Mars Science Laboratory: Łazik Curiosity NASA przemierza krajobraz Marsa, szukając oznak życia i badając unikalne środowisko Czerwonej Planety. Na dzień 2 sierpnia 2022 roku łazik przebył 17,64 mil (28,39 kilometrów).
Czym jest łazik Curiosity?
Curiosity został wystrzelony na pokładzie rakiety Atlas V z Cape Canaveral Spaceport na Florydzie 26 listopada 2011 roku i wylądował 5 sierpnia 2012 roku po ośmiu miesiącach i 10 dniach lotu na Czerwoną Planetę.
Łazik Curiosity jest częścią misji NASA Mars Science Laboratory, która testowała nową metodę lądowania. Statek kosmiczny został zrzucony na spadochronie, a następnie jego system lądowania odpalił rakiety i zawisł, gdy łazik schodził już na powierzchnię. Podobny proces lądowania został powtórzony w lutym 2021 roku, gdy na Marsa dotarł łazik Perseverance.
W ciągu dziesięciu lat eksploracji Czerwonej Planety, Curiosity przebył drogę od krateru Gale do Aeolis Mons (Ostrej Góry). Podczas swoich podróży łazik znalazł liczne dowody na istnienie w przeszłości wody i zmian geologicznych, a także zmian klimatycznych.
Łazik Curiosity: wielkość i szybkość
“Curiosity” wyróżnia się na tle innych statków kosmicznych ze względu na swój rozmiar: Curiosity jest wielkości małego SUV-a. Ma 9 stóp 10 cali długości, 9 stóp 1 cala szerokości (3 m na 2,8 m) i około 7 stóp (2,1 m) wysokości. Waży 2000 funtów (900 kilogramów). Koła Curiosity mają średnicę 20 cali (50,8 cm).
Inżynierowie z
Inżynierowie z Jet Propulsion Laboratory NASA zaprojektowali łazik tak, aby był w stanie przejechać przez przeszkody o wysokości do 25 cali (65 centymetrów) i pokonać około 660 stóp (200 metrów) w ciągu dnia.
Łazik jest zasilany przez wielomisyjny radioizotopowy generator termoelektryczny, który wytwarza energię elektryczną z ciepła radioaktywnego rozpadu plutonu-238.
Mars Science Laboratory – cele naukowe
Według NASA, Curiosity ma cztery główne cele naukowe wspierające program eksploracji Marsa prowadzony przez agencję:
- Ustalić, czy na Marsie kiedykolwiek istniało życie.
- Scharakteryzować klimat Marsa.
- Scharakteryzować geologię Marsa.
- Przygotować się do ludzkiej eksploracji Marsa.
Cele te są ze sobą ściśle powiązane. Na przykład, zrozumienie obecnego klimatu Marsa pomoże również określić, czy ludzie mogą bezpiecznie badać jego powierzchnię. Badanie geologii Marsa pomoże naukowcom lepiej zrozumieć, czy region w pobliżu lądownika Curiosity nadawał się do zamieszkania.
Aby pomóc lepiej osiągnąć te duże cele, NASA podzieliła cele naukowe na osiem mniejszych zadań, od biologii, przez geologię, po procesy planetarne.
Jakie instrumenty posiada łazik?
W ramach wsparcia nauki Curiosity ma na pokładzie pakiet instrumentów, aby lepiej zrozumieć środowisko. Obejmują one:
- Aparaty fotograficzne, które mogą robić zbliżeniowe zdjęcia krajobrazu lub minerałów: Mast Camera (Mastcam), Mars Hand Lens Imager (MAHLI) i Mars Descent Imager (MARDI).
- Spektrometry do lepszego scharakteryzowania składu minerałów na powierzchni Marsa: Alpha Particle X-ray Spectrometer (APXS), Chemistry & Camera (ChemCam), Chemistry and Mineralogy X-ray Diffraction/X-ray Fluorescence Instrument (CheMin) oraz Sample Analysis Mars Instrumentation Suite (SAM).
- Detektory promieniowania, które mogą określić poziom promieniowania na powierzchni, co pomaga naukowcom zrozumieć, czy ludzie mogą ją badać – i czy mikroby mogą tam przetrwać. Są to Radiation Assessment Detector (RAD) oraz Dynamic Neutron Albedo (DAN).
- Czujniki środowiskowe do badania aktualnej pogody. Jest to Rover Environmental Monitoring Station (REMS).
- Czujnik atmosferyczny o nazwie Mars Science Laboratory Entry Descent and Landing Instrument (MEDLI) – był używany głównie podczas lądowania.
Trudne lądowanie łazika Curiosity
Statek kosmiczny dotarł na Marsa 6 sierpnia 2012 roku po brawurowym lądowaniu, które NASA nazwała “Seven Minutes of Terror”. Ze względu na wagę Curiosity, NASA zdecydowała, że poprzednia metoda lądowania za pomocą worków z ziemią prawdopodobnie nie zadziała. Zamiast tego, łazik przeszedł przez niezwykle skomplikowaną sekwencję manewrów, aby wylądować.
Aby spowolnić statek kosmiczny, konieczne było użycie ponaddźwiękowego spadochronu z ognistego reentry. Urzędnicy NASA powiedzieli, że spadochron musiał wytrzymać ciężar 65 000 funtów (29 480 kg), aby zatrzymać statek kosmiczny przed opadnięciem na powierzchnię.
Pod spadochronem MSL uwolnił dolną część swojej osłony termicznej, dzięki czemu mógł zablokować się na radarze powierzchniowym i określić swoją wysokość. Spadochron mógł spowolnić MSL tylko do 200 mph (322 km/h), co było zbyt dużą prędkością, aby wylądować. Aby rozwiązać ten problem, inżynierowie opracowali projekt, który odciął spadochron i wykorzystał rakiety do ostatniej części lądowania.
Pracownicy NASA uważnie obserwowali opadanie łazika w telewizji na żywo. Kiedy otrzymali potwierdzenie, że Curiosity jest bezpieczny, inżynierowie skakali z radości.
W jaki sposób Curiosity szuka oznak życia?
Łazik Curiosity może wiercić otwory, aby badać marsjańskie skały i analizować ich skład.
Łazik ma kilka narzędzi do poszukiwania możliwości zamieszkania. Wśród nich jest eksperyment, który bombarduje powierzchnię neutronami, które zwalniają, gdy spotykają atomy wodoru, jeden z elementów wody.
Długie na 7 stóp ramię Curiosity może pobierać próbki z powierzchni i przetwarzać je wewnątrz łazika, wdychając wydobywające się gazy i analizując je pod kątem wskazówek, jak powstały skały i gleba.
Narzędzie Mars Sample Analysis, jeśli znajdzie ślady materiału organicznego, będzie mogło to dwukrotnie sprawdzić. Na froncie Curiosity, pod foliowymi osłonami, znajduje się kilka ceramicznych bloków wypełnionych sztucznymi związkami organicznymi.
UFO powinno być badane pomimo braku “prawdziwych dowodów”, mówi były astronauta Scott Kelly
Curiosity może przewiercić się przez każdy z tych bloków i umieścić próbkę w instrumencie, aby zmierzyć jej skład. Naukowcy zobaczą wtedy, czy pojawia się materia organiczna, która nie powinna była znaleźć się w bloku.
Kamery wysokiej rozdzielczości otaczające łazik robią zdjęcia w trakcie jego ruchu, dostarczając informacji wizualnych, które można porównać do środowiska na Ziemi. Zostało to wykorzystane na przykład, gdy Curiosity znalazł dowody na istnienie koryta strumienia.
We wrześniu 2014 roku Curiosity dotarł do swojego naukowego celu, Mount Sharp (Aeolis Mons), krótko po tym, jak przegląd naukowy NASA wykazał, że łazik powinien podróżować mniej i szukać więcej miejsc nadających się do zamieszkania. Teraz ostrożnie ocenia warstwy na zboczu, gdy porusza się w górę. Celem jest sprawdzenie, jak zmienił się klimat Marsa od wilgotnej przeszłości do suchszych, bardziej kwaśnych warunków dzisiejszych.
“Myślę, że głównym zaleceniem grupy jest to, że powinniśmy jeździć mniej i wiercić więcej” – powiedział na konferencji prasowej John Grotzinger, naukowiec projektu Curiosity. “Zalecenia przeglądu i to co chcemy zrobić jako zespół naukowy są takie same, ponieważ dotarliśmy do Mount Sharp”.
Dowody na istnienie życia – cząsteczki organiczne i metan
Podstawową misją Curiosity jest ustalenie, czy Mars nadaje się do zamieszkania. Chociaż łazik nie jest zaprojektowany do samodzielnego poszukiwania życia, ma na pokładzie kilka instrumentów, które mogą dostarczyć informacji o środowisku.
Na początku 2013 roku naukowcy niemal trafili w dziesiątkę, gdy łazik przekazał informacje, które wskazywały, że w przeszłości na Marsie panowały warunki nadające się do zamieszkania.
Proszek z pierwszych próbek odzyskanych przez Curiosity zawierał pierwiastki siarki, azotu, wodoru, tlenu, fosforu i węgla, które są uważane za “cegiełki” lub podstawowe elementy, które mogą wspierać życie. Chociaż nie jest to dowód na istnienie samego życia, odkrycie to wciąż ekscytowało naukowców zaangażowanych w misję.
“Podstawowym pytaniem dla tej misji jest to, czy Mars mógłby wspierać środowisko nadające się do zamieszkania” – powiedział Michael Meyer, główny naukowiec programu eksploracji Marsa NASA. “Z tego co wiemy teraz, odpowiedź jest twierdząca”.
Naukowcy odkryli również ogromny skok poziomu metanu na Marsie pod koniec 2013 roku i na początku 2014 roku, na poziomie około 7 części na miliard (w porównaniu do zwykłego poziomu 0,3-0,8 części na miliard). Było to niezwykłe odkrycie, ponieważ metan jest wskaźnikiem życia mikrobiologicznego w pewnych okolicznościach. Ale może również wskazywać na procesy geologiczne.
NAUKA O KSIĘŻYCU: TOP 10 FAKTOW, KTÓRE CIĘ ZASKOCZĄ
Curiosity dokonał też pierwszej ostatecznej identyfikacji materii organicznej na Marsie, co ogłoszono w grudniu 2014 roku. Materia organiczna jest uważana za budulec życia, ale nie musi wskazywać na jego istnienie, ponieważ może również powstać w wyniku reakcji chemicznych.
“Chociaż zespół nie może stwierdzić, że życie istniało w kraterze Gale, odkrycie to pokazuje, że starożytne środowisko oferowało dostawę zredukowanych cząsteczek organicznych do wykorzystania jako budulec dla życia i źródło energii dla życia” – powiedziała wówczas NASA.
Pierwsze wyniki, opublikowane na Lunar and Planetary Science Conference w 2015 roku, pokazały, że naukowcy znaleźli złożone cząsteczki organiczne w marsjańskich próbkach. W 2018 roku wyniki z Curiosity dodały jeszcze więcej dowodów na to, że życie na Marsie jest możliwe.
Jedno z badań opisało odkrycie większej ilości cząsteczek organicznych w 3,5-miliardowych skałach, podczas gdy inne wykazało, że stężenie metanu w atmosferze zmienia się sezonowo. (Sezonowe zmiany mogłyby oznaczać, że gaz jest produkowany przez żywe organizmy, ale nie ma jeszcze na to ostatecznych dowodów).
W styczniu 2022 roku naukowcy ogłosili, że łazik znalazł na Czerwonej Planecie interesujące związki organiczne. Związki te mogą być oznakami starożytnego życia na Marsie, ale potrzeba jeszcze wiele pracy, aby sprawdzić tę hipotezę.
Czego jeszcze szuka łazik Curiosity w Mars Science Laboratory?
Oprócz poszukiwania możliwości zamieszkania, Curiosity ma na pokładzie inne instrumenty zaprojektowane, aby dowiedzieć się więcej o środowisku. Wśród tych celów jest ciągłe rejestrowanie obserwacji pogody i promieniowania, aby określić, jak odpowiednie byłoby to miejsce dla ewentualnej misji człowieka.
Detektor oceny promieniowania Curiosity działa przez 15 minut co godzinę, aby zmierzyć poziom promieniowania na ziemi i w atmosferze. Naukowcy są szczególnie zainteresowani mierzeniem “promieni wtórnych”, czyli promieniowania, które może generować cząstki o niższej energii po uderzeniu w cząsteczki gazu w atmosferze.
Promienie gamma lub neutrony powstające w tym procesie mogą być niebezpieczne dla ludzi. Dodatkowo czujnik ultrafioletu zamontowany na pokładzie Curiosity stale monitoruje promieniowanie.
W grudniu 2013 roku NASA ustaliła, że poziomy promieniowania mierzone przez Curiosity są akceptowalne dla przyszłej załogowej misji na Marsa. Misja obejmująca 180 dni lotu na Marsa, 500 dni na powierzchni i 180 dni powrotu na Ziemię wygenerowałaby dawkę promieniowania wynoszącą 1,01 siwerta, co zostało określone przez detektor oceny promieniowania Curiosity.
Ogólny limit dla astronautów Europejskiej Agencji Kosmicznej wynosi 1 siwert, co wiąże się z 5-procentowym wzrostem ryzyka śmiertelnego raka w ciągu życia danej osoby.
Stacja monitorowania środowiska Rovera mierzy prędkość wiatru i określa jego kierunek, a także temperaturę i wilgotność otaczającego powietrza. Do 2016 roku naukowcy byli w stanie dostrzec długoterminowe trendy w ciśnieniu i wilgotności powietrza. Niektóre z tych zmian zachodzą, gdy zimą czapy polarne z dwutlenku węgla topią się na wiosnę, uwalniając ogromne ilości wilgoci do powietrza.
W czerwcu 2017 roku NASA ogłosiła, że Curiosity otrzymał nową aktualizację oprogramowania, która pozwoli mu na samodzielne wybieranie celów. Aktualizacja, nazwana Autonomous Exploration for Geoscience Data Collection (AEGIS), była pierwszym przypadkiem zastosowania sztucznej inteligencji na statku kosmicznym o głębokim zasięgu.
Na początku 2018 roku łazik Curiosity z Mars Science Laboratory odesłał zdjęcia kryształów, które mogły powstać ze starożytnych jezior na Marsie. Istnieje kilka hipotez dotyczących tych cech, ale jedną z nich jest to, że utworzyły się one po tym, jak sole skoncentrowane w jeziorze z wodą wyparowały. (Niektóre plotki internetowe sugerowały, że te cechy były oznakami życia zagrzebującego się w ziemi, ale NASA szybko odrzuciła tę hipotezę w oparciu o ich liniowe kąty, cechę, która wygląda bardzo podobnie do wzrostu kryształu).
Testy dla łazików marsjańskich
Opary z eksperymentu mokrej chemii wypełnionego cieczą o nazwie MTBSTFA (N-metylo-N-tert-butyl dimetylosililowy trifluoroacetamid) zanieczyściły analizator gazów krótko po wylądowaniu Curiosity. Ponieważ naukowcy wiedzieli, że zebrane próbki weszły już w reakcję z oparami, ostatecznie opracowali sposób na znalezienie i zachowanie materii organicznej po wydobyciu, zebraniu i przeanalizowaniu oparów.
Curiosity doznał niebezpiecznej usterki komputerowej zaledwie sześć miesięcy po lądowaniu, co sprawiło, że łazik był o godzinę od utraty kontaktu z Ziemią na zawsze, jak twierdziła NASA w 2017 roku. Kolejna krótka usterka w 2016 roku na krótko wstrzymała prace naukowe, ale łazik szybko wznowił swoją misję.
Kilka miesięcy po lądowaniu, NASA zauważyła, że uszkodzenia kół łazika pojawiały się znacznie szybciej niż oczekiwano. Do 2014 roku kontrolerzy wprowadzili zmiany w trasie łazika, aby spowolnić pojawianie się wgnieceń i dziur.
“One się uszkadzają. To niespodzianka, którą dostaliśmy pod koniec ubiegłego roku” – powiedział Jim Erickson, kierownik projektu Curiosity w Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA w Pasadenie w Kalifornii, w wywiadzie z lipca 2014 roku. “Zawsze spodziewaliśmy się, że w miarę upływu czasu pojawi się kilka dziur w kołach. Ale to, co zobaczyliśmy, było dla nas zaskoczeniem”.
W lutym 2015 roku NASA po raz pierwszy użyła nowej technologii wiercenia na Mount Sharp, aby rozpocząć pracę na niższym poziomie, co jest warunkiem koniecznym do pracy z miękką skałą w niektórych częściach regionu.
Inżynierowie mieli problemy mechaniczne z wiertłem Curiosity od 2016 roku, kiedy to silnik połączony z dwoma rozpórkami stabilizacyjnymi na wiertle przestał działać. NASA zbadała kilka alternatywnych metod wiercenia, a 20 maja 2018 r. wiertło otrzymało pierwsze próbki od ponad 18 miesięcy. W 2020 roku Curiosity przeszedł na emeryturę po kolejnej awarii, gdy stracił orientację w połowie ostatniego zestawu zadań.
Odporność łazika jest świadectwem jego solidnej konstrukcji i ciężkiej pracy naukowców zaangażowanych w misję. Dzięki temu łazik przedłużył swoją początkową misję, która trwała dwa ziemskie lata, i nadal bada planetę 10 lat po wylądowaniu.
Źródło: https://www.space.com
