https://frosthead.com

Hogyan tette a NASA Opportunity Rover a Mars része a földnek

Kedd este este a kaliforniai Pasadena-ban, a Jet Propulsion Laboratory laboratóriumi űrrepülő létesítményében a mérnökök végleges parancsot küldtek az Opportunity rovernek. A nyugalmi rover válaszától nem kapott jel, a NASA ma hivatalosan bejelentette a misszió végét.

„Befejezettnek és a Mars Exploration Rover missziónak teljesnek nyilvánítom az Opportunity missziót” - mondta Thomas Zurbuchen, a NASA munkatársa. "Meg kell mondanom, ez érzelmi idő."

A rover 2018. június 10-én elvesztette a kapcsolatot a Földdel. Egy Mars-szintű porvihar elsötétítette a negyedik bolygó egyébként sárgabarack-égboltját a naptól, és érezte a rover napelemeinek a szükséges napfényt. Az ügynökség vigilust tartott fenn abban a reményben, hogy ha a vihar elmúlik, a rover újra felébredhet. A közbenső hónapok során a NASA a parancsok sorozatát robbantotta fel a rovernél - összesen 835 - arra az esetre, ha valamilyen jel érkezik és a műveletek folytatódnak. Nyolc hónapos csend után az ügynökség úgy döntött, hogy kihirdeti a halál időpontját, és búcsút tett a robotnak.

A lehetőség a Mars Exploration Rovers (MER) nevű kétirányú küldetés fele. A hajtóművek külön-külön leszálltak a Marsra 2004. januárjában. A lehetőség a Meridiani Planumban landolt a marsi egyenlõ közelében. A szelleme, ikre, félúton landolt a bolygó körül, a Gusev kráternél. A rovers elsődleges küldetéseinek 90 Mars napot, vagy szolget kellett tartaniuk (körülbelül 24 óra és 40 perc). Kétezer soldal később, a Spirit még mindig visszatért a tudományhoz a Földre, és végül 2010-ben elvesztette a kapcsolatot. A lehetőség több mint 15 éve fennmaradt a Marson.

Ma a világ űrügynökségeiből nyolc űrhajó található a Mars körüli körüli pályán, egy maroknyi sorozat a jövő évi indításához, beleértve a NASA Mars 2020 roverét. A robot felfedezők által elnyomott határon a Mars kevés hasonlít a bolygóra, amelyet 2000-ben ismertünk, amikor a MER misszióját elkészítették. Abban az időben egyetlen űrhajó körözte a vörös bolygót: a magányos Mars Global Surveyor-t. A NASA két korábbi, magas szintű Mars-missziója mindkettő kudarcot vallott. A Mars Polar Lander összeomlott a bolygón, és a Mars Climate Orbiter eltűnt, vagy felégették a marsi légkörben, vagy elhajlottak az űrbe.

Épület Oppy A NASA mérnökei napelemeket telepítenek az Opportunity roverre, 2003. február 10. (NASA / JPL)

Ray Arvidson, a St. Louis washingtoni egyetemi tanár, a MER sikertelen küldetési javaslatait követően jött be; Larry Soderblom az USA Földtani Szolgálatából; és Steve Squyres, a Cornell Egyetem professzora. Mindháromat legyőzte David Paige (a los Angeles-i Kaliforniai Egyetem), akinek a rosszindulatú Mars Polar Lander-jét a NASA repülésére választotta.

„Egy [amerikai geofizikai unió] ülésén megálltam Steve-t a teremben” - mondja Arvidson. - Azt mondtam: - Nagyon fájó vesztes vagyok. És veled mi van?' És ez volt a kezdet. ”Arvidson, Squyres és Soderblom egyesítették a különféle csapataikat, és közös javaslatot készítettek egy rover felvételére a marsi felszínen.

"A Lélek és a Lehetőség előtt már érezte a vágyát, hogy a felszínre kerüljön, hogy megértsük, amit az orbitális adatok mondnak nekünk" - mondja Arvidson. „A Mars látása négyszáz kilométerre a felszín felett más, mint a kőzet textúráinak, a kereszteződés és a részecskék méretének, valamint az ásványtani részleteknek a megtekintése és a sziklák szétválasztása. Így csináljuk a Földön a geológiát. Nagyon nehéz megérteni a Földet, ahogyan csak az orbitális adatok alapján végezzük - talán lehetetlen. ”

Öt próbálkozásra került sor a misszió-javaslat lerakására, végül egyetlen Mars Exploration Rover-kére alakulva. A Squyres, a misszió vezetője, végül meggyőzte Dan Goldint, a NASA akkori adminisztrátorát, hogy küldjön két rovert, ha az egyik nem sikerül.

Oppy indítás 2003. július 7-én a NASA elindította a második Mars Exploration Rover, Opportunity, egy Delta II rakétát. (NASA)

A két robot-felfedezőt a NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) készítette, amely korábban a Mars Pathfinder űrhajót és társ-roverét, Sojourner-t 1997-ben szállt le. A 85 napig tartó Pathfinder vadul sikeres volt a közvélemény képzeletében. A kicsi Sojourner rover százszáz méterrel haladt - ami száz méterrel messzebb volt, mint bármi, ami valaha a Marson rohant. A misszió bevétele 150 millió dollár volt, és „gyorsabb, jobb, olcsóbb” lett az ügynökség mantrája. A Mars Polar Lander és a Mars Climate Orbiter kudarca után a mérnökök komoran hozzátette a mantrát: „… válassz kettőt”.

A MER mindkét vontató számára 820 millió dolláros küldetéssé válik - az elsődleges küldetésen keresztül történő építés -, amely hihetetlen alku, különös tekintettel az űrhajó váratlan hosszú élettartamára. (Összehasonlításképpen: az 1975-ben bevezetett 1. és 2. vikingek több milliárd dolláros landolók voltak, amikor az inflációt kiigazítottuk.)

2003 nyarán, mivel az éghajlati mechanika kedvező és az égbolt tiszta volt a Canaveral-fok felett, a két űrhajó elhagyta a Földet új otthonukba egy másik világon.

Kerekek a földön

„Amikor középiskolában voltam, ezek a roverek leszálltak” - mondja Heather Justice, a JPL Opportunity vezető rovervezetője. „Ez volt az első nagy NASA-dolog, amelyet láttam, és ez valóban arra késztetett engem, hogy az űrben dolgozzam vagy a robotikán dolgozzam. És emlékszem, akkor gondolkodtam abban az időben, talán valamikor csinálok ilyesmit. Nem gondoltam, hogy ez lesz a küldetés. Csak 90 napig kellett tartaniuk! ”

Mindegyik rover szuperszonikus ejtőernyőkkel szállt le, hogy lassítson, majd légzsákok szétrepedjenek minden oldalról, mielőtt az űrhajó ütközött a bolygóval. A mozdonyok a Marsot a legkevésbé pusztító meteoritokként sújtják, ugrálva és áthatolva a bolygó felszínén, mint egy-két kocka egy óriás játékában. A lehetőség végül a Meridiani Planumon lévő Eagle-kráterben telepedett le.

Oppy Landing A NASA Mars Exploration Rover Opportunity a saját hőpajzsának ezt a képet látta el a rover 325. százados marsi napján (2004. december 22.). A fő szerkezet a sikeresen használt pajzs bal oldalán van. A hőpajzs további töredékei a kép felső közepén fekszenek. A hővédő pajzs ütköző jele közvetlenül látható az Opportunity fényképezőgép árbocjának előtér árnyéka fölött és jobb oldalán. Ez a nézet a rover navigációs kamerájával készített három kép mozaikja. (NASA / JPL)

„Nem volt garantált a siker ezen leszállások során” - mondja Wendy Calvin, a MER tudományos csapat tagja, aki egy évvel az űrhajó elindítása előtt csatlakozott a projekthez. „Éppen most vettük le ezt a két szörnyű kudarcot, és valódi érzés volt, hogy ez egy újabb. Annyira sikeresen demonstráltuk a mérnöki munkánkat, azóta oly sokszor, hogy az emberek elfelejtik, hogy 2004-ben tenorhookon gondolkodtunk azon, hogy vajon mi lesz az egész. Senki sem számított arra, hogy a leszállás olyan látványosan sikeres lesz, mint amilyenek voltak. ”

A misszió előtt elmagyarázza, hogy a bolygótudósok bizonyos ötletekkel rendelkeztek a Marsról, annak működéséről bolygóként, és hogyan néz ki a felszínről. "Az első képek, amelyek a Opportunity leszállóhelyéről lementek, nagyon lenyűgözőek voltak, mert olyan eltérő megjelenésű bolygó volt" - mondja. „A leszállás előtt beszéltem a nagyközönséggel, és azt mondtam, hogy ne lepődj meg, ha úgy néz ki, mint a Sojourner leszállási hely vagy a Viking leszállóhely. De az Opportunity leszállási hely valóban, nagyon más volt. És ez nagyon jó volt. ”

A tudományos csapat úgy döntött, hogy a Meridiani felé tartózkodik, mert a Mars Global Surveyor a kristályos hematit spektrális bizonyítékait találta abban a helyben. "Abban az időben sok vita folyt arról, hogy mi okozta ezt" - mondja Calvin. - Szikla-víz kölcsönhatás volt? Vulkáni volt? Nem hiszem, hogy egyáltalán megértettük a Mars történetét és vízciklusát. A geológiai történelemben sokkal több részlet volt, mint amit a misszió előtt vártunk. ”

A hematit egy vas-oxid, amelyet általában a Földön ércként bányásznak. Mivel az ásványi anyagok ezen a bolygón a víz kölcsönhatásából származnak, a remény az volt, hogy a Meridiani-nál egyszer már volt víz. A 2000-es évek elején néhány tudós arra számított, hogy a hematit nagy darabjait találja a felszínen. Amit várt egy kicsit szokatlan: apró, szürkés gömbök, milliméterben mérve, és a homokkőbe ágyazva, a felületre szétszórva. A tudósok a fekete színű képeknek köszönhetően áfonyává nevezték el őket, köszönhetően a hamis színű képek kék árnyalatának, és ők - nem sziklák - voltak a pályán észlelt hematit forrása. A lerakódásokat valószínűleg a homokkőön átfolyó víz hozta létre, majd időjárási viszonyok fedezték fel. Ez egy (metaforikus) geológiai aranybánya volt, a bizonyítékok nagyjából azt sugallják, hogy ez a hely egykor meleg és nedves volt.

Áfonya A közeli képben a marsi felületen található kis gömbök Fram-kráter közelében vannak, amelyet a NASA Mars Exploration Rover Opportunity látogatott fel 2004. április folyamán. Ezek a példák az áfonya néven ásványi betonokra. A hematitban gazdag betonok vizsgálata az Opportunity által a rover három hónapos miniszterelnöke során, 2004 elején bizonyított egy vizes ókori környezetre. (NASA / JPL-Caltech / Cornell / USGS)

„A pályára nézve ez egyszerű!” Mondja Arvidson. Fogalmunk sem volt, hogy mi a környezeti lerakódás. Szükség van odalent leszállásra, a sziklák szemcseméretre nézésére, laminálásokra és sárrepedésekre, valamint minden egyéb megkeresésére, amelyet csak keringési pályáról nem tudsz megtenni. Különösen ... a vizet követve és a lakhatóságra kerülve ezt nem lehet teljes egészében megtenni az orbitális adatok alapján. "

„Nekem” - mondja Calvin -, a két nagy felfedezés az, hogy a pályáról felfedezett hematitjelek ezekben a gömbökben vannak, és hogy a Szellemmel olyan helyeket találtunk, amelyek alapvetően vulkanikus szellőzőnyílások voltak, szinte tiszta szilícium-dioxiddal. ” ha a melegvíz kölcsönhatásba lépne a kőzettel, ez elősegítette volna a lakhatóságot - egy lehetséges életet támogató ökoszisztéma a Marson millió és millió évvel ezelőtt, amelynek árnyéka ma is a hegyen és a sziklaba ágyazott finom nyomok marad.

Megy a távolság

A szilícium-dioxidot véletlenül fedezték fel, ez egy hibás keréknek a rover Spiritre gyakorolt ​​váratlan mellékhatása. A kerék elakadt, és ahogy a másik öt kerék húzta végig, furcsa, fehér árok faragták a marsi szennyeződést. Bill Nelson, a MER projekt mérnöki vezetője szerint mindkét lóerőnek problémái voltak ugyanazzal a kerékkel, akár forgásban, akár kormányzásban. „A Spiritben a jobb első kerék nem fordulna el, de kormányozni fog. A Lehetőségnél fordulna, de nem kormányozna. Tehát benyújtottuk a NASA Tanulmányait, amelyek szerint a rossz hatodik kerektől el kell indulnunk, és a jövőben csak ötkerekű hajtóműveket kell készítenünk. ”

A jelentés áttekintése után Nelson azt mondja: „Hamarosan rájöttünk, hogy a NASA-nak nincs mérhető humorérzéke”.

Spirit szolár panelek A NASA Mars Exploration Rover Spirit önarcképe azt mutatja, hogy a napelemek továbbra is izzanak a marsi napfényben, és két évvel azután, hogy a rover leszállt, és csak a vörös bolygó felfedezését kezdte, csak egy vékony porréteg volt. (NASA / JPL-Caltech / Cornell)

A főmérnök szerint még a rover kerekei is értékes betekintést nyújtottak a teramechanika tudományágában, ami kulcsfontosságú más bolygókon történő vezetéshez. „Ez egy kissé ezoterikus terület a gépipar számára, ahol megvizsgálja a kerekek és a terep közötti kölcsönhatást, valamint azt, hogy a dolgok miként ágyazódnak be vagy tolódnak el, vagy hogyan mozognak körül, csúsznak és így tovább. Modellezésünk és tapasztalataink között valódi hozzájárulást kaptunk ott. ”

Az Opportunity hosszú árnyékot hordoz az összes későbbi Mars-rover felett, ezáltal megszabva a JPL mérnöki szabványát. Mobilitási szoftverének testreszabott verzióit használják a Curiosity és a közelgő Mars 2020 roversen. A tizenöt évig tartó apró porok és annak hatásának mérése felbecsülhetetlen értékű lesz a jövőbeli küldetések során. És akkor ott van a rover tartóssága.

"A világ távolságának rekordját állítottuk be a távolságért" - mondja Nelson. „Megtettük több mint 45 kilométert. Majdnem két évvel ezelőtt mi voltunk az első Mars maraton nyertesei, és azt várom, hogy ezt a rekordot még hosszú ideig megőrizzük. Őszintén szólva nem hiszem, hogy a kíváncsiságnak nagy reménye van, hogy majdnem olyan messzire utazik, amennyire csak van, és nem igazán világos, hogy a Mars 2020 is megteszi-e. ”

A megtett távolság tudományos szorzót jelent. „Ez egy hosszú ideig tartó rover volt” - mondja John Callas, a JPL MER projektvezetője. „A NASA azt követelte, hogy a teljes misszió sikeréhez legalább 600 métert kell megtennie. Tehát úgy terveztük, hogy ez a roverrendszer kilométerre menjen - és teljesen meghaltunk a hold felett, hogy ilyen képességgel rendelkezzünk a Marson. Soha nem tudtuk elképzelni, hogy 45 km-t meg tudunk haladni. Eddig mentünk.

Oppy számok Ez a jelenet a NASA Mars Exploration Rover Opportunity panoráma kamerájából (Pancam) az Endeavour Crater nyugati peremének egy olyan részére néz, amelyen a rover 2014 nyarán dél felé haladt (NASA / JPL-Caltech / Cornell Univ ./Arizona Állami Egyetem)

Az Eagle-kráter, ahol az Opportunity leszállt, geológiai szempontból a Hesperian-periódusban található - a Mars története középső szakaszában, nagyjából egyidejűleg a Földön lévő Archean Eonnal. 2011-ben az Opportunity rover elérte az Endeavour krátert, amely Noachian Period kőzet, ahol a Mars legrégebbi geológiája tanulmányozható. Az elmúlt nyolc év olyan volt, mint egy bónusz küldetés, gyakorlatilag egy harmadik jármű a MER flottájában. "Bizonyos értelemben - mondja Callas -, a rover vezetésével eddig vissza tudtunk haladni az időben és sokkal régebbi geológiát tanulmányozni."

E küldetés egyik legnagyobb hozzájárulása, mondja Callas, egy immateriális eszköz. Minden nap a tudósok és a mérnökök felébrednek, és a Marsra dolgoznak. Minden nap valami újat tanulnak meg, és a Mars egyre inkább a világunk részévé válik. „2004 januárjáig ezeket a alkalmi látogatásokat tettünk a Marsra. A Viking leszállók a hetvenes években. Pathfinder 1997-ben. 1999-ben megpróbáltunk visszatérni a Polar Landerrel. A MER-szel nemcsak felkerestük a Mars felszínét, hanem ott is maradtunk. Minden nap új információk jelennek meg a Mars felszínéről valamilyen felszíni eszközről. Megkezdtük a Mars felszínének folyamatos, mindennapi felfedezésének korszakát.

Tizenöt éves üzemeltetés, amelyben nincs benzinkút látható, minden jármű meglepő, sikeres szakaszát képezi, nem is beszélve arról, hogy egy gurul a Mars szellemtelen éghajlatán. A lehetőségét üdvözlő, árnyékos, fagyott, halott világ teljesen megváltozott a földhöz kötött szemében. Mi volt a korábban semleges, de vörös hold, most egy bolygó, ahol a víz egyszer szabadon és bõsen folyott. A kérdés már nem akarja: nedves volt-e a Mars? A Rover Opportunity lehetővé tette a tudósoknak, hogy inkább azt kérdezzék: Valami úszott-e ezeken a vizekben, és hogyan találjuk meg?

Hogyan tette a NASA Opportunity Rover a Mars része a földnek