marsnik 2	ZSRR	14 października 1960	Przelot obok Marsa	Nieudany start
Sputnik 22	ZSRR	24 października 1962	Przelot obok Marsa	Wejście tylko na orbitę okołoziemską
Mars 1	ZSRR	1 listopada 1962	Przelot obok Marsa	Awaria nadajnika 106 milionów km od Ziemi
Sputnik 24	ZSRR	4 listopada 1962	Przelot obok Marsa	Wejście tylko na orbitę okołoziemską
Mariner 3	USA	5 listopada 1964	Przelot obok Marsa	Osłona nieodrzucona
Mariner 4	USA	28 listopada 1964	Udany przelot obok Marsa 14 lipca 1965	Nadesłane 21 zdjęć
Zond 2	ZSRR	30 listopada 1964	Przelot obok Marsa	Udany przelot, awaria nadajnika uniemożliwiła uzyskanie jakichkolwiek danych
Mariner 6	USA	24 lutego 1969	Udany przelot obok Marsa 31 lipca 1969	Nadesłane 75 zdjęć
Mars 2M A	ZSRR	27 marca 1969	Orbiter	Nieudany start
Mariner 7	USA	27 marca 1969	Udany przelot obok Marsa 5 sierpnia 1969	Nadesłane 126 zdjęć
Mars 2M B	ZSRR	2 kwietnia 1969	Orbiter	Nieudany start
Mariner 8	USA	8 maja 1971	Wejście na orbitę	Zniszczony podczas startu
Kosmos 419	ZSRR	10 maja 1971	Lądownik	Wejście tylko na orbitę okołoziemską
Mars 2	ZSRR	19 maja 1971	Orbiter oraz lądownik, wejście na orbitę Marsa 27 listopada 1971	Nie nadesłał danych, lądownik zniszczony
Mars 3	ZSRR	28 maja 1971	Orbiter oraz lądownik, wejście na orbitę Marsa 3 grudnia 1971	Dane i zdjęcia z orbitera. Utrata łączności z lądownikiem po 20 sekundach, nie przesłał danych.
Mariner 9	USA	30 maja 1971	Orbiter na orbicie od 13 listopada 1971 do 27 października 1972	Nadesłał 7329 zdjęć
Mars 4	ZSRR	21 lipca 1973	Orbiter	Przelot obok Marsa 10 lutego 1974
Mars 5	ZSRR	25 lipca 1973	Orbiter, osiągnął orbitę Marsa 12 lutego 1974	Utrata łączności po kilku dniach
Mars 6	ZSRR	5 sierpnia 1973	Orbiter oraz lądownik, osiągnął orbitę Marsa 12 marca 1974	Nadesłał małą ilość danych
Mars 7	ZSRR	9 sierpnia 1973	Orbiter oraz lądownik, osiągnął orbitę Marsa 9 marca 1974	Nadesłał małą ilość danych
Viking 1	USA	20 sierpnia 1975	Orbiter oraz lądownik, na orbicie od 19 czerwca 1976 do 1980, lądownik od 20 lipca 1976 do 1982	Obydwie misje nadesłały łącznie ponad 50 000 zdjęć
Viking 2	USA	9 września 1975	Orbiter oraz lądownik, na orbicie od 7 sierpnia 1976 do 1978, lądownik od 3 września 1976 do 1980
Fobos 1	ZSRR	7 lipca 1988	Orbiter oraz lądownik Mars/Fobos	Stracony w drodze na Marsa w sierpniu 1988
Fobos 2	ZSRR	12 lipca 1988	Orbiter oraz lądownik Mars/Fobos	Stracony w marcu 1989 w pobliżu Fobosa
Mars Observer	USA	25 września 1992	Orbiter	Stracony przed osiągnięciem celu 21 sierpnia 1993
Mars Global Surveyor	USA	7 listopada 1996	Orbiter, wszedł na orbitę 12 września 1997	Ostatni sygnał wysłany 5 listopada 2006
Mars 96	Rosja	16 listopada 1996	Orbiter i lądowniki	Stracony podczas startu
Mars Pathfinder	USA	4 grudnia 1996	Lądownik i łazik, wylądował 4 lipca 1997	Ostatnia transmisja 27 września 1997
Nozomi (Planet-B)	Japonia	4 lipca 1998	Orbiter obecnie na orbicie dokoła Słońca	Nieudane wejście na orbitę 14 grudnia 2003
Mars Climate Orbiter	USA	11 grudnia 1998	Orbiter	Stracony podczas próby wejścia na orbitę Marsa 23 września 1999
Mars Polar Lander/Deep Space 2	USA	3 stycznia 1999	Lądowniki mające badać rejon bieguna południowego	Stracone podczas lądowania 3 grudnia 1999
Mars Odyssey	USA	7 kwietnia 2001	Orbiter	Stan na 21 lutego 2021 w trakcie misji
Mars Express	ESA	2 czerwca 2003	Orbiter i lądownik Beagle 2	Stan na 21 lutego 2021 orbiter w trakcie misji. Beagle 2 nie zadziałał po lądowaniu
Spirit	USA	10 czerwca 2003	Łazik	Ostatnia transmisja 22 marca 2010
Opportunity	USA	8 lipca 2003	Łazik	Ostatnia transmisja 10 czerwca 2018 – wejście w stan hibernacji. Kontaktu nie odzyskano.
Mars Reconnaissance Orbiter	USA	12 sierpnia 2005	Orbiter	Stan na 21 lutego orbiter w trakcie misji
Phoenix	USA	4 sierpnia 2007	Lądownik	Misja zakończona sukcesem
Fobos-Grunt	Rosja	8 listopada 2011	Lądownik (Fobos)	Wejście tylko na orbitę okołoziemską
Yinghuo-1	Chiny	8 listopada 2011	Orbiter	Wejście tylko na orbitę okołoziemską (orbiter był częścią sondy Fobos-Grunt)
Mars Science Laboratory (Curiosity)	USA	26 listopada 2011	Lądownik Curiosity	Wylądował 6 sierpnia 2012. Stan na 21 lutego 2021 w trakcie misji
Mars Orbiter Mission	Indie	5 listopada 2013	Orbiter	Osiągnął orbitę 24 września 2014. Stan na 21 lutego 2021 w trakcie misji
MAVEN	USA	18 listopada 2013	Orbiter	Osiągnął orbitę 22 września 2014. Stan na 21 lutego 2021 w trakcie misji
ExoMars Trace Gas Orbiter	ESA	14 marca 2016	Orbiter	Osiągnął orbitę 19 października 2016. Stan na 21 lutego 2021 w trakcie misji
InSight	USA	5 maja 2018	Lądownik	Wylądował 26 listopada 2018. Misja zakończona w grudniu 2022.
Al Amal	Zjednoczone Emiraty Arabskie	19 lipca 2020	Orbiter	Dotarł do Marsa 9 lutego 2021 roku.
Tianwen-1	Chiny	23 lipca 2020	Orbiter,lądownik,łazik	Wszedł na orbitę Marsa 5 lutego 2021 roku i wylądował 15 maja 2021 roku.
Mars 2020 Perseverance Ingenuity	USA	30 lipca 2020	Łazik + Helikopter	Wylądował 18 lutego 2021. Stan na 21 lutego: w trakcie misji

Linki zewnętrzne

• Misja:Mars
• Mars Scorecard. [dostęp 2008-05-15]. [zarchiwizowane z tego adresu (2016-10-23)]. (ang.).