Phoenix

Na systematický výzkum Marsu navázala NASA i v roce 2007 startem v programu Mars Scout. V srpnu 2003 byla z řady návrhů vybrána mise Phoenix předpokládající vysazení přistávacího aparátu v severní polární oblasti. Start se uskutečnil 2007-08-04 a sonda přistála na planetě 2008-05-25.

Výprava má dva cíle. Jedním je studium vývoje vodního prostředí jako klíčové otázky k porozumění změnám klimatu v minulosti. Druhým je pátrání po biologicky příhodných zónách, které mohou existovat na rozhraní ledu a zeminy.

Podle názoru manažerů projektu může mise zásadně změnit naše nazírání na vznik života na jiných planetách. I když v současné době je Mars příliš chladný, aby se na něm mohlo vyskytovat významné množství vody v tekutém stavu, jsou pravděpodobné variace klimatu, které by mohly v intervalech desítek tisíců let způsobit částečné rozpouštění ledu a probuzení spícího života. Evoluce živých organismů, pokud zde nějaké jsou, by v těchto obdobích mohla pokračovat. Mise Phoenix by měla ověřit, zda by severní polární oblasti mohly pro tyto procesy poskytnout alespoň omezené životní prostředí.

Konstrukce

Základem výsadkového modulu je osmistěnná konstrukce spočívající na třech přistávacích nohách. Celková výška až po vrcholek meteorologické tyče obnáší 2.2 m, přičemž se tato míra může mírně změnit podle zkrácení noh absorbujících energii po dopadu. Na bocích jsou proti sobě připojeny dva přibližně kruhové panely solárních baterií o rozpětí 5.52 m. Průměr paluby činí 1.5 m a délka robotické ruky dosahuje 2.35 m.
V přeletové konfiguraci je sonda doplněna ještě tepelným štítem, zadním aerodynamickým krytem a přeletovým modulem zajišťujícím spojení ze Zemí, letové operace a navedení na přistávací trajektorii před příletem k Marsu.
Celková hmotnost při startu obnáší 670 kg, vlastní přistávací modul představuje 350 kg. Vědecké přístroje, k nimž se počítá i robotická ruka, mají hmotnost 55 kg.

Pohonný systém
Prakticky veškerou rychlost, která je zapotřebí k dosažení Marsu udělí sondě před oddělením třístupňová nosná raketa Delta II. Phoenix sám je vybaven 20 raketovými motorky, jejichž úkolem je provádět opravy trajektorie během přeletu mezi planetami, udržovat správnou orientaci v prostoru a zajistit konečné dobrždění před dosednutím na povrch Marsu. Všechny motorky používají jako jednosložkovou pohonnou látku hydrazin. Hydrazin je sloučenina dusíku a vodíku, která se explozivně rozkládá po dotyku s katalyzátorem v raketovém motoru.
12 motorů je instalováno pod spodní částí přistávacího aparátu a jejich úkolem je snížit během poslední půlminuty letu před dosednutím rychlost klesajícího modulu na bezpečnou hodnotu. Mohou pracovat přerušovaně tak, aby se rychlost mohla jemně doladit a zároveň se udržovala stabilita přistávající sondy. Každý z uvedených motorků má tah 293 N.
Zbylých 8 motorků je používáno v průběhu přeletové fáze, v době, kdy je vlastní sonda uzavřena v ochranném pouzdru. Jsou namontovány rovněž na tělese přistávacího modulu, ale jejich trysky prostupují výřezy v horním aerodynamickém krytu. Čtyři motorky o tahu 15.6 N jsou primárně určeny k šesti plánovaným dráhovým korekcím. Další čtyři s tahem pouhých 4.4 N slouží k udržování orientace a k otočení sondy před vstupem do atmosféry Marsu.

Zásobování elektřinou
Hlavním zdrojem energie modulu na povrchu Marsu jsou dvě křídla solárních článků. Mají tvar desetiúhelníku (na první pohled takřka kruhu) a vyčnívají na opačných stranách z nosné kostry modulu. Funkční plocha článků obnáší 4.2 m² a spočívá na pružné vylehčené konstrukci. Fotovoltaické články dobíjejí dva Li-ion akumulátory s kapacitou 25 Ah. Přeletový modul je vybaven svými vlastními solárními bateriemi, protože hlavní panely jsou až do přistání složeny pod krytem sondy.

Telekomunikační systém
Phoenix komunikuje v pásmu UHF (300 až 1000 MHz) přes retranslační družice Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter a případně Mars Express.
Šroubová anténa UHF je namontována na horní palubě. Vysílač je schopen předávat data rychlostí 8000, 32000 nebo 128000 bit/s. Dvě nižší rychlosti jsou určeny rovněž pro příjem signálu v opačném směru. Jedna z UHF antén je také navinuta kolem aerodynamického krytu a je využívána ke spojení od okamžiku, kdy se modul oddělí od přeletové části (cca 5 min před přistáním) až k odhození krytu těsně před dosednutím modulu na povrch.
Během cesty k Marsu používá Phoenix zcela jinou rádiovou soupravu. Spojení je udržováno přímo se Zemí v pásmu X (8 až 12 GHz). Na přeletovém modulu je instalována anténa se středním ziskem a provádí se přes ni komunikace v obou směrech. Dále je přeletová část pro nouzové situace vybavena dvojicí nízkoziskových antén. Redundantně jsou navrženy transpondéry a zesilovače. V pásmu X se komunikace odehrává rychlostí 2100 bit/s ve směru sonda-Země, resp. 2000 bit/s ve směru opačném.

Navigační systém a systém řízení polohy
V průběhu letu k Marsu získává sonda informace o orientaci prostřednictvím hvězdného čidla a dvojice slunečních detektorů, které jsou součástí přeletového modulu. Hvězdné čidlo je v podstatě kamera, která snímá obraz hvězdného pole a ten srovnává s obrazy uloženými v paměti počítače. Sestup atmosférou sleduje inerciální gyroskopická jednotka, která je schopna registrovat změny rychlosti, a dolů mířící radar, který vyhodnocuje výšku nad povrchem. Inerciální jednotka obsahuje akcelerometry, měřící změny rychlosti ve všech směrech a laserové gyroskopy, které zjišťují, jak rychle se mění orientace sondy.

Termoregulace
Systém termoregulace představuje sestava elektrických topidel, termostatů, teplotních čidel, krycích fólií a tepelných izolací. Paluba modulu je vyrobena jako voštinová konstrukce s nízkým koeficientem přestupu tepla. Hlavním účelem subsystému je udržet teplotu kritických komponent nad jistou minimální úrovní. V případě cesty v meziplanetárním prostředí by naopak mohlo dojít k místnímu přehřátí. Termoregulace je schopna zajistit i odvádění přebytečného tepla do okolí.

Letový software
Letový software má za úkol koordinovat provádění příkazů jednotlivých komponent sondy a organizovat data určená k přenosu na Zemi. Provádí kontrolu příkazů z hlediska možných chyb, monitoruje stav subsystémů a je připraven provádět korekční zásahy, pokud se vyskytnou nepředpokládané stavy a okolnosti.

DVD "Vision of Mars"
Na horní palubu přistávacího aparátu je připevněn miniaturní disk obsahující jména 250 000 lidí ze 70 zemí světa a literární, hudební a výtvarná díla týkající se Marsu.
Miniaturní DVD představuje např. práci Percivala Lowella, H. G. Wellse, Isaaca Asimova, Raye Bradburyho a řady dalších. Kvůli trvanlivosti je vyroben na bázi křemenného skla a instalován na místě, kde ho může zachytit kamera provádějící kalibraci. Disk vyrobila společnost The Planetary Society a jména pozemšťanů byla shromážděny pomocí internetu.

Na projektu Phoenix se ke společné práci spojily univerzitní výzkumné týmy, střediska NASA a aerokosmický průmysl. Za vědecké vybavení a činnosti je zodpovědná University of Arizona. Středisko NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), Pasadena (Kalifornie) koordinuje projekt a zajišťuje řízení letu. Vlastní sondu vyrobila a odzkoušela firma Lockheed Martin Space System, Denver. Kanadský partner poskytnul meteorologickou výbavu včetně vývojového modelu senzoru pracujícím na laserovém principu.
Celkové náklady na misi představují 420 mil. USD a zahrnují i vývoj, vědecké vybavení, náklady na start a letové operace.

Vědecké vybavení

Vědecké vybavení přistávacího aparátu představují následující zařízení:

• Robotická ruka o délce 2.35 m je určena k odběru vzorků povrchového materiálu na místě přistání a jeho dopravu k analýzám v dalších přístrojích;
• Kamera na robotické ruce RAC [=Robotic Arm Camera] s rozlišením až 23 µm/pixel upevněná na konci manipulátoru poskytuje detailní snímky povrchu;
• Stereoskopická kamera SSI [=Surface Stereo Imager] se zásobníkem 12 barevných filtrů se nachází asi 2 m nad povrchem Marsu a může pořizovat stereoskopické snímky s podobným rozlišením jako lidské oko;
• Hmotový spektrometr plynů uvolněných ze zahřívaných vzorků TEGA [=Thermal and Evolved-Gas Analyzer] zpracovává materiál dodaný robotickou rukou, zahřívá jej a teplem uvolněné plyny jsou analyzovány v hmotovém spektrometru. Přístroj je schopen rozlišit vodu a oxid uhličitý v rozpuštěném ledu, další chemické látky a dokonce i organické sloučeniny;
• Soubor přístrojů na rozbor půdy MECA [=Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer] obsahuje mokrou laboratoř, v níž je k odebranému materiálu přidávána voda a roztok je následně podroben analýze, dva typy mikroskopů zkoumajících strukturu materiálu a přístroj na měření elektrických vlastností půdy;
• Meteorologická stanice MET [=Meteorological Station] je určena k pravidelnému měření tlaku, teploty, směru a rychlosti větru a obsahu prachu v atmosféře pomocí laserového zařízení (lidaru);
• Sestupová kamera MARDI [=Mars Descent Imager] je instalována na spodní straně přistávacího aparátu a pořizuje záběry krajiny těsně před dosednutím na povrch.

Přípravy ke startu a průběh letu

Na přelomu tisíciletí usoudila NASA, že mezi prioritní kosmické programy zařadí i soustavný výzkum Marsu. Jednotlivé expedice byly plánovány tak, aby na sebe vzájemně navazovaly, každá sonda mohla využívat poznatků předchozích a - pokud to bylo možné - i technického vybavení, především rádiových kapacit družic na oběžné dráze kolem planety. Od studia všeobecných poměrů na Marsu a topografie povrchu, směřovala cesta k poznání geologické stavby, přes hledání stop minulé i současné vody až k pátrání po náznacích možného života - ať současného nebo dávno vyhynulého.

Kromě hlavního směru útoku na Mars, pro který byl oficiálně stanoven "Plán výzkumu Marsu" (Mars Exploration Program) ale zůstalo několik oblastí, které se jevily stejně vědecky zajímavé, sondy pro to určené finančně přijatelné a časově spadající do mezer mezi starty velkých robotických průzkumníků. Pro tuto odnož výzkumu Marsu byl přijat název Mars Scout. V jeho rámci se mělo uskutečnit několik samostatných vědeckých misí s relativně lacinými aparáty, které by se věnovaly převážně jiným otázkám než základní řada robotů.

První výběr misí programu Mars Scout proběhl koncem roku 2002. Z 25 došlých návrhů poslala NASA do užšího výběru čtyři nejzajímavější kandidáty. Stojí za to si připomenout, o které se jednalo - už proto, že někteří z nich se možná dočkají realizace při dalších příležitostech - první z nich připadá na rok 2011. Jednotlivé projekty byly přestaveny těmito charakteristikami:

• Mars Volcanic Emmision and Life Scout - družice studující atmosféru se zaměřením na emise vyvolané vulkanickou činností nebo mikrobiologickou aktivitou.
• Phoenix - povrchová laboratoř určená k měkkému přistání na severních polárních planinách a zkoumání vodního ledu, organických molekul a klimatu.
• Aerial Regional-scale Environmental Study - reaktivně poháněný letoun létající v atmosféře Marsu a měřící vodní páry a další plyny v malých výškách, což má pomoci k pochopení chemického vývoje planety a případné biologické aktivity.
• The Sample Collection for Investigation of Mars - sonda, která se má částečně spustit do atmosféry a odebrat vzorky prachu a plynů, s nimiž se potom vrátí k Zemi.

Přibližně o rok později (2005-06-02) pak byla mise Phoenix schválena definitivně k realizaci s plánovaným startem v srpnu 2007. Zelená pro další kroky následovala po oficiální revizi postupu projektu. Cena sondy Phoenix byla v tomto okamžiku odhadována na 386 mil. USD včetně nákladů na vypuštění.

Při rozhodování, který projekt zahájí program Mars Scout, rozhodovalo do značné míry i to, že Phoenix byl již do značné míry připraven. Aparát byl totiž již postaven a vyzkoušen jako součást programu 2001 Mars Surveyor. K jeho smůle ale v prosinci 1999 havaroval na rudé planetě podobný aparát Mars Polar Lander a přistávací část programu Mars Surveyor byla zrušena. K realizaci dospěla nakonec jen družice 2001 Mars Odyssey. Postavená sonda byla zakonzervována a uložena u firmy Lockheed Martin s výhledem na pozdější použití. Nová šance se tedy dostavila a jméno Phoenix {=Fénix}, podle bájí pták rodící se z vlastního popela, symbolicky doplnilo charakteristiku programu postiženého tolika zvraty.

Phoenix ale neměl být jen dokončeným exemplářem sondy z roku 2001. Pokrok se od té doby nezastavil a rovněž různé okruhy otázek obdržely jinou prioritu i když vědecké i technické vybavení zůstalo v principu stejné. K Marsu se ale měl v roce 2007 podívat podstatně modernizovaný a do jisté míry jiný robot, než ten z roku 2001.

2. Stavba polárního robota na Mars

Phoenix měl při zrození nepochybně značnou výhodu spočívající v tom, že mohl navázat na dlouho před tím vyvíjené a vyrobené komponenty. Konstrukce využívala zrušeného aparátu sondy 2001 Mars Surveyor Lander a část vědeckých přístrojů byla připravena pro havarovaný aparát Mars Polar Lander z roku 1999. Návrh a výroba chybějících komponent tak mohla po schválení projektu začít velmi rychle a náklady měly šanci se udržet v přísném rozpočtu nízkonákladové mise Scout.

Již v dubnu 2006 hlásil výrobce, že k základní kostře přistávacího aparátu začaly být připojovány první komponenty - letový počítač, systém zásobování energií a některé vědecké přístroje. Na těchto pracích se spoluúčastnili specialisté od firmy Lockheed Martin, University of Arizona a Jet Propulsion Laboratory. Všechny díly od široké palety dodavatelů byly již před tím nejprve otestovány samostatně, nyní se začaly sestavovat do větších celků a zkoušeny při společném provozu.

Paralelně s výrobou letového exempláře postupovaly práce na přípravě simulátoru letových operací. Tým řídícího střediska SOC [=Science Operations Center] při University of Arizona zahájil v červnu 2006 instalaci inženýrských modelů vědeckých přístrojů do makety přistávacího aparátu. Pro misi Phoenix byl připraven software, který simuloval činnost přistávacího modulu, vědeckého vybavení a telekomunikačního systému. Maketa se stala klíčovým zařízením zkušebního zařízení PIT [=Payload Interoperability Testbed]. Pracoviště SOC a zkušební zařízení PIT se nyní staly dějištěm nácviku operací před přistáním a postupů při zkoumání povrchového materiálu po dosednutí na Mars.

Zařízení PIT se rozkládá na ploše asi 230 m² a v první fázi zatím vůbec nepřipomínalo prostředí na Marsu. Na podzim ale už měl model Phoenixu spočívat mezi barevnými kulisami, na nichž nechyběly kromě obvyklých terénních útvarů ani kráter a prachové víry.

PIT je kompletní zkušební prostředí, která dovolí odzkoušet povely vysílané na kosmického robota. Zároveň umožní prověřit funkci vědeckých přístrojů. Model je postaven vedle příkopu přibližně 2.5x5 m, ve kterém se bude zkoušet odběr připraveného materiálu lopatkou na robotické ruce.

Hlavní počítač zkušebního zařízení zaujímá prostor o objemu 5 m³ se stěnami pokrytými antistatickým materiálem. Počítač je připojen desetimetrovými kabely s palubou modelu sondy. Pokud to bude potřeba, lze zařízení ovládat dálkově ze střediska JPL v Pasadeně nebo ze závodu Lockheed Martin v Denveru, kde se nachází identický počítač.

Strop místnosti, kde je postaven model aparátu je opatřen hliníkovou fólií nasvícenou zespodu. Rozptýlené světlo napodobuje světelné podmínky na Marsu. Kromě toho jsou instalována 1000 W bodová světla, které mohou osvětlovat lander z různých stran.

Klimatizace udržuje jistou vlhkost prostředí, ne proto, že by mělo simulovat vlhkost vzduchu na Marsu, ale naopak, aby se zamezilo přeskoku elektrických jisker v suchém prostředí, které by mohly poškodit citlivé komponenty vědeckých přístrojů. Elektrické výboje jsou vůbec vážným problémem v marsovském prostředí a je podezření, že způsobily problémy neúspěšným sondám z počátků dobývání Marsu.

V průběhu července 2006 připravili vědecké přístroje dodavatelé z LPL, Lockheeed Martin a JPL. Po instalaci na model začaly intenzivní zkoušky jejich funkce. Zkoušky sloužily rovněž jako trénink řídícího týmu. bylo mj. potřeba vyzkoušet hloubení zeminy v širokém rozsahu jejích vlastností. Na pólu by se mohl vyskytovat tvrdý, na kost zmrzlý materiál ale také třeba sypký písek.

2006-10-20 byl v plné parádě představen zkušební model sondy Phoenix v měřítku 1:1 umístěný v PIT veřejnosti. Stalo se tak v přítomnosti hlavního vědeckého pracovníka PI [=Principal Investigator], kterým se stal Peter Smith. "Vernisáž" proběhla v novém řídícím středisku Phoenix Mars Mission Science Operations Center na University of Arizona (UA) v Tucsonu. Hosté slavnostního předvedení byli svědky práce robotické ruky a shlédli animace, ilustrující jak by mělo probíhat přistání a vědecké operace na Marsu.

V listopadu 2006 se na internetové síti objevilo oznámení o úmyslu "přibalit" k vědeckému nákladu Phoenixu ještě speciální DVD, obsahující tzv. "Visions of Mars" {=Představy o Marsu}, což měla být sbírka příběhů, esejí a uměleckých děl z 19. a 20. století, inspirovaných rudou planetou. Mezi nimi je mj. i proslavená rozhlasová inscenace Války světů z roku 1938 podle klasického románu H. G. Wellse. Disk vyrobila The Planetary Society.

Lidé z celého světa měli možnost na disk poslat svoje jméno (nebo jméno rodinných příslušníků či přátel) a připojit se do řady již zaznamenaných slavných osobností, mezi nimiž figuroval např. astronom Carl Sagan (mj. spoluzakladatel The Planetary Society) a Percivall Lowell, spisovatelé Isaac Asimov, Ray Bradbury, Arthur C. Clarke atd. The Planetary Society předpokládala, že shromáždí několik miliónů jmen zájemců. Členové The Planetary Society byli na DVD zaznamenáni automaticky bez přihlašování. Na DVD byl dále vypálen pozdrav hlavního vědeckého pracovníka mise PI [=Principal Investigator] Petera Smithe a dodatečné informaci o projektu Phoenix.

Disk byl později umístěn na horní palubě přistávacího aparátu a měl být zobrazen na některých snímcích pořízených pro kalibrační účely. Speciální DVD by mělo vydržet nejméně několik set let, dostatečně dlouho, aby mohlo být přečteno budoucími astronauty a vytvořit tak první svazek hypotetické marťanské knihovny. Obsah disku představoval 20 národů a kultur.

"Zpráva v láhvi", jak ji reprezentuje popisovaný disk, není prvním pokusem The Planetary Society odeslat "Vission of Mars" k planetě. Původně byl jeho předchůdce připojen na ruskou sondu Mars 96, která ovšem skončila po závadě nosné rakety Proton neúspěchem hned během navádění na úvodní dráhu kolem Země. Jména zájemců pak putovala do vesmíru při jiných příležitostech - nesly je mj. sondy Stardust, rovery MER, Deep Impact, Mars Pathfinder či Cassini.

3. Z výrobního závodu na kosmodrom

Dne 2007-05-08 přistál na Floridě dopravní letoun U.S. Air Force C-17, na jehož palubě spočívala schránka se sondou k Marsu. Phoenix potřeboval více než rok na kompletaci a zkoušky v dílnách v Denveru. Podle vyjádření PI Petera Smithe testy prokázaly, že jsou přístroje připraveny splnit nejnáročnější požadavky mise.

Phoenix byl prozatím uložen jen v zadním aerodynamickém krytu, v němž měl ale už zůstat až do okamžiku přistání na planetě. Na Floridě na kosmodromu KSC v přípravné dílně NASA byly nachystány další předstartovní operace. Prvním krokem byla zkouška vyvážení na rotujícím stole, které se uskutečnila ve dnech 2007-05-10 a 2007-05-11. O pár dní později 2007-05-15 byla v plánu montáž tepelného štítu a prověrka oddělování. Ve třetím květnovém týdnu následovala zkouška přistávacího radaru a ověření startovního zařízení. Na samý závěr května byl připraven test systémů vstupu do atmosféry, sestupu a přistání a na závěr prověrka navigačního a řídícího systému.

Jako nosič byla již dříve vybrána raketa Delta II 7925 dodávaná sdružením United Launch Alliance. Start se měl uskutečnit z rampy 17-A na Mysu Canaveral. Montáž byla zahájena ve třetím červnovém týdnu instalací prvního stupně. Jako další mělo být připojeno devět bočních urychlovacích stupňů na tuhé pohonné látky. Následovala instalace druhého stupně na hypergolické pohonné látky v první týdnu července. Aerodynamický kryt, chránící kosmickou sondu během průletu hustou zemskou atmosférou těsně po startu se připojoval až v čisté místnosti na vrcholku mobilní obslužné věže.

Během montáže podstoupila nosná raketa celou řadou postupných zkoušek. V polovině července to byla zkouška těsnosti, při níž byl první stupeň v průběhu simulovaného odpočítávání naplněn kapalným kyslíkem. Následujícího dne se ověřovaly procedury při simulovaném vzletu, tentokrát ale bez přítomnosti paliva v nádržích. Byly kontrolovány elektrické okruhy a mechanická zařízení. Phoenix měl být umístěn na špici raketu ve třetím týdnu července a okamžitě bylo prověřováno propojení a vzájemná spolupráce nosné rakety a sondy. Zkoušely se veškeré operace před vzletem a po něm, znovu ale bez naplněných nádrží. Jako poslední operace měl být týden před plánovaným startem na špici nosiče nainstalován aerodynamický kryt nákladu.

4. První kilometry cesty

První termín vzletu byl stanoven na pátek 2007-08-03 při první možné příležitosti, i když startovní okno trvalo prakticky až do konce měsíce srpna. Zvolená technika navádění k Marsu dovolovala nosné raketě každého dne dva možné okamžiky zahájení letu, vzdálené od sebe něco víc než o půl hodiny, ovšem nosič musel nastoupit cestu v krátkém jednosekundovém startovním okně. Zmíněné dva okamžiky se lišily především jiným azimutem dráhy stoupající rakety a prodleva mezi nimi sloužila k přeprogramování naváděcího systému.

Ráno 2007-07-31 byly do nádrží druhého stupně načerpány zásoby okysličovadla a na odpolední hodiny bylo připraveno plněn paliva. Motory druhého stupně rakety (Aerojet AJ10-118K) používají ke své práci oxid dusičitý a hydrazinovou směs nazývanou Aerozine 50. Obě složky jsou při normálních teplotách skladovatelné a je možno je načerpat do nádrží v dostatečném předstihu.

V průběhu prací na rampě 17A ale do postupu zasáhlo počasí. V oblasti Mysu Canaveral byly očekávány bouřky, při kterých je zakázáno manipulovat s raketovým palivem. Proces byl tudíž z bezpečnostních důvodů přerušen. Bylo rozhodnuto, že plnění hydrazinem bude pokračovat následujícího rána. Tento skluz ale narušil průběh dalších plánovaných předstartovních operací, a proto bylo ještě téhož dne promptně rozhodnuto odložit start o jeden den na sobotu 2007-08-04.

Předpověď počasí na sobotu vyznívala velice příznivě. Meteorologové udávali šanci na splnění povětrnostních podmínek na 80%, což je v případě Floridy více než výborné. Přípravy ke startu pokračovaly naprosto hladce. Do druhého stupně byly uloženy zásoby skladovatelných pohonných látek, což se nepodařilo kvůli hrozícím bouřkám před pár dny.

2007-08-04 kolem 00:30 UT, tedy ještě ve večerních hodinách na Mysu, se otevřela vrata na mobilní obslužné věži, která do této doby chránila sestavu rakety a především její vrcholek se vzácným nákladem, a obrovská konstrukce se začala odsouvat do bezpečné vzdálenosti. Na rampě se rozběhly poslední kontroly stavu zařízení. Zhruba za dvě a půl hodiny v 03:00 UT bylo oznámeno, že servisní věž dorazila do požadované pozice.

V 06:26 UT ukazovalo počítadlo countdownu stav T-150 min. Do stanoveného okamžiku startu se nicméně uvažovalo ještě se dvěma přerušeními, které byly do přípravné sekvence vloženy jako rezerva pro případ nepředvídaných událostí. Jejich celková délka činila 30 min a k první mělo dojít v čase T-15 min a ke druhé v T-4 min.

V následujících hodinách se měla raketa naplnit pohonnými látkami. Kvůli nebezpečné operaci byl po třech signálech výstražné sirény vyklizen prostor rampy.

V 06:52 UT se po skončené kontrole stavu armatur v potrubí, čidel, průtokoměrů a vůbec kompletního plnícího zařízení započalo s čerpáním pohonných látek do prvního stupně. První přišel na řadu kerosen, běžně známý pod značkou RP-1. Takřka celá zásoba byla dopravena do nádrže systémem zrychleného plnění, teprve, když příslušný senzor ohlásil přítomnost 98% požadovaného množství, "rychlý" ventil se uzavřel a následovala fáze pomalého opatrného dorovnání hladiny na konečnou úroveň. Nádrže kerosenu byly naplněny v 07:11 UT. Celá operace trvala 19 min 34 s.

V 07:32 UT byl na palubě Delty aktivován řídící počítač. Nosná raketa Delta, jejíž první exempláře vzlétly již v roce 1960, je často používaným nosičem. Uskutečnila dosud celkem 324 startů, přičemž varianta Delta 2, absolvovala 128 startů a v modifikaci 7925 měl mít dnešní vzlet již pořadové číslo 63.

V 07:38 UT se rozběhly přípravy na čerpání kapalného kyslíku. Oficiální povolení dostal obslužný tým v 07:41 UT a o chvíli později začaly nádrž prvního stupně zaplavovat první kilogramy kapaliny o teplotě -183°C. Podobně jako u kerosenu se kyslík nejprve dopravoval do nádrže zrychleným způsobem. V 08:07 UT už byl z 95% na palubě a nastala fáze pomalého doplňování. V 08:10 UT byl hlášen plný stav. Čerpání kyslíku zabralo celkem 27 min 24 s. Nadále pokračovalo jen doplňování okysličovadla, které se odpařovalo a v podobě bílého obláčku unikalo z ventilu na boku prvního stupně rakety.

V 08:22 UT byla provedena prověrka autodestrukčního sytému nosné rakety, který by byl spuštěn v případě, že by se vzlétající stroj vymknul kontrole a ohrožoval pobřeží Floridy. V 08:32 UT začali technici prověřovat funkci naklápění motorů prvního a druhého stupně. Na schopnosti měnit směr vektoru tahu raketových motorů zcela závisí, jestli raketa poletí po správné trajektorii.

Počasí se vyvíjelo stále velice příznivě. Meteorologická zpráva z 08:30 UT hovořila dokonce jen o 10% nebezpečí, že by mohly do procedur zasáhnout špatné povětrnostní podmínky. V 08:41 UT bylo v čase T-15 min poprvé plánovaně přerušeno odpočítávání.

V 09:01 UT se po 20 minutách přerušení opět začaly měnit číslice na ukazateli zbývajícího času do vzletu. Dispej ukazoval T-15 min. Zhruba v 09:07 UT bylo zahájeno tlakování nádrží kerosenu v prvním stupni. Meteorologové znovu ohlásili "go" pro start v plánovaném termínu.

V 09:12:34 UT doběhl coutdown k číslu T-4 min a opět se na deset minut zastavil. Těsně před uplynutím přestávky došlo k obvyklé kontrole připravenosti ke startu jednotlivých systémů. Všichni dotázaní, včetně ředitele startu ULA [=United Launch Alliance], odpověděli "ready".

V 09:20 UT byla sonda na špici nosné rakety připojena na vlastní zdroje energie.

V 09:22:34 UT stále v čase T-4 min bylo obnoveno závěrečné odpočítávání. V čase T-03:45min byla i nosná raketa připojena na interní baterie. Dvě minuty před startem bylo zahájeno tlakování kyslíkových nádrží prvního stupně. Na televizní obrazovce bylo vidět občasné odfouknutí pojistných ventilů. O chvíli později byla dočerpána hladina kyslíku na 100%. V T-75 s byla hlášena všeobecná připravenost ke startu.

11 sekund před startem byly odjištěny zažehovače návěsných motorů na TPL. Dvě sekundy před startem se rozběhl zážeh dvou pomocných motorů (vernierů) prvního stupně a takřka současně naskočil hlavní motor. Bezprostředně poté se rozburácela šestice motorů SRB připojených ve svazku kolem prvního stupně rakety.

V 09:26:34 UT dne 2007-08-04 se nosná raketa Delta II 7925 odlepila od rampy 17A na Mysu Canaveral a sonda Phoenix nastoupila první metry cesty k vzdálené planetě. Na Floridě bylo těsně před svítáním. 35 s po prvním pohybu už stoupající stroj dosáhl rychlosti zvuku a rychlost se stále s ubývajícím palivem zvyšovala. V T+56 s byla vystavena maximálnímu aerodynamickému namáhání, ale to už atmosféra kolem ní začínala řídnout. V čase T+01:12 min dohořela první šestice návěsných motorů SRB, které se vzápětí oddělily. Těsně před separací naskočily motory zbývajících tří přídavných motorů a společně s hlavním motorem RS-27A v prvním stupni hnaly sestavu na dráhu kolem Země. I tyto tři motory úspěšně splnily nakonec svoji funkci a v T+02:14 min byly odhozeny.

Hlavní motor ale stále urychloval raketu. Dosloužil až v T+04:47 min, v okamžiku, který se ve zkratkách NASA označuje jako MECO [=Main Engine Cutoff]. Nepotřebný první stupeň byl opojen a po 20 sekundách v T+04:47 min byl poprvé zažehnut motor druhého stupně. Raketa mezitím dosáhla takové výšky, že aerodynamický kryt na špici byl již nepotřebný a proto byl v T+05:25 min odhozen. V T+07:24 min dosáhla Delta (vlastně už její menší zbytek) výšky 140 km a od místa startu se vzdálila na 1500 km. Rychlost činila přibližně 6.7 km/s.

V 09:34 UT (T+8 min) zachytila signál letící rakety sledovací stanice na ostrově Antigua. V T+09:28 min bylo zaregistrováno SECO1 [=Second Stage Cutoff], čili první vypnutí motoru druhého stupně. Sestava druhého a třetího stupně se sondou Phoenix dosáhla předběžné parkovací dráhy, na níž měla vytrvat přibližně jednu hodinu, než definitivně zamíří k Marsu. Prakticky kruhová dráha ležela ve výšce 145 km se sklonem 28.5° k rovníku.

V 09:40 UT (T+14 min) zmizela raketa z dosahu stanice Antigua a signály prozatím zmlkly. Raketa letěla setrvačností a žádné operace nebyly v nejbližších chvílích plánovány. Teprve v okamžiku dalšího zážehu motoru druhého stupně - to měl mít Phoenix za sebou skoro celý oběh kolem Země - měly být činnosti opět monitorovány. K tomuto účelu se nad Tichým oceánem pohybovalo letadlo s potřebnou spojovací aparaturou na palubě.

Phoenix překonal Atlantický oceán a přelétl nad Jižní Afrikou a přes Indický oceán mířil k severozápadní Austrálii. Pak už se před ním otevřely rozlehlé planiny Tichého oceánu, nad jehož vodami čekalo letadlo přezdívané "Big Crow" (Velká vrána), jehož úkolem bylo monitorovat činnost nosné rakety v dalších kritických okamžicích, než štafetu převezme pozemní stanice na Havajských ostrovech Přibližně v 10:40 UT (T+74 min) mělo dojít znovu k zážehu druhého stupně rakety. Stanovený okamžik uplynul, ale řídící tým na Mysu stále čekal na telemetrická data z letadla. Nicméně již o minutu později přišlo uklidnění, když bylo konečně potvrzeno, že motor druhého stupně pracuje a roztláčí sondu na únikovou dráhu od Země. Ani druhý stupeň tedy nezklamal a v 10:43 UT (T+78:30 min) dokončil hlavní motor práci a byl vypojen. Posledním úkolem stupně bylo zažehnout malé raketové motorky, které roztočily celou sestavu kolem podélné osy rychlostí 70 ot/min, tak aby byla docílena žédoucí stabilizace letícího tělesa. Pak se teprve mohl oddělit.

V 10:44 UT (T+78:08 min) byl zapálen poslední třetí stupeň. Tvořil ho standardní motor na tuhé pohonné látky Star 48B. Stačilo o něco více než jedna minuta činnosti, aby v 10:46 UT (T+79:35 min) dodal sondě poslední impuls potřebný k přeletu mezi planetami. Těsně před oddělením sondy byla ještě snížena rychlost rotace tím způsobem, že byly z rotujícího tělesa odvinuta dvě lanka se závažíčky na koncích, která zpomalila otáčení stejným způsobem, jako je to vidět u bruslaře, který po otočce rozpaží.

Ačkoliv na Mysu opět chyběla aktuální telemetrická data, v 10:51 UT (T+84:30 min) se Phoenix oddělil od posledního stupně nosné rakety a nastoupil samostatnou cestu k Marsu. Operace byla potvrzena v 10:56 UT (T+90:20 min), když stanice DSN v Goldstone zachytila první signály sondy. O několik minut později bylo potvrzeno, že se sonda zorientovala v prostoru a panely slunečních baterií byly zaměřeny na Slunce. Začala kontrola stavu všech systémů. Cesta k rudé planetě začala.

5. Se Zemí za zády

Sonda se oddělila od nosné rakety a zamířila již po samostatné trajektorii směrem k Marsu. Na odpočinek v řídícím středisku ale nebyl čas. Nejprve bylo nutno prověřit stav systémů po startu a zvyknout si na chování aparátu ve skutečných kosmických podmínkách. Bylo nutné rovněž stanovit skutečnou dráhu letu, aby se mohla včas připravit první dráhová korekce, ke které mělo dojít podle původního rozvrhu šest dní po začátku letu. Necelý den po startu (2007-08-05 v 04:45 UT) překonala sonda oběžnou dráhu Měsíce.

Poslední stupeň nosné rakety Star 48B navedl sondu na dráhu, která záměrně míjela cílovou planetu ve vzdálenosti asi 0.95 mil. km. Zdánlivě obrovská odchylka měla ale svoje odůvodnění. Vyžadují si to přísná bezpečnostní pravidla, chránící cizí svět před kontaminací pozemskými organismy. Stále je třeba mít na paměti, že poslední stupeň nosné rakety i po oddělení sondy pokračoval po prakticky stejné trajektorii jako vlastní sonda. Pokud by se v programu navádění počítalo se zaměřením na Mars, reálně by hrozilo, že na Marsu přistane nejen Phoenix ale na planetu dopadne i urychlovací stupeň Star 48B, který z praktických důvodů nebyl před cestou sterilizován. Zamířit sondu do správného bodu měly tudíž až následující dráhové korekce.

První úprava dráhy letu TCM-1 [=Trajectory Correction Maneuvre] se uskutečnila 2007-08-08. Těsně před zážehem korekčních motorů nejprve malé orientační motorky o tahu 4.4 N natočily sondu do správné polohy. V 18:30 UT nastartovala čtveřice středních motorů s tahem 15.6 N a pracovala po dobu 3 min 17 s. Zatímco rychlost letu činila po opuštění sféry aktivity Země přibližně 33.18 km/s (heliocentrická rychlost), dokázaly manévrovací motorky změnit rychlost o pouhých 18.5 m/s. I tak byla změna rychlosti dostatečná a podle bezprostředního vyjádření vedení mise se jen nepatrně lišila od vypočtených hodnot. První korekční manévr byl zároveň nejradikálnějším zásahem do dráhy ze všech plánovaných. Všechny subsystémy se chovaly podle očekávání. Po skončeném manévru opět sonda zaujala polohu se solárními články orientovanými ke slunci a anténou k Zemi.

Koncem srpna dospěly kontroly přístrojů ke komponentám, které jsou pro úspěch mise naprosto zásadní. 2007-08-24 byla ověřována funkce radiostanice v pásmu UHF a přistávacího radaru. Vysílač v pásmu UHF bude v provozu až po přistání na Marsu. Má za úkol komunikovat s družicemi, kroužícími kolem planety, které mimo jiné slouží všem přistávacím aparátům jako retranslační stanice. Spojení na přeletové fázi prozatím probíhalo v pásmu X přes jiný typ rádiové aparatury, instalované na části, která bude odhozena před vstupem sondy do atmosféry.

Radar je součástí systému měkkého přistání. Jeho úkolem je monitorovat výšku modulu nad povrchem v závěrečných třech minutách sestupu a podle potřeby zapínat a vypínat brzdící raketové motory.

Ještě před těmito důležitými prověrkami technického vybavení došlo 2007-08-20 k ověření stavu přístroje TEGA [=Thermal and Evolved-Gas Analyzer]. Tento experiment má zkoumat vodu, molekuly obsahující uhlík a další chemické látky ve zmrzlé půdě Marsu. Při zkoušce byla kontrolována funkce iontového čerpadla, které má ještě před dosažením Marsu odsát zbytky vodních par, které se do zařízení dostaly při montáži. Další čtyři vědecké přístroje bylo v plánu otestovat ještě před dalším korekčním dráhovým manévrem, s nímž se uvažovalo na 2007-10-16.

Ke dni 2007-09-01 měl Phoenix za sebou 81 mil. km cesty a k cíli mu zbývalo ještě dalších 598 mil. km. Pohyboval se heliocentrickou rychlostí 34 km/s.

2007-09-06 dorazily na Zemi první fotografie z paluby sondy. Jednalo se o pokusný záběr kamery RAC [=Robotic Arm Camera], upevněné na konci robotické ruky těsně nad lopatkou. Jelikož je celé zařízení prozatím ukryto v ochranném pouzdře, musela být scéna uměle nasvětlena červenou LED [=Light-Emiting Diode] diodou. Na záběru byla vidět lopatka, která bude na Marsu hloubit příkop ve zmrzlé půdě a přenášet vzorky materiálů k analyzátorům na palubě. Získaný snímek byl ostrý a i jinak v perfektní kvalitě.

Kameru RAC dodaly pro misi Institut Maxe Plancka z Německa a dodavatel z Velké Británie. Samotná robotická ruka je pak americkým dílem. Pro JPL ji vyrobila firma Honeybee Robotics z New Yorku. Na palubě jsou ještě čtyři další kamery, ty ale dodají první obrázky až po přistání na rudé planetě.

2007-10-24 došlo k druhé úpravě dráhy letu TCM-2 přistávacího aparátu. Zážeh čtyř korekčních motorků na dobu t=45.9 s vrátil sondu na správnou trajektorii k Marsu. Do přistání v tuto chvíli zbývalo ještě sedm měsíců.

Druhá dráhová korekce byla oproti původnímu rozvrhu odložena o jeden týden. Tato doba byla využita k tomu, aby se sonda opatrně zotavila po zásahu kosmického záření, které 2007-10-06 způsobilo poruchu palubní počítačové paměti. Podobné komplikace nejsou v historii kosmických letů novinkou a programové vybavení mělo pro podobnou anomálii připravenu záložní proceduru. Sonda se převedla do pasivního bezpečnostního stavu a pozemní středisko pak postupně zjišťovalo stav zařízení a obnovovalo normální činnosti.

Poslední úprava dráhy měla primárně stejný účel jako první korekce provedená 2007-08-10, tzn. těsně po startu, tedy zacílit sondu k Marsu, protože byla raketou záměrně navedena mimo cíl. Důvodem bylo, aby nesterilizovaný poslední stupeň nosiče minul v bezpečné vzdálenosti planetu a eventuelně nekontaminoval prostředí pozemskými mikroorganismy. Kdyby nebylo korekce číslo 2, minul by Phoenix Mars ve vzdálenosti 95 tis. km. Druhou korekcí byla změněna rychlost letu o Δv=3.6 m/s, což je asi pětina změny rychlosti z první korekce. Oba dva manévry byly plánovány jako celek společně.

Prověrky palubních přístrojů byly dokončeny 2007-10-26. Jako poslední byla testována kanadská meteorologická stanice vybavená mj. laserovým zařízením (lidar). V minulých týdnech bylo nutno uskutečnit dva cykly prohřívání přístroje TEGA [=Thermal and Evolved-Gas Analyzer], kterými se měla odstranit vlhkost pocházející z pozemského prostředí. Další "propečení" přístroje mělo následovat opět těsně před přistáním.

Mars se blíží

Po prvním čtvrtroku intenzivní činnosti, startu, dráhových korekcích a prověrkách činnosti, nastal čas si alespoň relativně oddychnout. Do příletu k rudé planetě zbývalo přibližně půl roku cesty a další dramatické události se očekávaly až těsně před koncem letu.

Na přistání Phoenixu se kromě pozemské techniky připravovali i další robotičtí cestovatelé. Kolem Marsu stále kroužily a úspěšně pracovaly sondy NASA 2001 Mars Odyssey a Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) a satelit evropské organizace ESA Mars Express. Všechny tři měly být využity především ke sledování signálu z modulu v nejkritičtější fázi přistávací operace a pak, jak všichni doufali, po úspěšném dosednutí na planetě. Spojení bylo třeba vyzkoušet a k tomu se zase hodila dvě vozítka Spirit a Opportunity, která naštěstí stále ještě fungovala na povrchu. Do programu všech uvedených strojů bylo zaplánováno simulované vysílání, záznam a retranslace Phoenixu. Kromě toho všechny tři družice upravily svoje oběžné dráhy tak, aby byly "ve správný čas na správném místě". Kdyby se například Mars Odyssey nechala na původní orbitě, nacházela by se v okamžiku přistání Phoenixu na opačné straně planety.

Phoenix byl naprogramován tak, aby vysílal kódované údaje o svém stavu prakticky po celou dobu od dotyku s atmosférou po dosednutí na povrch a ještě přibližně minutu poté. Řídící středisko tudíž mělo šanci zmapovat všechny důležité události. I v případě jakýchkoliv problémů a eventuální havárie mohlo vystopovat příčiny potíží a poučit se pro příště. Hlavní úlohu retranslačního vysílače měla hrát družice 2001 Mars Odyssey. Pro kritických chvílích dostala instrukce změnit orientaci tak, aby anténa v pásmu UHF mířila k Zemi (normálně směřuje k planetě). Jakmile zachytí signály z Phoenixu, má je okamžitě předávat do řídícího střediska. Ostatní dvě družice měly fungovat jako záloha, data z přistávacího modulu zaznamenávat a teprve po dosednutí je odvysílat k Zemi. Začátek záznamu byl naplánován na 10 min před přistáním.

Kromě asistence při rádiovém přenosu měly stávající družice další nezastupitelnou roli - prozkoumat přistávací oblast a dodat snímky, pomocí nichž se vybere konkrétně bod, do něhož bude Phoenix zacílen.

Koncem února 2008 se uskutečnila jedna z posledních prověrek na palubě. Tlakové a teplotní čidlo, které je součástí meteorologické stanice dodané Kanadskou kosmickou agenturou CSA, byly úspěšně naposledy zkalibrovány. Při té příležitosti byl shrnut dosavadní průběh prověrek: "Kosmická sonda se chovala tak, že se většina týmu může zaměřit na přistání a operace na povrchu."

2008-04-10 doladilo řídící středisko NASA JPL v Pasadeně manévrem TCM-3 trajektorii sondy Phoenix mířící do přistávací oblasti na Marsu. "Je to náš první korekční manévr, který navádí sondu do vybrané polární oblasti na Marsu," řekl Brian Portock, vedoucí navigačního týmu Phoenixu. Předchozí dvě úpravy dráhy v srpnu a říjnu měly za úkol "pouze" zajistit zásah planety.

Prozatím poslední dráhová korekce začala natočením Phoenixu o 145°, následoval zážeh motorků na dobu t=35 s a na závěr byla opět upravena orientace tak, aby hlavní anténa mířila k Zemi. Do okamžiku přistání se počítalo ještě se třemi dalšími korekčními manévry, které měly dále upřesňovat místo přistání, aby se dosáhlo maximální bezpečnosti operace.

NASA mezitím vydala podmíněný souhlas s vybraným místem přistání. Mělo by to být ploché údolí, neoficiálně pojmenované "Green Valley" {=Zelené údolí}. Definitivní potvrzení oblasti se očekávalo koncem dubna po získání dodatečných podrobných snímků z družice Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Orbiter MRO už zhotovil přibližně 40 obrázků z tohoto regionu. Jejich analýza vedla k rozhodnutí posunout střed přistávací oblasti asi 13 km na jihovýchod vůči původnímu plánu. Tím se místo vzdálilo od poněkud balvanitého pole, objeveného na snímcích. Poslední korekce dráhy už brala v úvahu zmíněný přesun středu přistávací oblasti.

Přistávací elipsa má rozměr 100x20 km. Fotografie ukázaly, že se uvnitř i v bezprostředním okolí nachází asi 5 miliónů kamenů, dostatečně rozměrných, aby zničily přistávající aparát, pokud by náhodou dosedl přímo na ně. Místo přistání bylo zvoleno jako kompromis mezi očekávaným vědeckým přínosem a nebezpečím zániku sondy. Na tomto místě se očekávala největší koncentrace ledu mimo hranice polárních čepiček. Pokud by se hledalo místo s největší šancí na přijatelné prostředí pro mikrobiální život, bylo by právě zde.

Po potvrzení definitivního místa přistání a zatím poslední korekci dráhy pokračoval let tak hladce, že mohl řídící tým začít uvažovat o zrušení další úpravy trajektorie TCM-4, s níž se počítalo na 2008-05-10. Místo toho se měla pozornost soustředit na další příležitost připadající na 2008-05-17.

Návrh na úpravu letového plánu podali technici JPL po důkladném proměření aktuální dráhy začátkem května a management mise ji odsouhlasil 2008-05-08. Kromě zmíněného data 2008-05-17 byl v plánu ještě jeden termín na definitivní doladění místa přistání, který připadal na 2008-05-24, tedy den před dosednutím.

Dráhová korekce TCM-5 [Trajectory Correction Maneuvre] se uskutečnila 2008-05-17. Jednalo se jen o nepatrný zásah do trajektorie. Čtyři korekční motorky byly zažehnuty na méně než 2 s. I tato drobná oprava stačila, aby let nabral kurs do středu přistávací oblasti. Výpočty provedené tři dny před přistáním dokládaly, že současná trajektorie by měla umístit Phoenix asi 10 km od ideálního místa. Další doladění dráhy se mohlo uskutečnit ještě poslední den před přistáním.

Poslední korekce dráhy TCM-6 měla své místo v programu v neděli 2008-05-25 v 02:46 UT. Tento termín a ani úplně poslední zálohu (TCM-6X) v 15:46 UT řídící tým nevyužil. Sonda se stále nacházela ve skvělém stavu a všechny systémy pracovaly jako hodinky. V nádržích se nacházelo dostatek pohonných látek, teplota vypadala dobře a baterie byly dobity na plný stav. Do příletu k cíli zbývalo posledních šest hodin letu

Sedm minut strachu

Řídící tým se vzdal poslední šance zasáhnout do dráhy letu v termínu, kdy do přistání zbývalo posledních osm hodin letu. Sonda se řítila narůstající rychlosti k Marsu ovládaná jen gravitací planety. Několik hodin před dosednutím skončil shodou okolností proslavený automobilový závod 500 mil Indianapolis. Vítěz závodu potřeboval na překonání stanovené vzdálenosti skoro čtyři hodiny, Phoenix by stejnou dráhu urazil za 2 min 22 s, pokud by udržoval rychlost, jakou se vřítí do atmosféry (přibližně 20000 km/h).

Mobilizovány byly americké družice kroužící kolem Marsu. Ve 22:16 UT bylo oznámeno, že sondy Mars Odyssey a Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) byly konfigurovány pro ptřeby příjmu, záznamu a předávání dat, vysílaných sestupujícím aparátem. O hodinu později v 23:00 UT byla zapojena topidla vyhřívající manévrovací motorky, které měly za úkol natočit sondu do polohy pro vstup do atmosféry. Ve 23:14 UT dokončila sonda MRO změnu orientace tak, aby mohla přijímat signál Phoenixu v pásmu UHF. O chvíli později (23:18 UT) potvrdila telemetrická data, že se zdárně rozběhlo tlakování pohonného systému.

2008-05-25 ve 23:21 UT potvrdila i družice Mars Odyssey, že je správně nasměrovaná. Zatímco úkolem MRO bylo jen zaznamenávat vysílaná data z Phoenixu a teprve později je předat operátorům, Mars Odyssey je měla okamžitě vysílat na Zemi. Přistávací aparát přijal poslední informace o momentální orientaci z hvězdného čidla, které byly určeny ke kalibraci inerciální měřící jednotky. Hvězdné čidlo pak bylo vypojeno.

23:35 UT - na palubě satelitu Mars Odyssey byla aktivována sekvence řídící příjem komunikace z Phoenixu.

23:38 UT - ve skutečnosti by měl Phoenix v tuto chvíli už stát na povrchu Marsu. Vinou zpoždění rádiového signálu ale všechny informace ze vzdálenosti 275 mil. km přicházely se zpožděním 15 min 20 s. Tento problém nastává u komunikace se všemi vzdálenými objekty. Rozlišuje se proto čas ERT [=Earth-receive Time], což je čas, kdy je nebo by mohla být informace o nějaké události zachycena na Zemi a čas SCET [=Spacecraft Event Time], což je čas, kdy k události skutečně došlo. Všechny časy uváděné v této kapitole jsou čase ERT.

23:39 UT - od přistávacího modulu se odpojila přeletová část, jejímž úkolem bylo během dosavadních skoro deseti měsíců meziplanetárního letu, provést všechny manévry potřebné k dopravení Phoenixu do správného vstupního koridoru nad Marsem a svými slunečními bateriemi zásobovat celou letovou sestavu energií. Phoenix zůstal odkázán na palubní akumulátory a musel vystačit s vlastní zásobou až do chvíle, kdy se na Marsu podaří rozložit dva kruhové panely fotovoltaických článků. O minutu později zahájilo pouzdro s ukrytým Phoenixem obrat v prostoru, aby se tepelný štít v okamžiku dotyku s atmosférou nacházel vpředu.

23:46 UT - okamžik, kdy začalo oněch často zmiňovaných sedm minut strachu. Phoenix se výšce 125 km nad Marsem vnořil rychlostí přibližně 5.7 km/s (20500 km/h) do atmosféry. Třením molekul atmosféry o povrch tepelného štítu se měnila pohybová energie na tepelnou - kolem sestupujícího tělesa se vytvořil oblak horkých ionizovaných plynů a rychlost letu strmě klesala. Povrch tepelného štítu odtával (maximální teplota byla odhadnuta na 1400°C ve výšce 40 km nad povrchem) ale uvnitř schránky zůstávala příjemná pokojová teplota. Špička přetížení činila asi 9.2 G.

Signál z dozorující družice Mars Odyssey přicházel ještě chvíli po vstupu do atmosféry. Ionizovaný plyn kolem sondy pak na několik minut spojení přerušil. Během prvních čtyř minut sestupu atmosférou se muselo zmařit 94% pohybové energie. Rychlost pak klesla na 0.5 km/s (1800 km/h), což již stačilo k tomu, aby mohl být uvolněn padák.

23:50 UT - ve výšce přibližně 13 km a při rychlosti 1.7x vyšší než rychlost zvuku byl rozložen padák. Měl za úkol ještě více zpomalit rychlost klesání. Po prvních 15 s po rozložení padáku už činila jen 400 km/h. Během několika sekund se oddělil již nepotřebný tepelný štít a odkryla se spodní část Phoenixu, který mohl násldedně rozložit tři přistávací nohy do správné polohy.

23:51 UT - Přibližně 75 s po uvolnění padáku se aktivoval přistávací radar, jehož jediným úkolem bylo měřit výšku nad povrchem, rychlost klesání a horizontální rychlost a tyto údaje předávat do palubního počítače, který řídil přistávací operaci. Měření se opakovalo desetkrát za sekundu. Do dosednutí na Mars zbývalo ještě asi 140 s.

23:53 UT - přistávací aparát se odpojil od padáku a zadního krytu ochranného pouzdra. Několik chvil padal k povrchu planety volným pádem, ale pak nastartovaly raketové motorky, které měly zpomalit pád až na rychlost přibližně 8 km/h, kterou se měl aparát dotknout povrchu. V okamžiku přechodu na motorický sestup klesal Phoenix rychlostí 200 km/h a nacházel se ve výšce přibližně 1 km. 12 přistávacích motorků pracovalo v pulsním režimu, tzn. že se podle výpočtů palubního počítače zapínaly a vypínaly. Neměnil se ale jejich tah, tak jak tomu bývalo u předchozích pokusů o motorické dosednutí na Mars. Těsně před dotykem s povrchem planety provedl aparát piruetu, kterou se dostaly solární baterie (zatím složené) do polohy, v níž budou přijímat maximální množství slunečních paprsků po celou dobu mise.

23:53:44 UT Phoenix přistál na Marsu. Sedm minut hrůzy bylo minulostí. Místo přistání bylo identifikováno na 68.22° s.š. a 54.3° v.d. Vysílání přes Mars Odyssey pokračovalo podle plánu ještě jednu minutu po dosednutí. Pak se družice vzdálila z dosahu ale další přelet nad místem přistání se měl uskutečnit asi za dvě hodiny.

Přibližně dvacet minut po přistání zůstal Phoenix v klidu a pak bylo zahájeno rozkládání dvou křídel solárních baterií. Smyslem přestávky bylo, aby se stihl usadit prach zvířený raketovými motorky a neusazoval se na účinné plochy baterií, čímž by se snížila jejich účinnost. Data přijatá retranslací přes Mars Odyssey naznačovala, že Phoenix stojí nakloněn jen asi o 0.25° a panely slunečních baterií jsou natočeny ve směru východ-západ, tedy tak, jak bylo požadováno. Padák se otevřel asi o 7 s později než bylo vypočítáno, sestupová trajektorie ale kopírovala správnou křivku.

2008-05-26 v 01:50 UT byl znovu navázán kontakt Phoenixu s družicí Mars Odyssey a na Zemi začala proudit nová data. Mezi nimi byl i snímky zachycující správně rozložené solární panely, nohu landeru spočívající na povrchu Marsu, plošinu s vědeckými přístroji a plochou krajinu kolem přistávacího aparátu. Bylo potvrzeno, že se správně rozložil nosník nesoucí stereoskopickou kameru a stožár meteorologické stanice.

První dny na Marsu

Infarktové napětí v řídícím středisku opadlo a práce se vrátila na poněkud klidnější úroveň. Před zahájením hlavních vědeckých průzkumů bylo třeba vykonat ještě mnoho drobných úkonů. Úkolem prvního dne na Marsu byly zkoušky některých přístrojů a systémů a další fotografování okolní krajiny. Překvapení pro veřejnost přichystala sonda Mars Reconnaissance Orbiter, když krátce po vylodění Phoenixu na Marsu odvysílala snímky místa přistání. Obrázek z kamery HiRISE ukazoval nad povrchem planety Phoenix klesající pod kupolí padáku. Poprvé se podařilo zachytit pozemského robota během přistávací operace.

Mezitím putovaly k Zemi další obrázky pořízené kamerami Phoenixu. Vědci si mohli prohlédnout první fotografie polárního regionu rudé planety. Krajina to je velice plochá a fádní, na níž chybí jakékoliv krajinné dominanty. Na detailnějších záběrech bylo vidět terén uspořádaných do jakýchsi nepravidelných desek tvaru mnohoúhelníku. Pozorováno bylo i několik čerstvých prasklin. Okamžitě to bylo interpretováno jako projev opakovaného tání a mrznutí ledu nacházejícího se pod povrchem.

Phoenix mezitím absolvoval první noc na vzdálené planetě a noční teploty se nijak neprojevily na jeho stavu. Družice MRO splnila pokyny ze Země a dokázala zachytit přistávací modul na povrch Marsu. Kromě hlavního tělesa byly nedaleko identifikován i tepelný štít a padák s připojeným zadním víkem ochranné schránky landeru. Kamera HiRISE směřuje normálně přímo dolů pod sebe. Pro účely tohoto snímku se musela naklonit o 62°. Protože to sama nedokáže, musel být natočen celý orbiter.

Hlavní atrakcí 2. solu (2008-05-27) pobytu Marsu měl být pokus o první pohyby robotické ruky. Příslušné pokyny byly odvysílány směrem k družici MRO, která je měla předat dolů na Mars. Sonda MRO ale sekvenci nepředala a tudíž byly operace s rukou a další činnosti odloženy o jeden den. Příkazy měly být pro jistotu odvysílány přes Mars Odyssey. Na Zemi dorazila první data z meteorologické stanice.
Meteorologickou stanici dodala Kanadská kosmická agentura CSA a byla aktivována v prvních hodinách po přistání. Od té doby nepřetržitě zaznamenávala povětrnostní data. Zatím se podařilo odvysílat záznam z prvních 18 hodin práce. Teplota se pohybovala mezi minimem -80°C časně ráno do maxima -30°C odpoledne. Průměrný tlak byl 8.55 mbar, což je méně než setina normálního tlaku na Zemi. Rychlost severovýchodního větru činila 20 km/h. Obloha byla jasná. Další přístroje měly být uvedeny do provozu v dalších dnech.

Na 3. sol bylo připraveno další fotografování krajiny a opakovaný pokus o rozhýbání robotické ruky, která je nenahraditelnou součástí celého marsovského robota. Na snímcích ruky po přistání (sol 0) bylo zjištěno, že obal, který chránil ruku před kontaminací pozemskými mikroby několik posledních měsíců před startem, nebyl zcela uvolněn. Následujícího dne ale zachytila kamera zmíněný obal již v poněkud větší vzdálenosti. Neměl by tudíž působit nějaké větší potíže.

Velice brzo po přistání obdržel řídící tým úplné panorama okolní krajiny a řadu detailních snímků nejbližšího terénu. rovněž dorazila na Zemi druhá situační zpráva o stavu počasí na Marsu. K sondě se konečně dostaly příkazy na manipulace s robotickou rukou. Phoenix nejprve otočil rukou v zápěstí a tím uvolnil zámky, které jistily zařízení v době startu. Pak nadzvedl předloktí a vysunul ruku dopředu, čímž se zbavil zábran v lokti. Úspěšné cviky notně zvedly náladu v řídícím středisku, protože od poslední prověrky pohyblivosti uplynul již skoro rok a navíc existovalo jisté zrnko pochybností, zda nebude činit potíže nedostatečně rozevřený biologický obal.
Pohyby rukou byly vyzkoušeny při různých teplotních podmínkách během dne. Ruka byla připravena k práci a jedním z prvních úkolů měla být prohlídka terénu těsně u landeru a dokonce pod ním. K tomu byla určena kamera připevněná na robotické ruce těsně nad lopatkou.
Dalším důležitým úkolem 3. solu byla aktivace lidaru, který je součástí kanadské meteorologické stanice. Laserový paprsek lidaru dokáže detekovat prach v ovzduší až do výšky 3.5 km.

4. solu byl oznámen zajímavý objev. Kamera, která prohlížela terén pod Phoenixem, objevila světlou skvrnu, která by mohla být kusem kompaktního ledu, z něhož sfoukly trysky raketových motorů vrchní prachovou pokrývku. S jistotou se to ale nedalo z jednoho snímku prokázat. Byly promyšleny různé metody, jak získat dodatečná data. Jednou z nich bylo další sledování kamerou RAC [=Robotic Arm Camera]. Předpokládalo se, že pokud by se jednalo skutečně o led, časem by se na něm usazovala čerstvá námraza z atmosférické vlhkosti a povrch by zesvětlal.
Řídící tým přiznal ovšem i jednu nepříjemnost. Při zkouškách přístroje TEGA [=Thermal and Evolved Gas Analyzer], jehož úkolem je rozehřát vzorky materiálu a analyzovat jejich složení, byl pravděpodobně identifikován zkrat. Součástí přístroje je i kalorimetr, který měří, kolik tepla je potřeba k roztavení nebo odpaření součástí odebrané směsi, a hmotový spektrometr, který provádí rozbor par odcházejících z pícky. Zkrat se 2008-05-29 projevil právě v části spektrometru.
Meteorologická data ukazovala nezměněné teploty, lidar ale zaznamenal mírný nárůst prašnosti.

2008-05-31 se robotická ruka poprvé dotkla povrchu Marsu. Otisk lopatky vytvořil obraz připomínající stopu bosé nohy - provizorní název Yeti se tudíž přímo nabízel. Cílem manipulace s lopatkou samozřejmě nebylo vytvářet umělecká díla v rudém prachu, ale odzkoušet dálkové ovládání a přesnost zacílení ruky. Precizní práce bude nezbytná při budoucím hloubení zkušebního příkopu a přenášení vzorků do palubních analyzátorů.
Různé objekty poblíž přistávacího aparátu postupně dostávaly neoficiální jména. Tento způsob se osvědčil při všech předchozích misích. Zjednodušuje komunikaci mezi členy týmu a vědeckému bádání dává lidský rozměr. Místo pod Phoenixem, kde byla objevena světlá deska si vysloužila přezdívku "Snow Queen" nebo-li "Sněhová královna". Tento zajímavý prostor byl znovu zdokumentován na sérii snímků.

Jeden týden po přistání - 2008-06-01 se lopatka na konci manipulátoru poprvé zakousla do pískového povrchu Marsu. Odebraný materiál v lopatce byl vyfotografován kamerou RAC a pak byl vysypán na předem určené místo zpět na zem. Kamera RAC má svůj vlastní zdroj světla. Světlo emitující diody ozařují obsah lopatky v červeném, zeleném nebo modrém světle. Kombinací jednotlivých snímků lze sestavit kvalitní barevnou fotografii.
Ve vyhloubeném mělkém příkopu se objevil světlý materiál - první, co napadlo geology bylo, že se jedná buď o led nebo sůl, v tuto chvíli ale nebylo možné se jednoznačně vyjádřit.

Pokus s nabráním vzorku půdy se opakoval 2008-06-03. Na fotografiích z předchozího testu se totiž ukázalo, že část materiálu zůstala nalepená na lopatce. Bylo proto rozhodnuto odebrat další hrst písku, zvednout ho a znovu vysypat - tentokrát ale měla být procedura dokumentována na větším počtu snímků. Opatrný postup byl na místě a další vývoj událostí skutečně ukázal, že vlastnosti regolitu jsou podstatně odlišné od původních předpokladů a že manipulace s ním není vůbec jednoduchá.
Snímek vrchní části přístroje TEGA pořízený 2008-06-02 zachytil, že jedna ze dvou žaluzií, zakrývajících násypku do první pícky se otevřela jen částečně. I když podle mínění techniků byl vstupní otvor dostatečně velký, zkoušky odebírání a odsypávání materiálu lopatkou rázem získaly na důležitosti.

Plánovaný průběh letu

Přistání se uskutečnilo v době pokročilého jara na severní polokouli Marsu. Primární mise je rozpočítána na 90 solů (90 dní na Marsu), během nichž bude robotickou rukou mj. vyhlouben příkop do půdy a analyzovány odebrané vzorky. Pokud budou solární baterie i nadále produkovat dostatek energie, uvažuje se s prodloužením výzkumu o několik měsíců až do příchodu podzimu. Plánovači spočítali, že přibližně kolem solu číslo 150 by kombinace nepříznivého vlivu zeslabeného slunečního svitu a snížení účinnosti fotovoltaiky vinou usazeného prachu měla způsobit, že elektrický výkon baterií už nebude dostačovat na udržování teploty elektroniky. Navíc s příchodem zimy začne mrznout oxid uhličitý v atmosféře a pokryje jak okolní krajinu, tak i sondu Phoenix.

Fotogalerie

Fotogalerie obsahuje celkem 29 obrázků, nejnovější byl přidán 2008-06-01.

Reakce čtenářů (číst/přidat)

Počet reakcí: 23
Poslední: 2011-05-31 03:19:35

Verze pro tisk