Curiosity Rover na Marsu: dejstva in informacije

NASA

Umetnikov koncept ponazarja, kako bo videti Mars rover Curiosity na Rdečem planetu. (Zasluga za sliko: NASA/JPL-Caltech)



Znanstveni laboratorij Mars in središče njegovega roverja, Curiosity, sta najbolj ambiciozna misija na Mars, ki jo je NASA še preletela. Rover je leta 2012 pristal na Marsu s primarno nalogo, da ugotovi, ali je Mars primeren za življenje. Drug cilj je izvedeti več o okolju Rdečega planeta.

Marca 2018 je na planetu praznoval 2000 solsov (Marsovih dni), ki se je od kraterja Gale prebil do Aeolis Mons (pogovorno imenovano Mount Sharp), kjer je pogledal geološke informacije, vgrajene v gorske plasti. Med potjo je našel tudi obsežne dokaze o preteklih vodah in geoloških spremembah.





[Za najnovejše novice o misiji sledite Space.com Pokritost znanstvenega laboratorija Mars .]

Velik kot SUV

Edina stvar, po kateri Curiosity izstopa, je njena velika velikost: radovednost je približno velikosti majhnega športnega terenca. Dolga je 9 čevljev 10 palcev in široka 9 čevljev 1 palca (3 m do 2,8 m) in visoka približno 7 čevljev (2,1 m). Tehta 2000 kg. (900 kilogramov). Kolesa Curiosity imajo premer 20 palcev (50,8 cm).



Inženirji iz NASA -jevega laboratorija za reaktivni pogon so zasnovali rover, da se je lahko prevrnil čez ovire do 65 centimetrov visoko in potoval okoli 200 metrov na dan. Moč roverja prihaja iz večnamenskega radioizotopskega termoelektričnega generatorja, ki proizvaja elektriko iz toplote radioaktivnega razpada plutonija-238.

Povezano: Koliko časa traja, da pridete do Marsa



Znanstveni cilji

Po navedbah NASA je Curiosity že štirje glavni znanstveni cilji v podporo agencijskemu programu raziskovanja Marsa:

  • Ugotovite, ali je na Marsu kdaj nastalo življenje.
  • Označite podnebje Marsa.
  • Opišite geologijo Marsa.
  • Pripravite se na raziskovanje ljudi.

Cilji so tesno povezani. Razumevanje trenutnega podnebja na Marsu bo na primer pomagalo ugotoviti, ali lahko ljudje varno raziskujejo njegovo površino. Proučevanje geologije Marsa bo znanstvenikom pomagalo bolje razumeti, ali je bila regija v bližini pristanišča Curiosity vseljiva. Da bi lažje dosegli te velike cilje, je NASA razčlenila znanstvene cilje osem manjših ciljev , od biologije do geologije do planetarnih procesov.

V podporo znanosti, radovednost ima na krovu zbirko instrumentov bolje preučiti okolje. To vključuje:

  • Kamere, ki lahko fotografirajo pokrajino ali minerale od blizu: Mast Camera (Mastcam), Mars Hand Lens Imager (MAHLI) in Mars Descent Imager (MARDI).
  • Spektrometri za boljšo karakterizacijo sestave mineralov na Marsovi površini: rentgenski spektrometer alfa delcev (APXS), kemija in kamera (ChemCam), kemijsko-mineraloški rentgenski difrakcijski/rentgenski fluorescenčni instrument (CheMin) in analiza vzorcev v zbirki instrumentov Mars (SAM).
  • Detektorji sevanja, da bi dobili občutek, koliko sevanja kopa površino, kar znanstvenikom pomaga razumeti, ali lahko ljudje tam raziskujejo in ali bi lahko mikrobi tam preživeli. To sta detektor ocene sevanja (RAD) in dinamični albedo nevtronov (DAN).
  • Okoljski senzorji za ogled trenutnega vremena. To je postaja za spremljanje okolja Rover (REMS).
  • Atmosferski senzor, ki je bil primarno uporabljen med pristankom, imenovan Instrument za spust in pristanek Mars Science Laboratory (MEDLI).

Zapleten pristanek

Vesoljsko plovilo, ki je bilo izstreljeno iz Cape Canaverala na Floridi 26. novembra 2011 in je prišlo na Mars 6. avgusta 2012 po drznem zaporedju pristanka, ki ga je NASA poimenovala ' Sedem minut terorja . ' Zaradi teže Curiosityja je NASA ugotovila, da prejšnja metoda uporabe metode valjanja s kopenskimi vrečami verjetno ne bi delovala. Namesto tega je rover opravil izredno zapleteno zaporedje manevrov za pristanek.

Od ognjenega vstopa v ozračje je bilo treba upočasniti vesoljsko plovilo nadzvočno padalo. Uradniki NASA so dejali, da bo moralo padalo zdržati 65.000 funtov. (29.480 kg) za prekinitev padca vesoljskega plovila na površje.

Pod padalom je MSL spustil dno svojega toplotnega ščita, da bi lahko radar popravil na površini in ugotovil svojo nadmorsko višino. Padlo je lahko MSL le upočasnilo do 322 km / h, kar je prehitro za pristanek. Da bi rešili težavo, so inženirji oblikovali sklop za odrezovanje padala in rakete uporabili za zadnji del zaporedja pristanka.

Približno 18 čevljev (18 metrov) nad površino je bila nameščena MSL -jeva 'nebotična žerjavica'. Pristajalni sklop je rover obesil pod rakete s pomočjo 20-metrskega (6 m) priveza. Pri padcu pri 2,4 km / h se je MSL nežno dotaknil tal v kraterju Gale približno v istem trenutku, ko je nekroven prekinil povezavo in odletel, pri tem pa trčil na površje.

Osebje NASA je na televiziji v živo spremljalo spust roverja. Ko so prejeli potrditev, da je Curiosity na varnem, so inženirji stiskali pesti in od veselja skakali gor in dol.

Novice o pristanku so se razširile po tradicionalnih prodajalnah, kot so časopisi in televizija, pa tudi po družbenih medijih, kot sta Twitter in Facebook. En inženir je postal slaven zaradi Mohawka športal je na dan pristanka.

Orodja za iskanje sledi življenja

Rover ima nekaj orodij za iskanje bivalnosti. Med njimi je poskus, ki bombardira površino z nevtroni , ki bi se upočasnila, če bi naleteli na vodikove atome: enega od elementov vode.

Curiosityjeva 7-metrska roka lahko pobere vzorce s površine in jih skuha v roverju, povoha pline, ki prihajajo od tam, in jih analizira, da bi ugotovili, kako so nastale skale in zemlja.

The Vzorčna analiza instrumenta Mars , če vseeno zbere dokaze o organskih snoveh, lahko to še enkrat preveri. Na sprednji strani Curiosityja, pod pokrovi iz folije, je več keramičnih blokov, napolnjenih z umetnimi organskimi spojinami. [ Povezano: Curiosity Rover odkriva metan na Marsu ]

Radovednost lahko izvrta v vsakega od teh blokov in vzorec položi v pečico, da izmeri njegovo sestavo. Raziskovalci bodo nato videli, ali se pojavljajo organske snovi, ki naj ne bi bile v bloku. Če je tako, bodo znanstveniki verjetno ugotovili, da gre za organizme, ki avtostopirajo z Zemlje.

Kamere z visoko ločljivostjo, ki obkrožajo rover, fotografirajo med gibanjem in zagotavljajo vizualne informacije, ki jih je mogoče primerjati z okolji na Zemlji. To je bilo uporabljeno, ko je Curiosity na primer našel dokaze o potoku.

Septembra 2014 je Curiosity prispel na svojo znanstveno destinacijo Mount Sharp (Aeolis Mons) kmalu po NASA -jevem znanstvenem pregledu, ki pravi, da bi moral rover manj voziti in bolj iskati bivalne destinacije. Zdaj skrbno ocenjuje plasti na pobočju, ko se premika navzgor. Cilj je videti, kako se je podnebje Marsa iz mokre preteklosti spremenilo v bolj suhe, kisle razmere današnjega časa.

'Mislim, da je glavno priporočilo panela, da se manj vozimo in več vrtamo,' je na tiskovni konferenci takrat dejal znanstvenik projekta Curiosity John Grotzinger. 'Priporočila pregleda in tisto, kar želimo narediti kot znanstvena skupina, se bodo uskladila, ker smo zdaj prispeli na Mount Sharp.'

Dokazi za življenje: organske molekule in metan

Prvo poslanstvo radovednosti je ugotoviti, če Marec je ali je bil primeren za življenje. Čeprav ni zasnovan tako, da bi našel življenje samo, ima rover na krovu številne instrumente, ki lahko prinesejo informacije o okolici.

Znanstveniki so v začetku leta 2013 dosegli nekaj blizu jackpota, ko je rover poslal informacije, ki kažejo, da je imel Mars bivalne razmere v preteklosti.

Prašek iz prvih vzorcev vrtanja, ki ga je pridobil Curiosity, je vseboval elemente žvepla, dušika, vodika, kisika, fosforja in ogljika, ki veljajo za „gradnike“ ali temeljne elemente, ki bi lahko podpirali življenje. Čeprav to ne dokazuje življenja samega, je bila odkritja še vedno vznemirljiva za znanstvenike, vključene v misijo.

'Temeljno vprašanje za to misijo je, ali bi Mars lahko podpiral bivalno okolje,' je dejal Michael Meyer, vodilni znanstvenik pri NASA -jevem programu raziskovanja Marsa. 'Glede na to, kar zdaj vemo, je odgovor pritrdilen.'

Znanstveniki so na Marsu konec leta 2013 in v začetku leta 2014 zaznali tudi velik porast ravni metana na ravni približno 7 delov na milijardo (v primerjavi z običajnimi 0,3 ppb do 0,8 ppb). To je bila pomembna ugotovitev, ker je v nekaterih okoliščinah metan pokazatelj mikrobnega življenja. Lahko pa kaže tudi na geološke procese. Leta 2016 pa je ekipa ugotovila, da skok metana ni bil sezonski dogodek. Pri metanu obstajajo manjše spremembe ozadja, ki bi jih lahko povezali z letnimi časi.

Radovednost je naredila tudi prvo dokončno identifikacijo organskih snovi na Marsu, ki je bila objavljena decembra 2014. Organske snovi veljajo za gradnike življenja, vendar ne kažejo nujno na obstoj življenja, saj lahko nastanejo tudi s kemičnimi reakcijami.

Medtem ko ekipa ne more sklepati, da je bilo v kraterju Gale življenje, je odkritje pokazalo, da je starodavno okolje ponujalo zalogo zmanjšanih organskih molekul za uporabo kot gradnike za življenje in vir energije za življenje, je takrat navedla NASA.

Prvi rezultati, objavljeni na konferenci Lunar and Planetary Science leta 2015, so pokazali, da so znanstveniki v marsovskih vzorcih, shranjenih v roverju Curiosity, odkrili kompleksne organske molekule, vendar z nepričakovano metodo. Leta 2018 so rezultati, ki temeljijo na delu Curiosityja, dodali več dokazov, da je na Marsu mogoče življenje. Ena študija je opisala odkritje več organskih molekul v 3,5 milijard let starih kamninah, druga pa je pokazala, da se koncentracije metana v ozračju sezonsko spreminjajo. (Sezonske spremembe bi lahko pomenile, da plin proizvajajo živi organizmi, vendar za to še ni dokončnega dokaza.)

Preverjanje okolja

Poleg lova na bivanje ima Curiosity na krovu še druge instrumente, ki so zasnovani tako, da izvedo več o okolju, ki ga obdaja. Med temi cilji je neprekinjeno beleženje vremenskih in sevalnih opazovanj, da bi ugotovili, kako primerno bi bilo mesto za morebitno človeško misijo.

Curiosityjev detektor ocene sevanja deluje 15 minut vsako uro, da izmeri odsek sevanja na tleh in v ozračju. Zlasti znanstvenike zanima merjenje 'sekundarnih žarkov' ali sevanja, ki lahko ustvarijo delce z nižjo energijo, potem ko udarijo na molekule plina v ozračju. Gama-žarki ali nevtroni, ki nastanejo pri tem procesu, lahko povzročijo tveganje za ljudi. Poleg tega ultravijolični senzor, zataknjen na palubi Curiosityja, neprekinjeno spremlja sevanje.

Decembra 2013 je NASA ugotovila, da je raven sevanja, ki jo je izmeril Curiosity, v prihodnosti obvladljiva za misijo s posadko na Marsu. Misija, ki bo 180 dni letela na Mars, 500 dni na površju in 180 dni nazaj proti Zemlji, bi ustvarila odmerek 1,01 sievertov, je ugotovil Curiosityjev detektor ocene sevanja. Skupna življenjska meja astronavtov Evropske vesoljske agencije je 1 sievert, kar je povezano s 5-odstotnim povečanjem smrtnega tveganja za raka v življenju osebe.

Roverjeva postaja za spremljanje okolja meri hitrost vetra in načrtuje njegovo smer ter določa temperaturo in vlažnost v okoliškem zraku. Do leta 2016 so znanstveniki lahko videli dolgoročne trende atmosferskega tlaka in vlažnosti zraka. Nekatere od teh sprememb se pojavijo, ko se zimske polarne kape ogljikovega dioksida spomladi stopijo in v zrak izločijo ogromne količine vlage.

Junija 2017 je NASA objavila, da ima Curiosity novo nadgradnjo programske opreme, ki bi ji omogočila, da sama izbere cilje. Posodobitev, imenovana Avtonomno raziskovanje za pridobivanje večje znanosti (AEGIS), je prvič umestila umetno inteligenco na oddaljeno vesoljsko plovilo.

V začetku leta 2018 je Curiosity poslal nazaj slike kristalov ki bi lahko nastala iz starodavnih jezer na Marsu. Obstaja več hipotez za te lastnosti, vendar je ena možnost, da so nastale po koncentriranju soli v izhlapevalnem vodnem jezeru. (Nekatere internetne govorice so špekulirale značilnosti so bile pravzaprav znaki grozljivega življenja , vendar je NASA to hipotezo hitro opustila glede na njihove linearne kote - značilnost, ki je zelo podobna rasti kristalov.)

Težave z roverjem

Hlapi iz poskusa 'mokre kemije', napolnjenega s tekočino, imenovano MTBSTFA (N-metil-N-terc-butildimetilsilil-trifluoroacetamid), so kmalu po pristanku Curiosityja onesnažili instrument za analizo vohanja plina. Ker so znanstveniki vedeli, da zbrani vzorci že reagirajo s paro, so sčasoma izsledili način iskanja in ohranjanja organskih snovi po ekstrakciji, zbiranju in analizi pare.

Radovednost je imela šest mesecev po pristanku nevarno računalniško napako, zaradi katere je bil rover v samo eni uri, ko je za vedno izgubil stik z Zemljo, NASA je razkrila leta 2017 . Še ena kratka napaka leta 2016 za kratek čas ustavil znanstveno delo, a je rover hitro nadaljeval svoje poslanstvo.

V mesecih po pristanku je NASA opazila, da se poškodbe koles roverja pojavljajo veliko hitreje, kot je bilo pričakovano. Do leta 2014 so krmilniki pri usmerjanju roverja upočasnili videz lukenj in lukenj. 'Delajo škodo. To je presenečenje, ki smo ga dobili konec lanskega leta, «je v intervjuju julija 2014 dejal Jim Erickson, vodja projekta Curiosity v NASA -jevem laboratoriju za reaktivni pogon (JPL) v Pasadeni v Kaliforniji. 'Vedno smo pričakovali, da bomo med vožnjo dobili nekaj lukenj v kolesih. Presenečenje je bilo le to, kar vidimo. '

NASA je februarja 2015 na Mount Sharpu predstavila novo tehniko vrtanja, da bi začela delovati na nižji nastavitvi, kar je zahteva za delo z mehko skalo v nekaterih regijah. (Prej se je vzorec kamnine po sondiranju vrtal.)

Inženirji so imeli z vrtalnikom Curiosity mehanske težave od leta 2016, ko je motor, povezan z dvema stabilizacijskima stebričkoma na svedru, prenehal delovati. NASA je preučila več alternativnih tehnik vrtanja in 20. maja 2018 je vrtalnik dobil prve vzorce v več kot 18 mesecih.

Treba je omeniti, da Curiosity ne deluje sam na Rdečem planetu. Spremlja jo 'ekipa' drugih vesoljskih plovil iz več držav, ki pogosto sodelujejo pri doseganju znanstvenih ciljev. NASA-in Mars Reconnaissance Orbiter ponuja posnetke površine z visoko ločljivostjo. Klical je še en NASA -jev orbiter MAVEN (Misija Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) preučuje atmosfero Marsa glede atmosferskih izgub in drugih zanimivih pojavov. Druge misije v orbiti vključujejo evropske Mars Express , evropski Plinski orbitor ExoMars Trace in indijski misiji Mars v orbiti.

Od sredine leta 2018 Curiosity deluje na površini skupaj z drugim roverjem NASA, imenovanim Opportunity, ki po površini hodi od leta 2004. Opportunity je bil sprva zasnovan za 90-dnevno misijo, vendar ostaja aktiven po več kot 14 letih na Marsu. . Odkrili so tudi pretekle dokaze o vodi med raziskovanjem ravnic in dveh velikih kraterjev. NASA -in Mars Odiseja deluje kot komunikacijski rele za radovednost in priložnosti, hkrati pa opravlja tudi lastno znanost - na primer iskanje vodnega ledu.

Kmalu bo na voljo več površinskih misij. NASA -ina misija InSight - stacionarni pristajalnik, namenjen sondiranju notranjosti Marsa - se je za Rdeči planet izstrelil 5. maja 2018 in naj bi pristal 26. novembra 2018. Evropska vesoljska agencija Rover ExoMars bi moral leta 2020 izstreliti na Mars, da bi poiskal dokaze o starodavnem življenju. NASA načrtuje tudi naslednjo misijo roverja, imenovano Mars 2020, ki tesno temelji na zasnovi Curiosityja. Mars 2020 pa bo nosil različne instrumente za boljše raziskovanje starodavnega življenja. Predpomnil bo tudi obetavne vzorce za morebitno misijo vračanja vzorcev Marsa v naslednjih desetletjih.

V daljni prihodnosti je NASA govorila o pošiljanju človeške misije na Mars - morda v 2030 -ih letih. Konec leta 2017 pa je Trumpova administracija naložila agenciji, da najprej pošlje ljudi nazaj na Luno. Tudi njegova uprava zahteval, da se sredstva za Mednarodno vesoljsko postajo prenehajo leta 2025 , delno ustvariti proračunski prostor za pobudo vesoljske postaje na Luni, imenovano Deep Space Gateway.

Dodatni viri