Hvordan en lille Curiosity-motor identificerede en massiv Mars-støvstorm

Der er ingen mangel på øjeæbler, menneskelige og robotter, pegede på Mars. Forskere udforsker konstant den røde planet fra teleskoper på jorden, plus de seks rumfartøjer, der kredser om planeten fra dens kredsløb, og to, der bevæger sig over dens overflade. Så da støv fyldte atmosfæren under den nylige jordomspændende støvstorm, observationer var rigelige.

NASAs Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) gav den tidligste indsigt den 30. maj, da den observerede en ophobning af støv i atmosfæren nær Perseverance Valley, hvor NASAs Opportunity-rover er på opdagelse. Den stadig mere diset storm, den største siden 2007, tvang Opportunity til at lukke videnskabsoperationer inden den 8. juni, i betragtning af at sollys ikke kunne trænge igennem støvet for at drive roverens solpaneler. Forskere venter spændt på, at den omrejsende opdagelsesrejsende genvinder magten og ringer hjem.

I mellemtiden den 5. juni, beviser blev stille og roligt materialiseret på den anden side af kloden om, at stormen voksede og begyndte at påvirke Gale Crater, forskningsstedet for NASAs Curiosity-rover. (Stormen blev officielt klassificeret som global den 20. juni.)

Det kom fra en uventet kilde:en aktuator, eller motor, der driver et låg til en tragt, der tager prøver af pulveriseret Mars-sten, der falder ind af Curiositys bor. Prøverne gennemgår derefter kemisk analyse af det bærbare prøveanalyse på Mars (SAM) kemilaboratorium, designet af forskere ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland og indbygget i Curiositys mave.

Benito Prats, en Goddard elektromekanisk ingeniør, bemærkede, at støvstormen langsomt nåede Curiosity gennem de kontinuerlige temperaturmålinger, han indsamlede fra aktuatorsensorer.

"Alle mine diagrammer viste støvstormseffekten på aktuatoren, fordi den er udsat; den sidder derude på roverdækket, sagde Prats. Pludselig, Jeg så dagtemperaturen falde virkelig hurtigt."

Prats observeret i diagrammet ovenfor, at temperaturen falder i løbet af dagen og stiger om natten over normale niveauer. Dette sker under en støvstorm, fordi mindre sol trænger ind i den støvede atmosfære i løbet af dagen, afkøling af planetens overflade, om natten, jo varmere, støvet atmosfære opvarmer jorden.

Der er andre værktøjer på roveren, der sporer vejret. Rover Environmental Monitoring Station måler lufttemperaturen, atmosfærisk tryk, og andre miljøforhold, som også var begyndt at indikere støvophobning.

I modsætning til solcelledrevne Opportunity, Curiosity drives af en plutoniumgenerator, så dens drift blev ikke påvirket af støvskyggen. Temperaturændringerne påvirkede heller ikke SAM-aktuatorer - der er to prøvetragte, i tilfælde af at man bliver tilstoppet - da de kan lide varmere, mindre ekstreme temperaturer.

SAM analyserer Mars klipper og jord på jagt efter organiske materialer. For at SAM kan fungere korrekt, dens aktuatorer skal være ved -40 grader Celsius (-40 Fahrenheit). Det er derfor, Prats holder nøje øje med deres temperatur. Når Mars temperaturer om foråret falder til -60 grader Celsius (-76 Fahrenheit) om natten, SAM-varmere varmer motorerne op for at løfte tragtlåget for prøvedråber.

Efter at Prats opdagede virkningerne af støvstormen i sine temperaturdata, han kombinerede det med historiske aktuatortemperaturgennemsnit for at estimere, hvornår støvstormen ville aftage.

"Ved sol 2125 (28. juli), Jeg bemærkede en lineær tendens, " han sagde, "så jeg sagde OK, Jeg kan forudsige, at sol 2180 (23. september) vil være, når vi skal ud af støvstormen, og temperaturen vil vende tilbage til normalen, selvom jeg senere opdaterede det til sol 2175 (18. september)." Hans forudsigelse var i overensstemmelse med mere formelle, og matcher de seneste aktuatortemperaturaflæsninger, som var tilbage til det normale omkring den 18. september, hvilket indikerer, at støvet over Gale-krateret har lagt sig på det tidspunkt. Et flertal af støvet har også lagt sig i Perseverance Valley.

Data fra enhver kilde, selv det mest uventede, er nyttige for planetforskere, Da vi stadig ikke ved, hvorfor nogle støvstorme fra Mars varer i flere måneder og bliver massive, mens andre forbliver små og varer kun en uge.

Forskere håber at være i stand til at forudsige disse globale begivenheder, ligesom de kan forudsige orkaner på Jorden, for bedre at forstå planetens nuværende og tidligere klima og for korrekt at designe robot- og menneskelige missioner til planeten, NASA-videnskabsmænd siger.

"Der er nogle ting ved Mars, der gør den mere forudsigelig og nogle, der gør den mindre end Jorden, " sagde Scott D. Guzewich, en Goddard-atmosfærisk videnskabsmand, der leder Curiositys støvstormundersøgelse.

"Jeg kan vurdere, to år i forvejen, temperaturen, lufttryk, og om der vil være støv eller skyer i luften i den ikke-støvede sæson hvor som helst på planeten, " sagde han. "Men i den støvede sæson, på steder med støvstorme, Jeg kan slet ikke give dig nogen forudsigelse om, at der vil være en støvstorm den ene dag og ikke en anden."