Edeltäjät
Ensimmäinen rover, joka onnistui laskeutumaan Marsiin, oli amerikkalainen Sojourner. Osana Marsin Pathfinder -ohjelmaa hän työskenteli planeetalla vuonna 1997 kolme kokonaista kuukautta, joskus yli arvioidun eliniän. Roverilla ei ollut erityisen vaikeita tehtäviä - jo se tosiasia, että löydettiin maanpäällinen robottilaite Punaiselta planeetalta, sai aikaan räjähdyksen maailmassa. Siitä huolimatta Sojourner onnistui lähettämään paljon valokuvia Marsista sekä suorittamaan yksinkertaisia meteorologisia ja geologisia tutkimuksia.
Kaksi vuotta myöhemmin NASA lähetti jälleen avaruuteen Mars -tehtävän, jonka tarkoituksena oli tutkia yksityiskohtaisesti planeetan maaperää ja ilmasto -olosuhteita. Mars Polar Lander -operaatio päättyi epäonnistumiseen - laskeutuva ajoneuvo kaatui vielä tuntemattomista syistä. Avaruusaluksella katosi myös venäläinen laser -tutka (lidar), joka on suunniteltu tutkimaan ilmakehän koostumusta.
Amerikkalaiset tulivat 21. vuosisadalle kiistattomina maailman johtajina Marsin tutkimuksessa ja tukivat menestystään vuonna 2003 käynnistämällä Mars Exploration Rover -ohjelman. Suunnitelman mukaan kahden roverin piti tutkia planeettaa - Spirit ja Opportunity. Molemmat laskeutumiskuljettajat laskeutuivat Marsin pinnalle tammikuussa 2004 21 Maan päivän välein. Opportunityn suunnittelu osoittautui niin luotettavaksi ja kestäväksi, että rover jatkoi toimintaansa kesäkuuhun 2018 asti.
Nyt 900 kilon Curiosity-kulkuri, jolla on radioisotooppinen virtalähde, toimii Marsilla, joka osui planeettaan elokuussa 2012. Sen päätehtävänä on porata ja tutkia näytteitä. Tällä hetkellä tehtävää on jatkettu toistaiseksi.
Tämä ei riittänyt amerikkalaisille, ja vielä aikaisemmin, vuonna 2008, planeetalle ilmestyi pienikokoinen Phoenix-asema, jonka yksi tehtävistä oli etsiä ulkopuolista elämää. Laite ei ollut mukautettu liikkumaan, se oli suhteellisen halpa (400 miljoonaa dollaria) ja asui aktiivisessa tilassa vain muutaman kuukauden ajan. Siitä huolimatta Phoenix löysi Marsista vettä ja suoritti yksinkertaisen kemiallisen analyysin maaperästä.
Syksyllä 2008 offline -tilassa toimivan kiinteän etsintärobotin korvaaminen kesti amerikkalaisilta lähes kymmenen vuotta. Marsin seismiset asemat, joissa on NASA: n InSight -lautta, laskeutuivat planeetalle vuonna 2018 ja ovat tähän mennessä lähettäneet onnistuneesti tutkimustuloksia Maalle.
Yhden liikkuvan ja yhden paikallaan olevan Marsin laitteen läsnäolo ei selvästikään riitä amerikkalaisille. Vahvistaakseen läsnäoloaan Marsilla Perseverance rover laskeutui pinnalle 18. helmikuuta 2021. Ja hänellä on oma helikopteri.
Onko Marsissa elämää?
Ensinnäkin Perseverance on suurin rover, joka on pudonnut Red Planetille tähän mennessä. Elon Musk katapultoi kerran sähköisen roadsterinsa avaruuteen, ja NASA lähetti autokokoisen roverin Marsiin. Sinnikkyys on noin 3 metriä pitkä, 2,7 metriä leveä ja 2,2 metriä korkea. Melko suurelle roverille käytettiin erittäin vahvoja ja erittäin kevyitä materiaaleja, minkä vuoksi laitteen paino maanpäällisissä olosuhteissa tuskin ylittää tonnin. Mars -olosuhteissa sinnikkyys painaa kaksi ja puoli kertaa vähemmän.
Tällaisen monimutkaisen ja kalliin (yli 3 miljardin dollarin) hankkeen käynnistämistä on tuettava asianmukaisella Marsin tutkimusohjelmalla. Kulutuksen oikeuttamiseksi amerikkalaiset varustivat roverin useilla mielenkiintoisilla laitteilla kerralla.
Ensinnäkin tämä on MOXIE -mallilaite hapen synteesille hiilidioksidista Marsin ilmakehässä, jonka osuus on 93%. Teoriassa kaikki on hyvin yksinkertaista - hiilidioksidimolekyylistä CO2 repäisemme atomihapen pois ja yhdistämme sen yhden kanssa. Pakokaasu tuottaa hiilimonoksidia ja molekyylipitoista happea, joka on melko hengittävää.
Ennen sitä avaruusolosuhteissa happea syntetisoitiin veden elektrolyysillä, mutta yhden ihmisen elämässä tarvitaan koko kilogramma vettä päivässä - tämä menetelmä ei koske Marsia. Lyhyesti sanottuna MOXIE -laite puristaa hiilidioksidia, lämmittää sen 800 asteeseen ja siirtää sähkövirran sen läpi. Tämän seurauksena kaasukennon anodista vapautuu puhdasta happea ja anodista hiilimonoksidia. Sitten kaasuseos jäähdytetään, tarkistetaan sen puhtaus ja päästetään Marsin ilmakehään.
On selvää, että kaukaisessa tulevaisuudessa tuhannet tällaiset generaattorit käsittelevät Marsin hiilidioksidia ihmisystävälliseksi ilmapiiriksi. On huomionarvoista, että tämä tekniikka ei ole kaikkein edistyksellisin. Silti teorian mukaan kahdesta CO -molekyylistä2 syntyy vain yksi O2… Ja tämä on hyvin kaukana tällaisten asennusten todellisesta tehokkuudesta. Paljon mielenkiintoisempaa on ajatus hiilidioksidin jakamisesta hiileksi C ja molekyyliksi O2… Science -lehti julkaisi vuonna 2014 menetelmän hapen synteesistä CO: sta2 ultraviolettilaserien vaikutuksen alaisena. Viisi vuotta myöhemmin Kalifornian teknillinen instituutti keksi ajatuksen kiihdyttää ja lyödä hiilidioksidimolekyylejä inertteille pinnoille, kuten kultakalvolle. Tämän barbaarisen käsittelyn seurauksena hiilidioksidi jakautuu molekyylihappeksi ja hiileksi eli nokiksi. Mutta vaikka tällaiset tekniikat ovat kaukana teknologisesta täydellisyydestä, NASA: n on oltava tyytyväinen MOXIE -kaltaisiin laitteisiin.
Toinen mielenkiintoinen laite roverille on PIXL, joka on suunniteltu skannaamaan ympäröivä alue röntgensäteillä. Laite suorittaa maaperän etätestauksen kemikaalien ja elementtien suhteen, jotka voivat olla elävien olentojen merkkejä. Kehittäjät vakuuttavat, että PIXL pystyy tunnistamaan yli 26 kemiallista elementtiä. Samanlaisen tehtävän suorittaa monitoiminen SuperCam -skanneri, joka pystyy määrittämään kivien atomien ja molekyylien koostumuksen seitsemältä metriltä. Tätä varten se on varustettu laserilla ja erittäin herkillä infrapuna -antureilla.
Eikä siinä kaikki. "Oikeuslääketieteen asiantuntijat" SHERLOC ja WATSON suorittavat analyysin elämän jälkien läsnäolosta. SHERLOC toimii ultraviolettialueella ja tutkii ympäröiviä kiviä laserilla. Periaate on hyvin samanlainen kuin maanpäällisen typerän työn, joka etsii biologisia todisteita UV -taskulampulla. WATSON puolestaan tallentaa kaiken kamerassa tapahtuvan. Anturipari ja PIXL-röntgenkuvaus sijaitsevat rover-puomin päässä.
Sinnikkyydellä ei ole poraa Marsin sisätilojen tutkimiseen. Tätä tarkoitusta varten käytetään RIMFAX -tutkaskanneria, joka pystyy "skannaamaan" Marsin 10 metrin syvyyteen. GPR kartoittaa taustalla olevan pinnan ja etsii Marsin jään kerrostumia.
Mars -kulkuri helikopterilla
Pysyvyyden tärkein "show-stopper" ei ole edellä kuvatut supergadgetit eivätkä edes ydinvoimala, vaan kaikkien aikojen ensimmäinen lentokone Marsille. Laskeutumisen jälkeen Jezeron Marsin kraatteriin rover toi pienoiskoossa olevan koaksiaalisen helikopterin vatsansa alle. Amerikkalaisen astronautian parhaiden perinteiden mukaan helikopterin nimi valittiin kilpailun perusteella ja paras oli kekseliäisyys. Vaniza Rupani, 11. luokkalainen Northportista.
Helikopterissa ei ole tieteellisiä laitteita. Sen päätehtävänä on osoittaa lennon mahdollisuudet Marsin ilmakehässä, joka koostuu lähes kokonaan hiilidioksidista. Punaisen planeetan ilmakehä on tiheydeltään samanlainen kuin maapallon, mutta painovoima on 2,5 kertaa pienempi. Lentokone vetää 1, 8 kiloa, ja sen painon vuoksi se on varustettu suhteellisen pienillä potkureilla (pyörimisnopeus - 2537 rpm) - Marsin painovoima. Kuitenkin valtavat lämpötilan laskut planeetan pinnalla pakottivat insinöörit rakentamaan monimutkaisen lämpösuojajärjestelmän helikopterille. Ensimmäinen kekseliäisyyslento on suunniteltu aikaisintaan 8. huhtikuuta, ja koko testiohjelman pitäisi olla valmis kuukauden kuluessa. Helikopteri on kertakäyttöinen - testauksen jälkeen se pysyy Marsissa vieraana roskana. Myös sinnikkyys muuttuu lopulta kuolleeksi kalliiksi seokseksi, mutta sen elinkaari on paljon pidempi.
Oletetaan, että Perseverance pudottaa satelliittinsa kitaranmuotoiseen suojakonttiin, kääntää useita kymmeniä metrejä taaksepäin ja käynnistää testilento-ohjelman etänä. Helikopterin on lennettävä roverin ympäri poistumatta kameroiden ja skannerien valvonta -alueelta. Vaikeinta on selviytyä ensimmäisestä kylmästä Marsin yöstä pienoiskoossa. Jos luet materiaalia ennen 8. huhtikuuta 2021, marsilainen kulkee vain kohti ennalta valittua kenttää Ingenuity-laukaisua varten.
