Sólkerfið
Curiosity (Mars Science Laboratory)

Curiosity (Mars Science Laboratory)

  • curiosity, MSL, mars sciene laboratory, mars jeppi
    Curiosity jeppinn einnig þekktur sem Mars Science Laboratory

Curiosity, einnig þekktur sem Mars Science Laboratory (MSL), er Marsjeppi sem skotið verður á loft einhvern tímann milli 25. nóvember og 18. desember 2011. Jeppinn á að rannsaka hvort aðstæður á Mars voru einhvern tímann, eða eru jafnvel í dag, heppilegar fyrir örverulíf. Með öðrum orðum er markmið verkefnisins að finna út hve lífvænleg reikistjarnan var eða er.

Helstu upplýsingar
Skotið á loft: mlilli 25. nóvember og 18. desember 2011
Lending:
milli 6. og 20. ágúst 2012
Eldflaug:
Atlas V
Massi:
900 kg
Tegund:
Lendingarfar / jeppi
Hnöttur:
Mars
Geimferðastofnun: NASA
Heimasíða:
Mars Science Laboratory

Curiosity jeppinn er fimm sinnum þyngri en fyrirrennararnir Spirit og Opportunity. Um borð í honum eru fullkomnustu vísindatæki sem send hafa verið til Mars. Jeppinn er í raun rannsóknarstöð sem rannsakar jarðveginn og aðrar jarðmyndanir í tilraun til að finna byggingarefni lífs.

Jeppanum verður skotið á loft með Atlas V 541 eldflaug. Ferðalagið til Mars tekur hartnær níu mánuði, en lending er áætluð milli 6. og 20. ágúst 2012. Ný lendingartækni verður notuð enda er Curiosity of stór til að unnt sé að lenda honum á sama hátt og Spirit og Opportunity. Jeppanum er ætlað að aka allt að 20 km um yfirborð Mars í að minnsta kosti eitt Marsár (668 Marsdaga) eða sem jafngildir 686 jarðdögum.

Smíði jeppans og yfirumsjón með verkefninu er í höndum Jet Propulsion Laboratory í Pasadena í Kaliforníu. Kostnaður við verkefnið í heild nemur um 2,3 milljörðum bandaríkjadala.

Nafn

Mars Science Laboratory er ekkert sérstaklega þjált og eftirminnilegt nafn. Þess vegna stóð NASA fyrir keppni meðal bandarískra skólabarna á aldrinum 5 til 18 ára í að gefa jeppanum nýtt nafn í samvinnu við Walt Disney, Pixar og teiknimyndina Wall-E. Yfir 9000 tillögur bárust og fékk almenningur að greiða níu bestu tillögunum atkvæði sitt.

Þann 27. maí 2009 tilkynnti NASA að Mars Science Laboratory skildi nefndur Curiosity eftir uppástungu 12 ára skólastúlku frá Kansas í Bandaríkjunum, Clöru Ma að nafni. Fyrir vikið fékk hún að rita verðlaunatillöguna á jeppan sjálfan.

Lending

Mjög erfitt er að koma stórum jeppa heilu og höldnu í gegnum lofthjúp Mars. Lofthjúpurinn er of þykkur til þess að geimför geti lent á keimlíkan hátt og Apollo geimfararnir lentu á tunglinu, en að sama skapi of þunnur til þess að lofthemlun og fallhlífar dugi einar og sér. Fyrirrennarar Curiosity, Spirit og Opportunity, lentu með hjálp loftpúða eins og frægt er. Curiosity er alltof stór til þess að það sé mögulegt í hans tilviki.

Fyrirhuguð lendingarsvæða könnunarfara á Mars hafa hingað til verið tiltölulega víðfeðm. Þannig voru fyrirhuguð lendingarsvæði Spirit og Opportunity 120 km x 50 km að stærð. Curiosity er aftur á móti ætlað að lenda nákvæmlega á fyrirfram ákveðnum stað. Lendingarsvæði hans verður aðeins 20 km að stærð. Curiosity lendir þess vegna með allt öðrum hætti en Spirit og Opportunity.

Lendingarferlið hefst í um 125 km hæð yfir Mars þegar geimfarið snertir lofthjúpinn. Hraði þess á þeim tíma er um 21.000 km á klukkustund. Jeppinn er innan í skel sem ver hann á leiðinni frá jörðinni til Mars og á leið hans í gegnum lofthjúpinn. Hún er með sjálfstýringu til að stýra sér að lendingarstaðnum ef þörf krefur. Hitaskjöldurinn er 4,5 metra breiður, sá stærsti sem sendur hefur verið út í geiminn, en hans hlutverk er að draga úr haðanum niður í ríflega 600 metra á sekúndu. Á þessum hraða opnast fallhlífin, sem er 16 metrar í þvermál og 50 metra löng, og dregur hún enn frekar úr hraðanum.

Þegar fallhlífin hefur dregið nægilega úr hraðanum fellur jeppinn úr skelinni. Hann er fastur undir eldflaugaknúinni lendingareining sem hægir enn frekar á ferðinni. Þessi eining er nokkurs konar krani sem slakar jeppanum niður.

Kraninn tryggir að jeppinn lendir mjúklega á yfirborði Mars. Þegar jeppinn snertir yfirborðið, bíður kraninn í tvær sekúndur til þess að staðfesta lendingu. Þá losna kapplarnir frá jeppanum og kraninn flýgur burt og brotlendir einhvers staðar í öruggri fjarlægð.

Aldrei áður hefur verið lent með þessum hætti á annarri reikistjörnu. Allt ferlið er skipulagt í þaula fyrirfram, enda verður lendingin að fara fram sjálfvirkt. Vegna þess hve Mars er langt frá jörðinni þegar lendingin á sér stað, er útilokað fyrir vísindamenn að stýra henni sjálfir. Skilaboðin eru nokkrar mínútur á leiðinni milli reikistjarnanna.

Jeppinn

Curiosity jeppinn er 2,7 metra langur og 900 kg að þyngd. Af því eru 80 kg vísindatæki. Jeppinn verður því ekki ósvipaður að stærð og Mini Cooper. Til samanburðar eru Marsjepparnir Spirit og Opportunity 1,57 metra langur og aðeins 174 kg að þyngd, en þar af eru aðeins 6,8 kg vísindatæki.

Á yfirborðinu getur jeppinn ekið yfir allt að 75 cm háar hindranir sem verða á vegi hans. Mestu ökuhraði á sléttu og föstu yfirborði er 4 sentímetrar á sekúndu eða 90 metrar á klukkustund. Líklegt er að hraðinn verði alla jafna minni, eða á að giska 30 metrar á klukkustund. Þrátt fyrir þennan litla hraða vonast vísindmenn til að jeppinn aki allt að 20 km á meðan leiðangrinum stendur.

Á jeppanum eru sex hjól og er hverju og einu stjórnað af sínum mótor. Tvö fremstu og tvö öftustu hjólin hafa líka sjálfstæða stýrimótora sem gera jeppanum kleift að snúa sér heilan hring á punktinum.

Curiosity jeppinn þolir allt að 45 gráðu halla án þess að eiga á hættu að velta. Þrátt fyrir það munu menn reyna að forðast að aka honum í meira en 30 gráðu halla.

Afl

Um borð í Curiosity jeppanum er lítill kjarnaofn sem sér honum fyrir orku, ólíkt Spirit og Opportunity sem eru knúnir áfram af sólarorkunni. Raforkan verður til úr varmanum sem hlýst af náttúrulegri hrörnun plútons-238 samsætunnar. Á þennan hátt er orkuframleiðslan óháð árstíðum og tíma dags. Ofninn er hannaður og smíðaður af Boeing fyrirtækinu. Við upphaf leiðangurs framleiðir hann 125 watta afl og 100 wött að fjórtán árum liðnum. Curiosity framleiðir 2,5 kílówattstundir af raforku á dag, en til samanburðar framleiða Spirit og Opportunity 0,6 kílówattstundir á dag með sólarorkunni. Orkan fer að mestu í að knýja jeppann áfram, starfrækja tölvuna um borð og vísindatækin.

Á lendingarstað jeppans getur lofthitinn sveiflast frá því að vera rétt yfir frostmarki niður í -127°C. Þess vegna er mikilvægt að halda réttu hitastigi á jeppanum. Þetta er annars vegar gert með kælivöka sem berst um leiðslur í jeppanum og hins vegar umframvarmanum sem til verður í kjarnaofninum.

Þótt jeppinn framleiði orku svo til stanslaust verður samt sem áður að fara sparlega með hana yfir köldustu vetrarmánuðina. Á þeim árstíma fer meiri orka í að halda jeppanum heitum.

Markmið

Curiosity er fyrst og fremst ætlað að finna út hve lífvænleg Mars var í fyrndinni eða er hugsanlega í dag. Til þess þarf jeppinn að uppfylla átta vísindaleg markmið sem eru að:

  • Finna út magn og eðli lífrænna kolefnasambanda

  • Finna út magn kolefnis, vetnis, niturs, súrefnis, fosfórs og brennisteins á yfirborðinu, en þessi efni eru byggingarefni lífsins eins og við þekkjum það

  • Greina þau einkenni sem gætu bent til áhrifa lífrænna ferla

  • Rannsaka samsetningu efna, samsæta og steinda á yfirborði Mars sem og jarðefna rétt undir yfirborðinu

  • Túlka þau ferli sem hafa mynað og breytt bergi og jarðvegi á Mars

  • Varpa ljósi á þróun lofthjúps Mars síðustu 4 mlljarða ára

  • Kanna núverandi ástand, dreifingu og hringrás vatns og koldíoxíðs

  • Mæla geimgeislun við yfirborð Mars  

Mælitæki

Til að mæta þessum metnaðarfullu markmiðum eru tíu vísindatæki um borð í Curiosity. Í skrokknum eru sýnagreiningartæki (Sample Analysis at Mars (SAM)) sem eiga að greina lífræn efni og gastegundir í lofthjúpnum og af yfirborðinu. Í SAM er gasskiljunartæki, massagreinir og stillanlegur leysi-litrófsgreinir. Massagreinirinn á að greina gastegundir í lofthjúpnum og þeim sem losna úr jarðvegssýnunum er þau eru hituð. Með gasskiljunartækinu eru stakar gassameindir greindar í sundur. Leysi-litrófsgreinirinn mun svo gera nákvæmar mælingar á samsætuhlutföllum súrefnis og kolefnis úr koldíoxíði og metani á Mars. Með þeim hætti er unnt að skera úr um hvort þessi efni séu af jarðfræðilegum eða lífrænum toga. Síðast en ekki síst er CheMin (Chemistry & Mineralogy) röntgengreinirinn sem mælir með beinum hætti efnasamsetningu bergsins og jarðvegsins. Það gerir vísindamönnum kleift að draga upp nákvæma mynd af steindum yfirborðsins.

Á mastri jeppans eru nokkrar myndavélar. Áhugaverðastar eru sennilega MastCam og ChemCam. MastCam tekur 10 ramma á sekúndu í 1280x720p háskerpuupplausn og í þrívídd. Gangi allt að óskum fáum við þar af leiðandi að sjá fyrstu þrívíðu háskerpumyndskeiðin frá annarri reikistjörnu. James Cameron, leikstjóri Titanic, The Abyss, Avatar og fleir góðra mynda, er meðlimur í rannsóknarhópnum sem er á bak við myndavélina.

ChemCam (Chemistry & Camera) er myndavél sem skýtur innrauðum leysigeisla að bergi eða jarðvegi úr allt að tíu metra fjarlægð. Þegar geislinn lendir á berginu gufar smávægilegt magn af efni upp af því. Öflug myndavél og litrófsgreinir kannar svo efnasamsetninguna þess sem gufaði upp af berginu úr fjarlægð.

Á jeppanum er fjarstýrður armur, nokkurs konar hönd sem teygir sig út frá honum, sækir sýni af yfirborðinu og færir í greiningartækin innan í skrokknum. Á arminum er MAHLI-myndavélin (Mars Hand Lens Imager) sem tekur smásjármyndir í lit af berginu og jarðveginum í 1600x1200 pixla upplausn. Á myndavélinni eru ljóstvistar (LED) sem gefa frá sér útblátt ljós svo hægt sé að mynda sýnin í myrkri eða til að flúrljóma þau. Á arminum er auk þess APXS röntgen-litrófsgreinir (Alpha Particle X-ray Spectrometer) sem mælir magn frumefna í bergi og jarðvegi. APXS hjálpar þannig til við að velja áhugaverðustu sýnin sem kanna á nánar í CheMin.

Þrjú tæki rannsaka umhverfið í kringum jeppann. RAD (Radiation Assessment Detector) er geislunarmælir sem mæla á skaðlega geimgeislun á yfirborðinu, nokkuð sem er mjög mikilvægt áður en haldið verður í mannaða rannsóknarleiðangra í framtíðinni. REMS (Rover Environmental Monitoring Station) er veðurathugunartæki sem mæla á loftþrýsting, lofthita, rakastig, vindhraða og útbláa geislun við yfirborðið. DAN (Dynamic Albedo of Neutrons) er svo ætlað að mæla vetni eða ís og vatn á eða við yfirborð Mars.

Á leiðinni niður að yfirborði Mars tekur MARDI myndavélin (Mars Descent Imager) litmyndir í 1600x1200 pixla upplausn af yfirborðinu úr lofti. Myndatakan hefst í um 3,7 km hæð og lýkur í næstum 5 metra hæð. Teknar verða 5 rammar á sekúndu í um tvær mínútur. Með þessum hætti geta vísindamenn kortlagt lendingarsvæðið og fundið áhugaverðustu staðina sem jeppinn á rannsaka.

Lendingarstaður

Miklu máli skiptir að velja góðan lendingarstað. Hópur vísindamanna sem starfar við leiðangurinn metur kosti og galla allra lendingarstaða og velur þann besta besta úr nokkrum álitlegum. Ekki er hægt að lenda hvar sem er á yfirborðinu af nokkrum tæknilegum ástæðum:

  • Breiddargráða. Jeppinn verður að lenda nálægt miðbaug, hvorki norðan 30. breiddargráðu norður né sunnan 30. breiddargráðu suður. Ástæðan er sú að við lendingu verður jeppinn að geta haft samskipti við Mars Reconnaissance geimfarið sem er á hringsóli um Mars. Á veturna á Mars getur kuldinn á norðlægari og sér í lagi suðlægari breiddargráðum orðið mjög mikill sem getur haft áhrif á starfsemi jeppans.

  • Hæð. Lendingarstaðurinn verður að vera í innan við 1 km hæð yfir meðalhæð yfirborðsins sem mælt var með MOLA tækinu í Mars Global Surveyor. Hærra er lofthjúpurinn of þunnur til að tryggja örugga lendingu.

  • Halli og hæðarmunur. Halli landslagsins og hæðarmunur innan fyrirhugaðs lendingarsvæðis verður að vera eins lítill og mögulegt er til að auka líkur á öruggri lendingu.

  • Stórgrýti og magn grýtis. Erfitt er að gera sér grein fyrir hversu grýtt lendingarsvæðið er fyrirfram. Lendi jeppinn t.d. á stórgrýti getur hann oltið um kall eða einfaldlega fest sig. Mikil hjálp er í myndum frá HiRISE myndavélinni í Mars Reconnaissance Orbiter til að meta þennan hátt.

  • Aðgengi. Þegar jeppinn er lentur verður hann að eiga auðvelt um vik að aka um svæðið.

Þótt þessi þættir dragi eflaust úr von sumra um spennandi lendingarstað er Curiosity jeppinn betur í stakk búinn en nokkurt annað könnunarfar til að lenda á áhugaverðum stað.

Á fyrirhuguðum lendingarstað verður umhverfið að vera jarðfræðilega áhugavert. Þar verða að vera jarðfræðilegar vísbendingar um að vatn hafi mögulega verið til staðar í fyrndinni. Litrófsgreiningar brautarfara verða að hafa sýnt fram á vatnaðar steindir, sér í lagi leirsteindir og súlfatsölt á yfirborðinu.

Í nóvember 2008 var mögulegum lendingarstöðum fækkað úr 50 í 4 út frá myndum Mars Global Surveyro, Mars Odyssey og Mars Reconniassance Orbiter. Þessir staðir eru:

Staður
Staðsetning
Hæð
Jarðmyndanir
Holden gígurinn
26,37°S, 325,10°A
-1.940 metrar
Vatnaset og blaðsíliköt
Mawrth Vallis
24,01°N, 341,03°A
-2.246 metrar
Setlög frá Nóaskeiði og blaðsíliköt
Eberswalde gígurinn
23,86°S, 326,73°A
-1.450 metrar
Óseyri og blaðsíliköt
Gale gígurinn
4,49°S, 137,42°A
-4.451 metrar
Súlfatlög og blaðsíliköt

Gert er ráð fyrir að lokaákvörðun á lendingarstað verði tekin um mitt ár 2011.

Heimildir

  • Heimasíða Curiosity jeppans
  • Vefsíða Planetary Society

Hvernig vitna skal í þessa grein

  • Sævar Helgi Bragason (2010). Curiosity (Mars Science Laboratory). Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornuskodun.is/solkerfid/geimferdir/curiosity-mars-science-laboratory (sótt: DAGSETNING).



Leita á vefnum


 

Fleygar setningar

- Carl Sagan

„Ef þú vilt baka eplaköku frá grunni þarftu fyrst að finna upp alheiminn.“
 

Vinir okkar

  • Hugsmiðjan
  • Sjónaukar.is
  • Portal To The Universe
  • Stjörnuskoðunarfélag Seltjarnarness
  • Vísindavefurinn
  • Hubble spacetelescope
  • European Southern Observatory - ESO



Póstlisti






Þetta vefsvæði byggir á Eplica