19. oktobra ob 16.48 po našem času so bile kamere v Esinem nadzornem središču usmerjene na Michaela Denisa, vodjo misije ExoMars. Evropa je poskušala prvič v zgodovini uspešno doseči tla 50 milijonov kilometrov oddaljenega planeta in Denis je bil, tako kot drugi inženirji ter visoki predstavniki agencije, vidno vznemirjen. Tisti trenutek bi moral evropski pristajalnik Schiaparelli že izvesti nevaren 6-minutni spust in se dotakniti tal Marsa. Ker signal med planetoma potuje deset minut, so morali vsi skupaj pod očmi svetovne javnosti in medijev, ki jih je Esa privabila za ta odmeven dogodek - le čakati. Povratni signal, potrditev delovanja 250-kilogramske naprave, pa tudi ob 17. uri ni prišel. Napetost in živčnost v nadzornem središču je bila jasno vidna ter naraščala z vsako dodatno minuto. Ko je minilo 25 minut, so predstavniki Ese hodili drug do drugega in pri polovični glasnosti razpravljali, kaj storiti. Obraz Michaela Denisa pa je povedal vse: Schiaparelli je namesto zmagoslavja poskrbel za še en vnos na seznamu propadlih misij na Mars. Precej dolgem seznamu.

K sreči je bil Schiaparelli razvit povsem kot testna naprava. Njegov osnovni namen je bil test pristajalnih tehnologij. Na tleh bi deloval le nekaj dni, kolikor bi dovoljevale baterije. Ključno dragocenost, podatke o spustu, je med drvenjem proti tlom pošiljal nazaj v živo. Esa je kmalu po dogodku ustanovila preiskovalno komisijo, ki se je zakopala v zbrane informacije. Zdaj je preiskava končana in na Esi pravijo, da je Schiaparelli svojo nalogo opravil. Poskrbel je za neprecenljivo lekcijo, ki jo bodo s pridom uporabili leta 2020. Takrat bo šlo zares, piše v Esinem sporočilu za javnost, in če nesreče po italijanskem astronomu poimenovanega robota ne bi bilo, potem bi ostale skrite številne hibe v pristajalnih tehnologijah.

Do uspeha "le malo manjkalo"
Esini strokovnjaki so prečesali velike količine podatkov, ki so jih zbirali številni senzorji na krovu Schiaparellija; preverili, točno kako je takrat deloval računalnik in kako so se na dogajanje odzivali programi. "Schiaparelliju je le malo manjkalo do uspešnega pristanka na Marsu, in to na predvideni lokaciji," so zapisali v poročilu (povzetek na voljo tukaj). Skoraj vse je namreč delovalo točno tako, kot bi moralo, do nesreče pa je pripeljal na videz minoren dejavnik. A ker je izid kljub temu katastrofalen, si agencija ne sme privoščiti nikakršnih spodrsljajev. Schiaparelli je bil zato preslabo pripravljen, programska oprema preslabo testirana in nekateri krizni scenariji premalo obravnavani, sklepajo preiskovalci.

Komisija je še pripravila kopico priporočil za prihodnost. Med njimi je namig, naj pri pripravi Esinega roverja za 2020 sodelujejo z Nasinim institutom JPL. ZDA so namreč v vsej zgodovini edina država, ki je uspešno pristala na Marsu (delna izjema je Sovjetska zveza, katere en pristajalnik je prišel na tla cel, a deloval le nekaj sekund).

Nesrečno sosledje dogodkov
Kaj točno pa se je dogajalo usodnega dne? Poročilo ga opisuje takole. Schiaparelli je bil 19. oktobra leta 2016 na pravilni poti. Tri dni prej se je ločil od nosilne sonde TGO; slednja je šla svojo pot proti utirjenju v orbito, Schiaparelli pa je ubral svojo, ki ga je morala pod točno določenim kotom vnesti v Marsovo ozračje. Vse to je potekalo po načrtih; Esa ima tukaj že precej izkušenj.

Sledilo je "šest minut groze", kot potovanje skozi ozračje redno označujejo inženirji vesoljske tehnologije. Schiaparelli (oz. krajše EDM) je v atmosfero udaril točno ob 16.42.22. Dogodek so zaznali akcelerometri, merilci pospeška, ki so opazili nenadno zaviranje.

Že kmalu po vstopu v atmosfero se je sonda začela nepričakovano hitro vrteti. Poročevalci menijo, da pojav z nesrečo ni neposredno povezan, lahko pa kaže na neenakomerno obrabo toplotnega ščita.

Oscilacija zmedla merilce
Ključen zaplet se je po njihovi oceni zgodil takoj po odprtju padala, ob 16.45.23. Naprava, po obliki podobna precej sploščenemu in zaobljenemu stožcu, ki pada s široko ploskvijo navzdol, je začela sunkovito oscilirati. Robovi spodnje ploskve so torej močno in hitro migljali.

Dogajanje je "presenetilo" merilno napravo IMU (enota za merjenje inercije). Tako kot je denimo določen termometer pripravljen le za temperature med 20 in 40 stopinjami Celzija, je bila tudi ta naprava narejena za določeno količino oscilacij. Dejanska količina oscilacij pa je očitno presegla vsa pričakovanja, zato je IMU javljal stanje zasičenja.

Raziskovalci ugotavljajo, da so na Esi predhodne Monte Carlo simulacije (statistični prijem za iskanje najverjetnejših zapletov) napačno zastavili. To se je poznalo tudi pri analizi mogočih scenarijev dogajanja po odprtju padala, ki so predvideli precej, precej manj stresa na opremo.

40 sekund po odprtju padala (16.46.03) je sicer naprava kot po načrtu odvrgla toplotni ščit.

Zmeda pri združevanju podatkov
IMU-jeve podatke je nato uporabil osrednji računalnik. Ta pa očitno ni bil pripravljen na to, da mu bo IMU toliko časa javljal zasičenost. "Predolgo trajajoče sporočilo o zasičenosti, ki ga je javljalo programje na IMU-ju, je poglavitni vzrok za Schiaparellijev spodrsljaj pri pristanku," piše v sporočilu.

Osrednji računalnik je namreč IMU-jev podatek o zasičenosti uporabil za nadaljnje izračune. Opravil je test skladnosti z meritvami naprave RDA (radar za merjenje Dopplerjevega učinka). Ko je računalnik združil podatke različnih virov, so se izračuni izjalovili. Orientacijo Schiaparellija v prostoru je namreč zgrešil za kar 165 stopinj. To bi pomenilo, da je kapsula obrnjena narobe, od spodaj navzgor; pri čemer toplotni ščit kaže proti zenitu.

Podatek o orientaciji je povzročil še več kaosa. Kosinus 165 stopinj je dal negativno vrednost (kosinus je vedno negativen kotu več kot 90 stopinj). In ker je negativna vrednost končala v enačbi o oddaljenosti od tal, je bil tudi končen izračun napačen. Schiaparelli je zaradi negativne vrednosti mislil, da je že globoko v Marsu. Sosledje slabe matematike je napravo pokončalo, in to zato, ker ni imela primernega programskega orodja za preverbo, ali je negativna višina sploh smiselna, izpostavlja Esino poročilo.

Programerji na misiji ExoMars bi morali takšno situacijo z zasičenostjo pri eni napravi predvideti, so kritični preiskovalci.

Mislil je, da je že na tleh
Sledilo je že znano zaporedje dogodkov. Schiaparelli je ob 16.46.46 mislil, da je že pristal. Protipotisne rakete, ki bi morale goreti 30 sekund, so se samodejno sprožile in po minimalnih treh sekundah delovanja ugasnile. Ob 16.48.00, ko je vodja misije Michael Denis pričakoval pristanek, je naprava treščila ob tla pri hitrosti 560 kilometrov na uro in za seboj pustila velik, črn krater. Še malo predtem so že začele obratovati znanstvene naprave, ki pa jim je domov uspelo poslati le nekaj osnovne telemetrije, za dejanske znanstvene meritve je zmanjkalo časa.

"Zavedati se moramo, da če bi bilo IMU-jevo trajanje sporočila o zasičenosti daljše od 15 ms, bi bil tudi sam pristanek najbrž uspešen. A v tem primeru nikoli ne bi našli drugih vzrokov in napak," so v sklepu opozorili Schiaparellijevi "forenziki". V programju so namreč našli še nekaj dodatnih hroščev, ki tokrat niso bili usodni, bi pa lahko zobe pokazali pozneje. Izvohali so tudi hibe v splošnem ravnanju agencije. Tako so Esi priporočili, naj ostreje in pozorneje gleda pod prste podizvajalcem, naj sodeluje z Nasinim JPL-om ter okrepi sistemske varovalke proti napakam.

V celoti uspeh
Misija ExoMars je kljub temu uspeh. Schiaparelli je bil namreč bolj kot ne privesek sondi Trace Gas Orbiter (TGO), ki zdaj brezhibno deluje, kroži okoli Marsa, išče sledi metana v atmosferi in skrbi za komunikacijo z Zemljo. Pristajalnik pa je nazaj poslal vse dragocene podatke med spustom samim in tako Esi dal lekcijo, kaj je storila narobe. Precej več živčnih pogledov, potnih rok in skurjenih evrov bo namreč, če leta 2020 vodja misije tudi po 15 minutah ne bo dobil povratnega signala. Generalni direktor Ese Jan Wörner je na sestanku ministrov držav članic lansko jesen zahteval, naj tokrat zagotovijo dovolj denarja za primeren in celoten razvoj, ali pa naj se celoten projekt odpove. Države so takrat za ExoMars 2020 zagotovile dodatnih 400 milijonov evrov.

Čez tri leta bo torej Schiaparelliju skoraj identična naprava poskrbela za pristanek, iz nje pa bo zlezel prvi evropski rover za Mars. In če ne bo, bodo imeli na Esi marsikaj za pojasniti. Že pristanek sonde Philae na kometu pred leti je bil le mišjo dlako od katastrofe, saj so spodleteli vsi pristajalni mehanizmi. Ponavljanje bi kazalo na več kot le nekaj slabe sreče.

"Očitno bi nekaterim področjem morali posvetiti precej več pozornosti že med pripravami in preverbami sistemov za vstop, spust in pristanek. Lekcije bomo vzeli resno in jih uporabili pri izdelavi roverja ExoMars 2020. Pristanek na Marsu je izziv, ki napak ne odpušča. Ta izziv moramo premagati," sporoča Esa.

Misija ExoMars je plod sodelovanja med Eso in ruskim Roscosmosom, ki je priskrbel raketi za izstrelitev. Slovenija je pridružena članica Ese in se ponaša z vse večjim sektorjem vesoljske industrije, a pri ExoMarsu neposredno ne sodeluje.

Musk z zamikom
Še ena novica v povezavi z raziskovanjem Marsa. Podjetje SpaceX je napovedalo, da bo leta 2018 proti Marsu poslalo kapsulo Red Dragon in na njem tudi pristalo. Zdaj je podvig prestavilo na leto 2020, ko naj bi poskusilo s kar dvema kapsulama. Tako bo leto 2020 - kar se raziskovanja Marsa tiče, zelo gosto posejano, od Nasinega Roverja 2020 do arabske sonde. Napovedanih misij je preveč za ta članek, zato se jih bomo lotili v enem izmed prihodnjih objav.

Video: Ponazoritev načrtovanega postopka pristanka