Mars Science Laboratory

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Mars Science Laboratory Curiosity
Curiosity Mars Science Laboratory Rover.jpg
A Curiosity futóműve tesztelés alatt

Ország  Egyesült Államok
Űrügynökség NASA NASA
Küldetés típusa rover
Küldetés
Célégitest Mars
Indítás dátuma 2011. november 26. 15:02 UTC [1][2]
Indítás helye Cape Canaveral [3]
Hordozórakéta Atlas V 541
Megérkezés 2012. augusztus 6. 05:31 UTC
Időtartam leszállástól számítva 668 földi nap (686 marsi nap)
Az űrszonda
Tömeg 900 kg [4]
Energiaellátás RTG, 4,8 kg többnyire 238Pu [5]
Hivatalos weboldal
Az MSL (balra) méretarányos összehasonlítása a korábbi Mars Exploration Roverrel (jobbra)

A Mars Science Laboratory nevű NASA küldetés célja, hogy eljuttassa a Marsra a Curiosity nevű (angol nyelven kíváncsiság[6]) marsjárót, amely az elődeihez képest nagyobb méretű, és radioizotópos termoelektromos generátorral (RTG) üzemel[5][7]. Az űrszonda 2011. november 26-án indult, és nyolc és fél hónap alatt érte el a Marsot, ahol a tervek szerint egy marsi évig (2 földi évig) üzemel. A Mars felszínén kémiai és biológiai vizsgálatokat végez, feladata a marsi élet keresése, a bolygó légkörének és geológiájának tanulmányozása, valamint az emberes Mars-repülések előkészítése.

Küldetés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A MSL 2011. november 26-án indult egy 541-es Atlas–5 rakétával. 44 perccel később már bolygóközi pályán volt.[8] Európai idő szerint 2012. augusztus 6-án kora reggel szállt le a Marsra, ahol a tervek szerint legalább egy marsi évig (23 földi hónap) dolgozik. 2008 novemberében az eredetileg tervezett mintegy negyven lehetséges leszállóhelyet leszűkítették négyre (Eberswalde kráter, Holden kráter, Gale-kráter és Mawrth völgy)[9], majd végül a Gale-kráterre esett a választás[10].

Tudományos célok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Biológiai célok
    • A Mars felszínén található szerves molekulák mennyiségének és felépítésének meghatározása
    • Az élet szempontjából fontos egyéb elemek előfordulásának meghatározása
    • Életjelek keresése
  • Geológiai és geokémiai célok
    • Felszíni és felszínközeli anyagok kémiai, izotópos és ásványtani anyagmeghatározása
    • A kőzeteket és a talajt alakító folyamatok értelmezése
  • A bolygót alakító folyamatokkal kapcsolatos célok
    • Nagy időtartamú légköri folyamatok kutatása
    • A víz és a szén-dioxid jelenlegi eloszlásának, állapotának és körzésének felmérése
  • A felszíni sugárzással kapcsolatos célok

Felépítése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az MSL leszállásának tervezett menete

Az űrszonda elődeinél lényegesen pontosabban, 10 kilométer átmérőjű ellipszisen belül szállt le (a korábbi Mars-küldetéseknél ennek mérete 150 km nagyságrendű volt). A nagy sebesség és tömeg miatt 4,5 m átmérőjű hőpajzsos[12] fékezés után kb. 1600 km/h-ra lassulva kinyílt a szuperszonikus ejtőernyő, legvégül az égi-daru-nak nevezett berendezés fékezőrakétákkal tovább lassította a szondát és puhán letette a Mars felszínére.[13] Az égi-daru egy fékezőrakétákkal ellátott platform, melyen a marsjáró kábeleken lógott és amikor a felszínt elérte, akkor a kábelek leoldása után, kicsit odébb repülve a felszínbe csapódott. A módszer kockázata volt, hogy a rover a kerekeivel éri el először a felszínt, és ha a leszállás keményre sikerül, a futómű megsérülhetett volna.

Műszerek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az MSL tervezett felépítése
Az MSL épülő alváza a JPL-ben
A Mars Exploration Rover, a Sojourner és a Mars Science Laboratory makettjei a Jet Propulsion Laboratory épülete előtt
  • Árbocra szerelt kamera (Mars Science laboratory Mast Camera, MastCam)[14]
  • Nagyítós fényképező berendezés (Mars Hand Lens Imager, MAHLI)[15]
  • Röntgendiffrakciós kémiai és ásványtani műszer (Chemistry & Mineralogy X-Ray Diffraction, CheMin)[16]
  • Lézeres kémiai távérzékelő és mikrofényképező (The Laser-Induced Remote Sensing for Chemistry and Micro-Imaging, ChemCam)[17]
  • Minta-analizáló berendezés (Sample Analysis at Mars Instrument Suite, SAM)[18]
  • Sugárzásmérő detektor (Radiation Assessment Detector, RAD)[19]
  • A neutronok visszaverődését mérő műszer (Dynamic Albedo of Neutrons, DAN) – Az Orosz Űrügynökség fejlesztette ki. A talajt neutronokkal sugározzák be, és mérik a visszavert neutronsugárzás energia-eloszlását. A hidrogénatomok magja a neutronok mozgási energiájának egy részét elnyeli, míg a nehezebb atommagokról a neutronok változatlan energiával visszapattannak. Így az alacsony energiájú neutronok arányából következtethetnek a talajban lévő hidrogénatomok (és ezen keresztül az őket tartalmazó víz) arányára, mintegy fél méteres mélységig. A műszer 0,1%-os víztartalmat is képes kimutatni. Korábban hasonló műszer repült a Mars Odyssey-n és a Lunar Prospectoron is, ezek azonban a kozmikus sugárzás neutronjainak visszaverődését mérték.[20][21]
  • Környezetfigyelő állomás (Rover Environmental Monitoring Station, REMS)[22]
  • Alpha-Particle-X-ray-Spectrometer
  • Mars Descent Imager[23]

A projekt finanszírozási nehézségei és csúszása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A program jelentős, több mint 30%-os költségtúllépéssel küzd[24], és műszaki problémák miatt 2009 helyett 2011-ben indult útnak. A NASA 2008 őszi döntése szerint felgyorsították volna a fejlesztést, még további többletköltségek árán is,[25] azonban 2008 decemberében mégis az indítás 2011-re halasztása mellett döntöttek.[26][27] Elsősorban a szonda futóművének fejlesztése volt késésben, ez pár hét késést okozott, emiatt viszont a szonda sem készülhetett el a 2009-es indítási ablak becsukódásáig. A további csúszás újabb 400 millióval (ez önmagában majdnem annyi, mint a Phoenix űrszonda költségvetése), 2,2 milliárd USD-re növeli a programot, ami miatt más bolygókutató programoktól kell pénzt elvonni, valószínűleg a Juno űrszonda indítása fog több éves késést szenvedni. A két év késés problémákat okozhat az MSL-lel való kommunikációban, a 2012-es érkezésre a bolygó körül keringő összes orbiter öt-tíz éves lesz, és nem biztos, hogy még működik; a kifejezetten erre a célra kifejlesztett Mars Telecommunications Orbitert pedig törölték. Így lehet, hogy csak az MSL felszíni egységén keresztül, sokkal kisebb adatátviteli sebességgel lehet a szondával kommunikálni.[28]

A menetrend tervezési elve[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Mars 2012. március 3-án volt földközelségben (oppozícióban), azóta távolodik.[29] A távközlési eszközöknek ezt a távolságot kell átfogniuk. Ugyanakkor a Curiosity tevékenységének java része olyan időpontra esik, amikor a Mars sokkal közelebb van a Földhöz (2014 áprilisában 0,621 CsE). 2013. április 18-án felső konjuncióban (szembenállásban), tehát a lehető legtávolabb állt.

A leszállóhely kiválasztása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Több mint 60 potenciális leszállóhelyet vizsgáltak meg a legjobb kiválasztása céljából. Elsősorban olyan hely kikeresése volt a cél, amelynek geológiája mikroorganizmusok életfenntartására alkalmas lehetett; a második követelmény az volt, hogy a terep a Curiosity számára könnyen megközelíthető legyen; harmadsorban közel legyen olyan vidékhez, ami széleskörű tudományos kísérletek elvégzését érdemli, így víz jelenlétére, vagy egykori jelenlétére mutató jeleket kerestek (például kristályvizet tartalmazó kövületeket); olyan terepet, amelyet a robot kis nehézséggel elérhet; és kedvező éghajlati viszonyokkal rendelkezik.

Az Aeolis Mons csúcs a kráter közepén látható. Halvány zöld pontocska mutatja a Curiosity Rover leszállási pontját az Aeolis Paluson a kráter peremén a csúcstól északi irányban. Figyelem, ez a képen lefelé van (Wikipedia Commons)

Az Ebersvale kráterben egy kiszáradt folyódelta jelenléte, a Holden kráterben egy kiszáradt tó maradványai, a Mawrth Vallis helyen egy nagy áradás során létrejött hatalmas hasadék nyoma volt vonzó, de a programtervezők legvonzóbbnak a marsi egyenlítőtől kissé délre fekvő Gale krátert ítélték, annak területén látható szedimentációból (geológiai lerakódásból) eredő rétegzett 5,5 km magas hegye miatt. A tervezőcsoport 2011. július 22-én jelentette, hogy választásuk erre esett.

A Gale kráter leszállási pontját a kutatók egyhangúlag Bradbury helynek nevezték el Ray Bradbury amerikai sci-fi íróról, aki számos témájául a Marsot választotta. A legnevezetesebb könyve a Marsbéli Krónikáknak nevezett elbeszélés-gyűjtemény, ami az 1940-es évektől kezdve jelent meg. Az író közeli kapcsolatban volt a marsi kutatást tervező csoporttal, de nem élte meg a leszállást, mert 82 éves korában, kb. két hónappal Curiosity érkezte előtt elhalálozott.

A bolygón tartózkodás története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Leszállás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A leszállás előtt kilenc és fél órával (2012. augusztus 5-én 22 óra, CET) 133 000 km-re volt a Mars felszínétől. Távolsága a Földtől 247 millió kilométer (a bolygó közeledik a felső együttálláshoz). A megtett pályaív hossza: 566 millió kilométer (rövidebb a Hohmann-ellipszisnél). A leszállás sikeres volt, az első képek a felszínről perceken belül megérkeztek.[30]

A NASA irányítócsoport nagy lelkesedéssel fogadta, hogy Curiosity csak mintegy 2,4 km távolságra ért talajt a tervezett 20 km x 7 km-es ellipszis középpontjától, ami egy 563 millió kilométeres utazás után történt.

Első lépések a Marson[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A sikeres leszállás után a marsi adatgyűjtést megelőzően a Curiosity irányító csoportjának a mozgó tudományos laboratórium járművének hatásosságáról kellett meggyőződnie és egy augusztus 22-i jelentés [31] szerint a jármű a NASA-irányításnak megfelelően, sikeresen elvégzett egy-két kisebb, de lényeges feladatot: előre hajtott kb. öt métert, derékszögben elfordult és elhátrált egy rövid távolságra. Ebből azt következtették, hogy a jármű üzemképes és a laboratórium rövidesen munkába kezdhet.

Következő lépés: a laboratórium 2,1 méter hosszú, mintázó robotkarjának ellenőrzése. Ehhez a következők tartoznak: fúró, lapátka, spektrométer és fényképezőgép. Az ötcsuklós robotkar működésének elvét a NASA/JPL-Caltech egyik sematikus videója bemutatja.[32] (12/09/06)

A Curiosity talajra érkezte után észrevették, hogy a szonda két (szélsebességet és szélirányt érzékelő) műszerének egyike megsérült. Ezt csak kisebb kellemetlenségnek számítják, mert a második jól működik, de a hiány a Mars-csoport számára külön munkát fog okozni.

Augusztus 19-én NASA irányítással a labor egyik műszere 8000 °C-os lézersugárral elpárologtatott egy közeli szikladarabot, amit három spektrométer analizált.

Halad a robot-autó Glenelg célja felé[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Szeptember 4-én a Mars mozgó tudományos laboratórium elindult keleti irányban, elsődleges célja a leszállási pontjától kb. 400 m-re fekvő Glenelg-nek elnevezett terület elérése. A SAM (Sample Analyser Mars - „marsi mintaanalizáló készülék”) működésbe lépett és a kutatócsoport szeptember 6-án megkezdte az adatok kiértékelését.

Szeptember végére a NASA két fontos eseményről számolt be. Ezek egyike egy kiszáradt patak medrének felfedezése volt,[33] ami sima kavicsok és kisebb kövek jelenlétéről tanúskodik. Az ábrák egyike a marsi meder képét a Földön található terep képével hasonlítja össze.

A másik esemény az volt, hogy Curiosity befejezte a fent említett szikladarabból vett minta elemzését, bár az eredményt eddig még nem hozták nyilvánosságra.

A jármű a leszállási helyétől kb. 50 méter távolságot tett meg a Glenelg terület irányában. Ezt a tervezőcsoport a változatos geológiája miatt (három tereptípus találkozópontja) választotta a robot első fontosabb állomásának.

A francia tudományos Internet újság „MaxiSciences” cikke idézi a NASA „Mars Tudományos Laboratórium” (angolul Mars Science Laboratory) közleményét, amely jelentése szerint kb. három héttel ezelőtt a Mars Tudományos Laboratórium figyelmét a talajról ill. szikla darabokról az atmoszféra elemzésére terelték és 2012. november 8-án nyilvánosságra hozták a vizsgálatok eredményeit. A talált jelek megerősítették, hogy a Mars atmoszférájának összetétele az idők folyamán lényegesen megváltozott. Az elemzés szerint az atmoszféra jelenlegi összetétele térfogat %-ban kifejezve a következő:

CO2=95,9
Ar=2
N2=1,9
O2=0,14 és
CO=0,06.

Mars a fejlődése során elvesztette atmoszférája jó részét és egyes elemek könnyebb izotópjait is a nehezebbek előnyére.[34]

Sam Grotzinger, a kiküldetés irányítója egy november 21-i sajtóértekezleten kijelentette, hogy egy nagy jelentőségű felfedezésről fognak beszámolni rövidesen az American Geophysical Union (Amerikai Fizikai Egyesület) december 3-7. között San Franciscóban tartandó ülésén. Ez a beszámoló azonban minden indoklás nélkül elmaradt, aminek okát nem tudjuk.

A NASA jelentések [35] lapjai között találhatjuk a Mars talaj analízisének részletes eredményeit három forrást összehasonlítva (2012 december).

A metán sikertelen keresése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A korábbi információkat a metán jelenlétéről a Marson 2013-ban megcáfolták a szonda mérései alapján. A metán jelenléte fontos lett volna, mert az élet lehetőségére is utalhatott volna, bár metán keletkezhet nem csak biológiai úton, hanem geológiai folyamatok során, meteorok légkörbe jutásakor, vagy UV-sugárzás hatására. A metán hiánya nem jelenti az élet lehetőségének kizárását, mivel a Földön több mikróba ismert, amik nem állítanak elő metánt. A Curiosity 2012 októberétől 2013 júniusáig hat alkalommal vett mintát a Mars légköréből és egyik esetben sem mutatott ki metánt a Tunable Laser Spectrometer nevű műszerével (=hangolható lézerspektrométer), még nyomokban sem. A mérések alapján a Mars légkörében a metán mennyisége kevesebb mint 0,0013 ppm. Ez a korábbi becsléseknek körülbelül az 1/6-a. Ismereteink szerint nincs mód arra, hogy az esetleg légkörben lévő metán gyorsan lebomoljon, ehhez legalább több száz év szükséges. A Curiosity műszerének érzékenysége alapján a Mars légkörébe kerülő metán mennyisége legfeljebb évi 10-20 tonna lehet (a Föld légkörébe körülbelül 50 milliószor ennyi metán jut).[36]

Az élethez szükséges feltételek egykori fennállásának bizonyítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

2013-ban a NASA bejelentette, hogy a rover igazolta mindazon elemek egykori jelenlétét a bolygón, amik az élet létrejöttéhez szükségesek. Ez önmagában nem jelenti, hogy a Marson létezett élet, csak azt, hogy ennek feltételei egykor fennálltak.[37] [38]

A robot eléri végső rendeltetési helyét[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A NASA 2014. szeptember 17.-i jelentése szerint az egyenes út meredeksége, és a robot futóművének meghibásodása okozta kis kerülővel, de végülis két év eltelte után a Curiosity robot elérte végső rendeltetési helyét a 5500 méter magas Mount Sharp hegyen, a Gale kráter közepén. Összesen csaknem kilenc kilométer távolságot tett meg.

A bolygó körüli keringés alatt felvett fényképeket tanulmányozva vették észre, hogy a Gale kráterben található Mount Sharp réteges felépítésű. A képek azt is mutatták, hogy egy érdekes átmenet van a Mount Sharp alsóbb rétegei és az e melletti kráterfelület között. Ez vezetett ezen rendeltetési hely megválasztásához. Így a talaj, valamint a rétegek megmintázása a következő feladat.[39] A talaj évezredek alatt ülepedett számos szedimentációs rétegének analízise a Mars múltjára vethet fényt.

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Mars Science Laboratory Launch (angol nyelven). NASA. (Hozzáférés: 2011. október 24.)
  2. NASA's Shuttle and Rocket Launch Schedule (angol nyelven). NASA. (Hozzáférés: 2009. december 21.)
  3. Martin, Paul K.: NASA’S MANAGEMENT OF THE MARS SCIENCE LABORATORY PROJECT (IG-11-019). NASA OFFICE OF INSPECTOR GENERAL
  4. Mars Science Laboratory: Rover (angol nyelven). NASA. (Hozzáférés: 2011. október 24.)
  5. ^ a b Mars Science Laboratory Launch Nuclear Safety (angol nyelven). NASA. (Hozzáférés: 2010. november 25.)
  6. Egy hatodikos lány nevezte el az új Mars-járművet. HVG, 2009. május 28. (Hozzáférés: 2009. május 28.)
  7. Sikeresen útnak indult a Marsra a Curiosity – index.hu, 2011. november 26.
  8. Mars Science Laboratory: Indítás
  9. Frey, Sándor: Leszállóhelyek a Marson, 2008. november 25. (Hozzáférés: 2008. november 25.)
  10. A Gale-kráterben landol majd az új marsi robot
  11. Science Objectives (angol nyelven). (Hozzáférés: 2008. július 4.)
  12. Heavy-duty heat shield prepares for launch to Mars (2011-05-18)
  13. Mars Science Laboratory (angol nyelven). YouTube-videó, 2007. május 11. (Hozzáférés: 2008. október 20.)
  14. Science Instruments: MastCam (angol nyelven). (Hozzáférés: 2008. július 4.)
  15. Science Instruments: MAHLI (angol nyelven). (Hozzáférés: 2008. július 4.)
  16. Science Instruments: CheMin (angol nyelven). (Hozzáférés: 2008. július 4.)
  17. Science Instruments: ChemCam (angol nyelven). (Hozzáférés: 2008. július 4.)
  18. Science Instruments: SAM (angol nyelven). (Hozzáférés: 2008. július 4.)
  19. Science Instruments: RAD (angol nyelven). (Hozzáférés: 2008. július 4.)
  20. Science Instruments: DAN (angol nyelven). (Hozzáférés: 2008. július 4.)
  21. Schirber, Michael: A Divining Rod for Mars (angol nyelven). Astrobiology Magazine, 2008. november 13. (Hozzáférés: 2009. május 24.)
  22. Science Instruments: REMS (angol nyelven). (Hozzáférés: 2008. július 4.)
  23. Science Instruments: In-situ Instrumentation. angol. (Hozzáférés: 2008. július 4.)
  24. Chang, Alicia: Future of Flagship Mars Mission Up In the Air (angol nyelven). SPACE.com, 2008. október 7. (Hozzáférés: 2008. október 8.)
  25. Frey, Sándor: Mars Science Laboratory: mégis 2009-ben. Űrvilág.hu, 2008. október 11. (Hozzáférés: 2008. október 12.)
  26. Frey, Sándor: Mars Science Laboratory: 2011-re halasztva. Űrvilág, 2008. december 5. (Hozzáférés: 2008. december 5.)
  27. Kereszturi, Ákos: Két év halasztás a legnagyobb marsjárónak. [Origo] Világűr, 2008. december 4. (Hozzáférés: 2008. december 5.)
  28. Lakdawalla, Emily: More details on the delay of Mars Science Laboratory (angol nyelven). The Planetary Society Weblog, 2008. december 4. (Hozzáférés: 2008. december 6.)
  29. A 2007-es Mars oppozíció | Magyar Csillagászati Egyesület. mcse.hu, 2012. (Hozzáférés: 2012. augusztus 6.)
  30. NASA - Multimedia - Video Gallery. nasa.gov, 2011. (Hozzáférés: 2012. augusztus 6.)
  31. http://www.infowars.com/mars-rover-curiosity-makes-first-test-drive/
  32. http://www.nasa.gov/multimedia/videogallery/index.html?collection_id=18895&media_id=149830861
  33. http://www.maxisciences.com/rover-curiosity/mars-curiosity-a-trouve-des-traces-d-039-un-ancien-ruisseau_art26804.html
  34. http://www.maxisciences.com/rover-curiosity/curiosity-l-039-atmosphere-martien-a-change-depuis-la-formation-de-la-planete_art27395.html
  35. http://www.nasa.gov/mission_pages/msl/index.html
  36. NASA Curiosity Rover Detects No Methane On Mars 2013-09-22
  37. Létezhetett élet a Marson, 2013
  38. Rover Finds Conditions, 2013
  39. http://www.maxisciences.com/rover-curiosity/mars-curiosity-a-atteint-son-ultime-destination-le-mont-sharp_art33494.html a francia cikk képeivel

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Magyar oldalak[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Külföldi oldalak[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Mars Science Laboratory témájú médiaállományokat.

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Felébredt tavaszi álmából a Curiosity: index.hu, 2013. május 3.

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]