Sześćdziesiąt lat temu, a dokładnie 15 lipca 1965 roku, misja NASA Mariner 4 na zawsze zmieniła naszą percepcję Czerwonej Planety. Jej zdjęcia, wykonane z odległości zaledwie 9 846 kilometrów nad powierzchnią, były pierwszymi w historii zarejestrowanymi fotografiami innej planety. Te niewyraźne, czarno-białe obrazy usianego kraterami krajobrazu Marsa, wyświetlane na telewizorach w całej Ameryce, zniszczyły dotychczasowe romantyczne wyobrażenia o kanałach i bujnym życiu, otwierając nowy rozdział w eksploracji kosmosu. Zespół misji był tak niecierpliwy, aby zobaczyć wyniki z kamery sondy, że czekając na rzeczywistą transmisję obrazów, ręcznie stworzył „obraz malowany po numerach”, przypisując kolory do określonych wartości danych. Ich wysiłek nie był daleki od prawdy, a opustoszały krajobraz, który uchwycił Mariner 4, pobudził wyobraźnię przyszłych naukowców i inżynierów, którzy kontynuowali pracę nad serią misji, z których każda odkrywała Marsa w sposób, jakiego nigdy wcześniej nie widziano. Od tego czasu wykonano miliony zdjęć Marsa, z których wiele jest na swój sposób oszałamiających. Poniższe zdjęcia podkreślają niektóre z „pierwszych” sposobów, w jakie agencja wykorzystała obrazowanie, aby pomóc odkryć tajemnice Marsa.

Viking 1: Pierwszy kontakt z Marsem

Dnia dwudziestego lipca 1976 roku historia została napisana, gdy sonda Viking 1 jako pierwsza z powodzeniem wylądowała na Marsie. Pierwsze zdjęcie o wysokiej rozdzielczości, które wysłała na Ziemię, przedstawiało suchy, skalisty krajobraz, co rozwiało nadzieje naukowców na odkrycie życia na powierzchni. Ale ostre zdjęcia, które nastąpiły z 360-stopniowej cylindrycznej kamery skanującej lądownika, podkreśliły naukową wartość obserwacji Marsa z gruntu i wzbudziły ekscytację na bardziej ambitną wizytę: robotyczną sondę, która mogłaby jeździć po tym obcym świecie. Misja Viking, składająca się z dwóch orbiterów i dwóch lądowników (Viking 1 i Viking 2), była punktem zwrotnym w eksploracji Marsa. Oprócz obrazowania powierzchni, lądowniki przeprowadzały również eksperymenty biologiczne w poszukiwaniu oznak życia, chociaż wyniki były niejednoznaczne i nie dostarczyły ostatecznego dowodu. Mimo to, Viking dostarczył bezcennych danych o atmosferze, glebie i geologii Marsa, kładąc podwaliny pod przyszłe misje.

Portret Marsa z orbitera Viking 1

Gdy bliźniacze lądowniki Viking schodziły na Marsa, każdy z nich został wystrzelony z orbitera, który wykorzystywał kamery do mapowania Marsa w sposób, w jaki teleskopy naziemne nie mogły. Zaczęły robić zdjęcia jeszcze zanim lądowniki wylądowały, kontynuując pracę aż do 1980 roku. W tym roku orbiter Viking 1 wykonał zdjęcia, które później połączono w definiujący portret Valles Marineris – „Wielkiego Kanionu Marsa”. Ten ogromny system kanionów, o długości ponad 4000 kilometrów, szerokości do 200 kilometrów i głębokości do 7 kilometrów, został odkryty wcześniej, ale orbitery Viking dostarczyły pierwszych szczegółowych zdjęć jego imponującej wielkości i złożonej geologii. Mapowanie z orbity pozwoliło naukowcom badać globalne cechy Marsa, w tym czapy polarne, wulkany i starożytne doliny rzeczne, dostarczając kluczowych informacji na temat historii geologicznej i zmian klimatycznych planety.

Sojourner rozpoczyna eksplorację

Kiedy NASA powróciła na powierzchnię Marsa 5 lipca 1997 roku z lądownikiem Pathfinder i łazikiem Sojourner wielkości kuchenki mikrofalowej, wiele się zmieniło na Ziemi od czasów, gdy zdjęcia Marinera 4 były emitowane dla telewidzów. Teraz internet dostarczał wiadomości 24 godziny na dobę na komputery osobiste, pozwalając młodemu pokoleniu miłośników kosmosu być świadkami ostrożnych pierwszych kroków nowej formy eksploracji planetarnej. Panoramiczne zdjęcia z gruntu były pierwszymi od czasów Vikinga i, jako część inicjatywy NASA „szybciej, lepiej, taniej”, oferowały więcej szczegółów przy relatywnie niższych kosztach. Sojourner, pierwszy łazik, który z powodzeniem działał na Marsie, był demonstratorem technologii, ale pomimo swoich niewielkich rozmiarów (około 10,6 kg) dostarczył bezcennych danych o składzie skał i gleby. Jego zdolność do poruszania się po powierzchni i przeprowadzania eksperymentów w różnych lokalizacjach zapoczątkowała erę mobilnej eksploracji Marsa, torując drogę znacznie większym i bardziej zaawansowanym łazikom, które miały nadejść.

Spirit i Opportunity: Ślady wody i wiry pyłowe

W 2004 roku bliźniacze łaziki NASA wielkości wózka golfowego, Spirit i Opportunity, wylądowały na Czerwonej Planecie, rozpoczynając nową fazę marsjańskiej eksploracji. Wyposażone w kamery panoramiczne zamontowane na maszcie i kamery mikroskopowe umieszczone na ramieniu, te mobilne statki kosmiczne pozwoliły naukowcom, inżynierom i całemu światu codziennie odkrywać nowy teren. Uchwyciły żywe widoki marsjańskich krajobrazów i odkryły szczegóły „jagód” wielkości kamyków – sferul hematytu, które były kluczowym dowodem na obecność wody w przeszłości Marsa. Mars zaczął wydawać się mniej nieznanym światem, a bardziej miejscem o rozpoznawalnych cechach. Opportunity 31 marca 2016 roku uchwycił nawet przelot wiru pyłowego, dostarczając dynamicznego wglądu w marsjańską atmosferę. Oba łaziki znacznie przekroczyły planowany czas trwania misji, dostarczając dekadę bezcennych danych i odkryć, które zrewolucjonizowały nasze rozumienie geologicznej i klimatycznej historii Marsa, szczególnie w odniesieniu do istnienia ciekłej wody.

MRO i HiRISE: Ostre spojrzenia z orbity

Od czasów Vikinga, na Marsa przybyła seria coraz bardziej zaawansowanych orbiterów z nowymi narzędziami naukowymi i kamerami. Używając coraz bardziej wyrafinowanych aparatów, zmapowali wzgórza i doliny planety, zidentyfikowali znaczące minerały i znaleźli ukryte lodowce. Kamera działająca na orbiterze Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) NASA od 2006 roku, High-Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE), często rejestruje pojedyncze wydmy, głazy i kratery, jak w przypadku tego zdjęcia krateru Victoria wykonanego 18 lipca 2009 roku, odkrywając cechy, które na poprzednich zdjęciach były niewyraźne. HiRISE jest w stanie robić zdjęcia o rozdzielczości 30 centymetrów na piksel, co pozwala na rozpoznawanie obiektów wielkości stołu kuchennego. Ta niezwykła zdolność umożliwiła nie tylko szczegółowe mapowanie geologiczne, ale także identyfikację potencjalnych miejsc lądowania dla przyszłych łazików (a może nawet astronautów), a także monitorowanie zmian na powierzchni Marsa, takich jak sezonowe zmiany czap polarnych i aktywność burz pyłowych. MRO, ze swoim zestawem instrumentów, nadal dostarcza kluczowych danych o marsjańskiej atmosferze, klimacie i wodach podziemnych.

Curiosity i Perseverance: Bezprecedensowy kolor i szczegółowość

Zarówno Curiosity, jak i Perseverance przybyły na Marsa (odpowiednio 5 sierpnia 2012 r. i 18 lutego 2021 r.) wyposażone w kamery, które pakują miliony pikseli w swoje obrazy i sięgają dalej w dal, niż kiedykolwiek mogły Spirit czy Opportunity. Mają również ulepszone kamery zamontowane na ramieniu do badania drobnych szczegółów, takich jak cząsteczki piasku i tekstury skał. Perseverance poszedł o krok dalej niż Curiosity na kilka sposobów, w tym dzięki szybkim kamerom, które pokazały rozwijanie się jego spadochronu i lot jego plecaka odrzutowego podczas wejścia w atmosferę, opadania i lądowania na Marsie. Kolejny postęp można zobaczyć w kamerach unikania zagrożeń każdego pojazdu, które pomagają kierowcom łazików dostrzec skały, na które mogliby wpaść. Jak widać na pierwszych zdjęciach, które każdy łazik odesłał, czarno-białe kamery Curiosity zostały ulepszone do koloru i wyższej rozdzielczości dla Perseverance, zapewniając wyraźniejsze widoki powierzchni. Curiosity szukał w kraterze Gale śladów dawnych środowisk nadających się do zamieszkania, podczas gdy Perseverance w kraterze Jezero aktywnie poszukuje śladów dawnego życia mikrobiologicznego i zbiera próbki skał i regolitu do przyszłego powrotu na Ziemię. Te łaziki stanowią szczyt robotycznej eksploracji Marsa, łącząc zaawansowane instrumenty naukowe z wyjątkowymi zdolnościami wizualnymi.

Ingenuity: Pierwszy lot na innej planecie

Tak jak Pathfinder przywiózł na Marsa małego łazika Sojourner, tak łazik nowej generacji NASA, Perseverance, niósł helikopter Ingenuity. Oprócz udowodnienia, że lot w rzadkiej marsjańskiej atmosferze jest możliwy, Ingenuity użył komercyjnej, standardowej kamery kolorowej do robienia zdjęć z powietrza podczas 72 lotów. Podczas jednego z tych lotów, 22 sierpnia 2023 roku, Ingenuity zauważył nawet w oddali Perseverance w kraterze Belva – kolejny pierwszy raz na Czerwonej Planecie. Ingenuity był demonstratorem technologii, zaprojektowanym, aby pokazać wykonalność kontrolowanego lotu w niezwykle rzadkiej marsjańskiej atmosferze. Jego nieoczekiwany sukces i długowieczność otworzyły zupełnie nowy wymiar eksploracji Marsa. Przyszłe marsjańskie helikoptery mogłyby zwiadowczo badać trasy przed łazikami i znajdować interesujące naukowo miejsca dla robotów i astronautów, dramatycznie zwiększając obszar, który można zbadać i szybkość, z jaką można to zrobić. Możliwość rozpoznania z powietrza zrewolucjonizuje planowanie misji i umożliwi dostęp do terenu, który jest w inny sposób niedostępny dla łazików.

O misjach i współpracy

Ważne jest, aby zauważyć, że za tymi imponującymi osiągnięciami stały tysiące oddanych naukowców i inżynierów z różnych instytucji. Laboratorium Napędów Odrzutowych (JPL) NASA, zarządzane dla agencji przez Caltech w Pasadenie w Kalifornii, zbudowało Marinera 4, orbitery Viking 1 i 2, Pathfindera, Sojournera, Spirit i Opportunity, Curiosity, Perseverance i Ingenuity. JPL nadal zarządza łazikami Curiosity i Perseverance, zapewniając ich ciągłą pracę i zbieranie danych. Lockheed Martin Space w Denver zbudował MRO i wspiera jego operacje, podczas gdy JPL zarządza misją. Uniwersytet Arizony w Tucson zarządza HiRISE, który został zbudowany przez BAE Systems w Boulder w Kolorado. Lądowniki Viking 1 i 2 zostały zbudowane przez Martin Mariettę; programem Viking zarządzało Langley Research Center NASA w Hampton w Wirginii. JPL prowadził operacje dla lądowników i orbiterów Viking. Ta złożona sieć współpracy między agencjami rządowymi, instytucjami akademickimi i firmami prywatnymi jest kluczowa dla sukcesu tak ambitnych i dalekosiężnych misji kosmicznych, które wciąż poszerzają granice ludzkiej wiedzy i eksploracji.

Oryginalny artykuł został opublikowany na portalu NASA Jet Propulsion Laboratory.
Źródło: Advances in NASA Imaging Changed How World Sees Mars
Autor: Andrew Good / Karen Fox / Molly Wasser