Marsov rover Perseverance, NASA-in najnapredniji robotski istraživač do sada, gotovo pet godina nakon spektakularnog slijetanja u krater Jezero i dalje je u punoj snazi. U tom je razdoblju prešao gotovo 25 milja, odnosno oko 40 kilometara, pritom prikupljajući uzorke stijena i regolita te snimajući detaljne fotografije i mjerne podatke koji bi mogli odgovoriti na jedno od najstarijih pitanja čovječanstva: je li na Marsu nekada postojao mikroskopski život?

Dok se na Zemlji mijenjaju političke odluke, proračuni i planovi za buduće misije, Perseverance na Crvenom planetu nastavlja svakodnevnu rutinu vožnje, bušenja i analize. Rover se kreće po izrazito zahtjevnom terenu drevne delte rijeke u krateru Jezero, prostoru za koji znanstvenici smatraju da je prije milijardi godina bio dom jezera u kojem su se taložili sedimenti – savršen arhiv za tragove nekadašnjih mikroorganizama. Upravo zato inženjeri u NASA-inom Jet Propulsion Laboratoryju (JPL) u Kaliforniji naglašavaju da je ključni zadatak misije u godinama koje dolaze maksimalno iskoristiti mobilnost rovera i njegovu sposobnost da „odveze“ znanstvenike do što raznovrsnijih stijenskih formacija.

Rover dizajniran za maratonske dionice

Perseverance je na Mars sletio 18. veljače 2021. godine kao središnji dio misije Mars 2020. Dizajniran je na temelju uspjeha rovera Curiosity, ali s nizom tehnoloških nadogradnji: robusniji kotači s poboljšanim profilom, napredniji navigacijski sustav, brže autonomno planiranje rute i složeni sustav za uzorkovanje i pohranu jezgrenih uzoraka stijena u metalne cjevčice. Energetski ga pokreće radioizotopni termoelektrični generator, koji pretvara toplinu raspada plutonija u električnu energiju – što znači da rover ne ovisi o solarnim panelima i da se očekuje višegodišnji rad, čak i kada na Marsu zavladaju prašne oluje i dugi zimski mjeseci.

Platforma rovera nosi niz instrumenata prilagođenih različitim znanstvenim zadaćama. Mastcam-Z pruža panoramske i telefoto snimke visoke rezolucije, SuperCam može laserski „gađati“ stijene i analizirati isparavanja, PIXL istražuje kemijski sastav na mikroskali, a SHERLOC traži tragove organskih molekula. U kombinaciji s RIMFAX radarom koji „zaviruje“ ispod površine, ovi instrumenti omogućuju da svako stajalište rovera bude detaljno „disecirano“ i u dubinu i u širinu – od mikroskopskih struktura do geološkog konteksta čitavih slojeva stijena.

Takva oprema ima smisla samo ako se rover doista može kretati na velike udaljenosti i dolaziti do raznih tipova terena. Zato je mobilnost od početka bila jedna od ključnih projektantskih točaka. Perseverance ima šest pogonskih kotača s neovisnim ovjesom i mogućnošću zakretanja prednje i stražnje osovine, što mu omogućuje okretanje gotovo u mjestu i savladavanje stijena visokih do 40 centimetara. Unatoč tome, tim na Zemlji izbjegava nepotrebne rizike: svaki nagib, svaki kamen i svaki pijesak promatra se s velikom dozom opreza.

AutoNav: umjetna inteligencija za vožnju po Marsu

U idućim godinama operativnog vijeka misije naglasak će biti na vožnji – doslovno na „kilometrima pod kotačima“. JPL-ov tim procjenjuje da Perseverance ima dovoljno rezerve u pogonu, elektronici i energetskom sustavu da pređe još desetke kilometara kroz raznolike geološke jedinice oko kratera Jezero. Svaki novi metar donosi priliku da se otkrije drugačija vrsta stijena, prijelazi između sedimentnih slojeva, drevna riječna korita ili deltaške strukture koje u sebi čuvaju zapise o okolišu kakav je vladao na Marsu prije više od tri i pol milijarde godina. Upravo takvi prijelazi – granice između različitih stijenskih jedinica – ključni su za tumačenje povijesti vode i potencijalnih niša za život.

Kako bi se postigla maksimalna učinkovitost, rover se sve više oslanja na automatiziranu navigaciju. Sustav poznat kao AutoNav analizira 3D podatke iz stereo kamera na jarbolu i na temelju njih u realnom vremenu bira stazu koja zaobilazi krupno kamenje, strme rubove i potencijalne rupe. Umjesto da inženjeri na Zemlji unaprijed planiraju svaku pojedinu vožnju na temelju satelitskih snimki i fotografija, sada sve češće definiraju samo „ciljnu zonu“, dok algoritmi na roveru samostalno pronalaze najbolju rutu. Time se štedi dragocjeno vrijeme u komunikaciji preko svemira, a rover u jednom sol-u (marsovskom danu) može prijeći stotine metara, što je prije nekoliko godina bilo gotovo nezamislivo.

Perseverance je tijekom prvih godina misije već oborio nekoliko rekorda. U pojedinim je danima uspio prijeći više od 400 metara u jednom naletu vožnje, čime je nadmašio prethodne marsovske rovere po duljini pojedinačne dionice. Takvi dugi pravocrtni „marševi“ po površini Marsa zahtijevaju iznimno povjerenje u senzore i softver, jer svaka pogrešna odluka može dovesti do toga da rover zapne u pijesku, pređe preko oštrih stijena ili naleti na strmiji nagib nego što konstrukcija kotača dopušta. Upravo zato JPL kontinuirano nadograđuje softver rovera, uvodi nove sigurnosne provjere i prilagođava parametre vožnje na temelju iskustava prikupljenih na terenu.

S vremenom su se i same rute počele planirati ambicioznije. Na početku misije naglasak je bio na kratkim dionicama i detaljnoj provjeri svakog pogona naprijed, no sada se često planira da se u jednom sol-u spoji više segmenata vožnje, s kraćim zaustavljanjima za brze snimke i provjere. Kada to dopušta teren, Perseverance prelazi desetke ili stotine metara bez ljudske intervencije, uz oslanjanje na vlastitu procjenu rizika na temelju slika i dubinskih mapa koje stvara u hodu.

Cheyava Falls: obećavajuća dolina za tragove života

Vožnja, naravno, nije sama sebi svrhom. Glavni znanstveni cilj misije jest pronaći stijene koje bi mogle čuvati mikroskopske tragove nekadašnjeg života – tzv. potencijalne biosignature. U tom je smislu ključan put koji je rover u proteklim godinama odradio od mjesta slijetanja do područja poznatog kao Cheyava Falls, drevne riječne doline u kojoj su otkrivene slojevite, raznobojne stijene bogate mineralima koji na Zemlji često nastaju u interakciji s mikroorganizmima.

Analize takvih stijena pokazale su prisutnost minerala poput vivianita i greigita te složene teksture nalik makovim sjemenkama ili „leopardovim točkama“, koje bi, prema nekim znanstvenicima, mogle upućivati na davnu mikrobnu aktivnost. Iako izravni dokaz života još nije pronađen, riječ je o dosad najuvjerljivijim tragovima da je Mars nekoć mogao biti nastanjiv. Uzorci s tog područja pohranjeni su u metalne cjevčice, koje bi u budućnosti trebala preuzeti zasebna misija povratka uzoraka na Zemlju.

Do jeseni 2024. rover je već prešao više od 30 kilometara i prikupio više od dvadeset uzoraka stijena i regolita te jedan uzorak marsovske atmosfere. Svaki od tih cilindara nosi jedinstveni geološki potpis – od sedimentnih stijena delte, preko vulkanskih podloga, do materijala izmijenjenih vodom. Ovakav „putujući arhiv“ omogućit će da se jednom, u zemaljskim laboratorijima, precizno rekonstruira kako se klima i kemija Marsa mijenjala tijekom milijardi godina.

MOXIE, Ingenuity i tehnološki eksperimenti

Usporedno s geološkim istraživanjima, Perseverance obavlja i tehnološke demonstracije ključne za buduće misije. Jedan od najpoznatijih eksperimenata bio je MOXIE – uređaj koji je iz razrijeđene marsovske atmosfere bogate ugljikovim dioksidom uspješno proizvodio kisik. Taj je demonstrator završio svoju kampanju, ali rezultati su pokazali da će se slična tehnologija na budućim ljudskim misijama moći koristiti za dobivanje kisika za disanje i kao komponentu raketnog goriva. Rover je također služio kao baza za prvi helikopter na drugom planetu, Ingenuity, koji je u gotovo tri godine odradio 72 leta i dokazao da je letački izviđaj na Marsu ne samo moguć, nego i iznimno koristan.

Ingenuity je početkom 2024. godine doživio oštećenje rotor-blade, pa je NASA odlučila završiti njegovu aktivnu misiju. Helikopter i dalje stoji na površini Marsa kao svojevrsni spomenik prvom letu u drugom svijetu, dok Perseverance nastavlja solo. No iskustva stečena u vožnji u tandemu s helikopterom izravno utječu na to kako se planiraju buduće rute rovera: podaci iz zraka pokazali su gdje su najzanimljivije stijenske formacije, a gdje se kriju opasni tereni koje treba zaobići. U godinama koje dolaze, nova generacija robotskih i možda jednog dana ljudskih istraživača oslanjat će se na ovu pionirsku kombinaciju kotača i rotora.

Kao dio tehnoloških demonstracija, Perseverance povremeno snima i vlastite „selfije“. Jedan od vizualno najdojmljivijih prikaza zabilježen je kada je rover, dok je dokumentirao svoje bušotine na tlu, na horizontu uhvatio i prolazak prašnog vrtloga – marsovskog „dust devila“. Na kompozitnim snimkama vidi se fino zavijanje prašine nekoliko kilometara iza rovera, dok je njegovo tijelo prekriveno slojem crvenkastog praha. Takve fotografije ne služe samo popularizaciji znanosti; one inženjerima omogućuju da prate trošenje opreme i utjecaj marsovske prašine na instrumente.

Uzorci za buduće generacije znanstvenika

Veliki dio znanstvene vrijednosti misije krije se u pažljivo odabranim jezgrenim uzorcima stijena koje rover buši i hermetički zatvara u metalne cjevčice. Do kraja misije Perseverance bi trebao ostaviti zbirku desetaka uzoraka na površini Marsa, na strateški odabranim lokacijama. Planirano je da ih u nekoj budućoj kampanji Mars Sample Return preuzmu novi landeri i mali helikopteri-droneovi te ih pošalju u orbitu, odakle bi bili preneseni u kapsulu za povratak na Zemlju. Tamo bi ih analizirali laboratoriji s instrumentima višestruko osjetljivijim od svega što je moguće smjestiti na rover, što znanstvenicima otvara mogućnost da u tragovima minerala, organskih molekula i izotopnih omjera traže fine potpisne signale nekadašnjih biokemijskih procesa.

No upravo je program povratka uzoraka danas pod pritiskom proračunskih rezova i političkih odluka. NASA i njezini partneri rade na smanjenju troškova i redizajnu arhitekture misije kako bi se projekt zadržao u okvirima prihvatljivima poreznim obveznicima, a istovremeno ispunio znanstvene ciljeve. Za Perseverance to znači da svaki uzorak koji odabere mora imati maksimalnu znanstvenu „težinu“, jer možda neće biti prilike za drugi pokušaj. Tim na Zemlji zato ulaže dodatnu pažnju u interpretaciju spektroskopskih podataka, mikroskopskih snimaka i geološkog konteksta prije nego što naredi bušenje i pohranjivanje jezgre.

Kako bi se minimizirao rizik, uzorci se prikupljaju iz različitih tipova stijena: finih sedimentnih nanosa koji su se nekoć taložili u mirnijim vodama, grubih konglomerata nastalih u bržim riječnim tokovima, alteriranih stijena koje su mijenjale svoj sastav djelovanjem vode ili topline te vulkanskih stijena koje pružaju vremenske oznake za čitavu regiju. Kombinacijom tih uzoraka znanstvenici se nadaju iscrtati kronologiju jezerskog sustava u krateru Jezero – kada je nastao, koliko je dugo postojao, koliko je bio dubok i kakve je kemijske uvjete nudio potencijalnom mikroskopskom životu.

Duga vožnja kroz neizvjesnu budućnost

Dok se raspravlja o proračunu i konačnoj arhitekturi povratka uzoraka, rover nastavlja rad na terenu gotovo neometano. Kašnjenja u odlukama na Zemlji ne mijenjaju činjenicu da Perseverance na Marsu svakog sol-a bilježi nove kilometre i nove znanstvene uvide. Njegova putanja kroz krater Jezero i prema uzvišenim, erodiranim obroncima djeluje poput pažljivo iscrtane geološke karte, u kojoj svaka točka predstavlja kombinaciju mjerenja – od kemijskog sastava stijene i njezina magnetskog odgovora do fotografija u različitim spektralnim područjima. Ova sveobuhvatna baza podataka, koja se iz dana u dan širi, ostat će naslijeđe misije i desetljećima nakon što se kotači rovera konačno zaustave.

Perspektiva „duge vožnje“ znači i da tim razmišlja nekoliko godina unaprijed. Planovi ruta uključuju razmatranje sezonskih promjena na Marsu, statistike o učestalosti prašnih oluja, nagiba terena i rasporeda satelitskih preleta koji služe kao komunikacijski releji. Svaki novi segment puta mora se uklopiti u širi mozaik: kako što brže doći do znanstveno atraktivnih ciljeva, a pritom očuvati zdravlje rovera. Tu su i „servisne stanice“ na kojima Perseverance detaljno snima svoje vlastite kotače, instrumente i sustave kako bi inženjeri na Zemlji mogli pratiti trošenje materijala, pukotine na gumama i stanje mehaničkih spojeva.

Perseverance je, poput svakog dugovječnog robota u dubokom svemiru, i priča o timu ljudi koji ga svakodnevno „voze“ s udaljenosti od gotovo 300 milijuna kilometara. Kontrolni centar u JPL-u prilagodio je radne smjene marsovskom danu, koji traje nešto duže od 24 sata, što znači da se rasporedi neprekidno pomiču. Inženjeri i znanstvenici rade u ciklusima planiranja, izvršavanja i analize: tijekom jednog dana definiraju se novi zadaci, sljedeći se sol ti zadaci izvršavaju na Marsu, a nakon povratka podataka kreće detaljna analiza koja oblikuje sljedeće korake. Taj ritam, sada već uhodan, omogućuje da rover gotovo neprekidno napreduje kroz teren.

Za širu javnost, Perseverance je simbol upornosti i znatiželje – upravo onoga što njegovo ime i znači. Svaki novi kilometar koji rover odvozi po Marsu podsjetnik je da je riječ o dugoročnoj misiji, koja ne donosi brze odgovore, nego polagano slaže mozaik povijesti jednog planeta. U godinama koje dolaze, dok će rover i dalje „kotrljati kilometre“ kroz krater Jezero i izvan njega, znanstvenici očekuju još ambicioznije vožnje, složenije geološke ciljeve i nove uzorke koji bi jednom mogli završiti u zemaljskim laboratorijima. Čak i ako konačni odgovor o postojanju drevnog života na Marsu bude negativan, put koji će Perseverance prijeći ostat će jedno od najimpresivnijih istraživačkih poglavlja u povijesti robotike i planetarne znanosti.