Najdroższe zdjęcie Marsa w historii

Mars zobrazowany kamerą wysokiej rozdzielczości MOC sondy Mars Observer. Fot. Malin Space Science Systems. Mars zobrazowany kamerą wysokiej rozdzielczości MOC sondy Mars Observer. Fot. Malin Space Science Systems.

Dziesięć lat pracy, nieustannie przekraczany budżet projektu, opóźnienia w harmonogramie. W końcu start! Wysyłasz sondę w kierunku Marsa. Ale coś idzie nie tak. Zamiast tysięcy zdjęć Czerwonej Planety uzyskujesz tylko cztery. Za to najdroższe w historii badań Marsa.

Latem 1975 roku NASA wysłała na Marsa parę sond Viking. Każda składała się z orbitera i lądownika. W czasie gdy zadaniem lądowników było osiąść na powierzchni planety, orbitery miały obserwować Marsa krążąc wokół niego. Zarówno lądowniki, jak i orbitery spisały się na medal. Te ostatnie z powodzeniem przestały obrazy Czerwonej Planety aż do sierpnia 1980 roku (Viking-1; Viking-2 zamilkł w lipcu 1978 roku). Po czym nastała głucha cisza.

Mars poszedł w odstawkę. I to na długo, gdyż na kolejną amerykańską misję przyszło czekać aż 17 lat! Początkiem nowego rozdziału w badaniach Czerwonej Planety miał być Mars Observer, wystrzelony z Przylądka Canveral pod koniec września 1992 roku. Z misją wiązano wielkie nadzieje, co znalazło wyraz chociażby w bardzo bogatym instrumentarium: sześciu niezależnych przyrządach naukowych.

Sonda Mars Observer oczyma wyobraźni grafika NASA. Podłużny złoty cylinder w dolnej części sondy to teleskop szerokokątnej kamery MOC. Rys. NASA
Sonda Mars Observer oczyma wyobraźni grafika NASA. Podłużny złoty cylinder w dolnej części sondy to teleskop szerokokątnej kamery MOC. Rys. NASA

Chciałem skupić się na jednym z nich: Mars Observer Camera (MOC). Pod wspólną nazwą kryły się tu tak naprawdę trzy systemy obrazowania, niejako pełniące rolę oczu sondy. Każde oko było inne.

Trójoki obserwator

Pierwsze około było okiem „sokolim”, przeznaczonym do uzyskiwania bardzo szczegółowych obrazów planety. Połączenie teleskopu o średnicy 35 cm i ogniskowej 3,5 metra, z matrycą CDD o pikselu wielkości 13 mikrometrów, dawało obrazy na których możliwe było rozróżnienie szczegółów wielkości 1,4 m. Jednak nie za darmo. Ceną za wysoką rozdzielczość było ubóstwo kolorów: kamera umożliwiała uzyskiwanie wyłącznie obrazów w skali szarości (tzw. panchromatycznych).

Para pozostałych oczu to oczy „rybie”. Zastosowano w nich obiektywy o ogniskowych 11 milimetrów, co przekładało się na 140-stopniowe pole widzenia. Konstrukcja obydwu urządzeń szerokokątnych była bardzo zbliżona, jednak nie były to systemy identyczne. Różnica najważniejsza: jedna z kamer obserwowała przez filtr czerwony, druga przez niebieski. Finalne obrazy miały rozdzielczość około 230 m/piksel, a więc niemal 30,000 razy mniejszą, niż w przypadku kamery wysokorozdzielczej.

Przez co najmniej jeden rok marsjański (687 dni ziemskich) trójoki MOC miał kartować powierzchnię Czerwonej Planety. Kamery niskiej rozdzielczości dostarczałyby codziennego, synoptycznego obrazu zjawisk na całym Marsie, podczas gdy kamera wysokorozdzielcza obserwowałaby jedynie wybrane, atrakcyjne naukowo lokalizacje (ułamek procenta powierzchni globu). Tak by było, gdyby nie…

Pierwsze spojrzenie na Marsa

Tak na prawdę nie wiadomo co się stało. 21 sierpnia 1993 roku, trzy dni przed planowanym wejściem sondy na orbitę Marsa, łączność z próbnikiem została bezpowrotnie utracona. Być może Mars Observer zrealizował zaplanowane manewry i rozpoczął okrążanie planety. Być może minął Marsa i wszedł na orbitę wokółsłoneczną. Komisja śledcza doszła do wniosku, że najprawdopodobniej pęknięciu uległ przewód paliwowy, co wywołało niekontrolowany (i fatalny w skutkach) ruch wirowy sondy. Czy ta hipoteza jest prawdziwa? Zapewne nigdy się nie dowiemy.

Wiemy natomiast co działo się miesiąc przed niespodziewanym końcem misji. 27 lipca 1993 roku Mars Observer był już na tyle blisko celu swej wyprawy, że zdecydowano o podjęciu próby wykonania pierwszych zdjęć Marsa za pomocą kamer MOC.

Próba powiodła się. Kamera zadziała zgodnie z oczekiwaniami. W czasie krótkiej sesji obserwacyjnej uzyskano cztery obrazy: dwa za pomocą kamery wysokorozdzielczej, dwa za pomocą kamer szerokokątnych (zdjęcia poniżej). Niestety, były to pierwsze i jedyne obrazy Marsa, jakie wykonano w czasie tej misji. Jakże skromny i smutny rezultat na tak zaawansowane przedsięwzięcie.

Jedyne obrazy z wąskokątnej (wysokorozdzielczej) kamery Mars Observer Camera (MOC), na których widoczny był Mars. Górny wykonano 27 czerwca 1993 o godzinie 04:52:41 czasu uniwersalnego, dolny – godzinne wcześniej. (Względem oryginałów poprawiłem kontrast). Fot. Malin Space Science Systems.
Jedyne obrazy z wąskokątnej (wysokorozdzielczej) kamery Mars Observer Camera (MOC), na których widoczny był Mars. Górny wykonano 27 czerwca 1993 o godzinie 04:52:41 czasu uniwersalnego, dolny – godzinne wcześniej. (Względem oryginałów poprawiłem kontrast). Fot. Malin Space Science Systems.

Całość prac związanych z budową, wystrzeleniem i obsługą Mars Observer wyceniono na 810 milionów dolarów. Nie wiem, czy jest to wycena w dolarach z 1992 roku, czy dolarach współczesnych (rok 2020). Jeśli tych pierwszych, to koszt misji po uwzględnieniu inflacji wynosiłby dzisiaj 1,4 mld dolarów. Znając te wartości, można pokusić się o policzenie, ile kosztowały uzyskane obrazy Marsa.

Najdroższe piksele

Obrazy z kamery szerokokątnej miały wymiary 2048 na 4096 pikseli, natomiast pozostałe 256 na 256 pikseli. Szybka arytmetyka pokazuje, że koszt jednego piksela obrazu MOC to 48 dolarów (lub 87 dolarów po uwzględnieniu inflacji). Zatem każdy z obrazów wysokorozdzielczych kosztował amerykańskiego podatnika niebagatelne 400 mln dolarów (733 mln uwzględniając inflację). Podatnik uznał – bardzo ironicznie – że otrzymał od NASA najdroższe zdjęcia Marsa w historii!

Para obrazów Marsa z kamery Mars Observer Camera (MOC), uzyskanych przez obiektywy szerokokątne. Po lewej obraz w filtrze czerwony, po prawej w niebieskim. Tak – Mars to ten mały jasny piksel blisko środka każdego ze zdjęć. Obydwa obrazy wykonano 27 lipca 1993 roku o godzinie 4:51:17 czasu uniwersalnego. (Względem oryginałów poprawiłem kontrast). Fot. Malin Space Science Systems.
Para obrazów Marsa z kamery Mars Observer Camera (MOC), uzyskanych przez obiektywy szerokokątne. Po lewej obraz w filtrze czerwony, po prawej w niebieskim. Tak – Mars to ten mały jasny piksel blisko środka każdego ze zdjęć. Obydwa obrazy wykonano 27 lipca 1993 roku o godzinie 4:51:17 czasu uniwersalnego. (Względem oryginałów poprawiłem kontrast). Fot. Malin Space Science Systems.

Dla ścisłości trzeba dodać, że w czasie lotu z Ziemi na Marsa sonda wykonała też szereg mniej spektakularnych (ale ważnych naukowo) pomiarów właściwości przestrzeni międzyplanetarnej. Kamery MOC również były w używane. W ramach testów skierowano je np. na Jowisza (kwiecień 1993) i Alfę Centaura (czerwiec 1993). To w jakimś stopniu rozbija koszt misji na większy zbiór pozyskanych informacji. Choć rozbija sztucznie – celem przedsięwzięcia był jednak Mars i odniesienie kosztów wyłącznie do danych marsjańskich jest całkowicie zasadne. Jakkolwiek by nie liczyć, te zdjęcia są piekielnie drogie! Kreatywna księgowość tego nie zmieni.

Historia MOC nie kończy się porażką Mars Observer. Kopia instrumentu trafiła na pokład próbnika Mars Global Surveyor, który wyruszył na Marsa jesienią 1996 roku. Tym razem wszystko przebiegło zgodnie z planem. Sonda z powodzeniem osiągnęła orbitę planety i pracowała na niej przez dekadę (zamiast zakładanych dwóch lat). W tym czasie trzy kamery MOC wykonały łącznie 159668 obrazów. Ich analiza pozwoliła naukowcom odkryć Marsa na nowo. Rozpoczął się trwający do dzisiaj okres intensywnego zainteresowania planetą. Ale to już zupełnie inna historia.