Sådan fungerer Mars Rovers

Det mest lokkende ved Mars-udforskningen er løftet om at finde vand - eller tidligere bevis på vand. "Vand er nøglen, fordi næsten overalt, hvor vi finder vand på Jorden, finder vi liv," påpeger NASAs hjemmeside. "Hvis Mars engang havde flydende vand, eller stadig har i dag, er det tvingende at spørge, om der kunne have udviklet sig mikroskopiske livsformer på dens overflade."

De første missioner til Mars var forbiflyvninger, hvilket betyder, at de simpelthen kredsede om fartøjer, der sendte fotografier af planeten tilbage. Den første var Mariner 3 i 1962; den første vellykkede bane og fotografier kom dog i 1965 fra Mariner 4.

Da forbiflyvningerne sluttede i 1969, indebar den næste række af missioner orbitere. NASA designede disse rumfartøjer til længerevarende kredsløb omkring Mars og indsamlede fotografier. Mariner 9, i 1972, var den første til at tage billeder af hele Mars' overflade.

Orbiting-missioner er fortsat, inklusive 2005-lanceringen af ​​Mars Reconnaissance Orbiter. Orbiteren kunne få øje på genstande så små som en middagstallerken, mens den også bærer lydgivere for at finde underjordisk vand. Måske vigtigst af alt, er det stadig et afgørende kommunikationsværktøj til at videregive information tilbage til missionskontrol.

Men lad os vandre over til rovernes forgængere. Viking 1 og 2, som blev opsendt i midten af ​​70'erne, havde begge landere, der steg ned til overfladen af ​​Mars. De var de første til at opdage, at Mars var selvsteriliserende, hvilket betyder, at kombinationen af ​​ultraviolet stråling med den tørre jord og den oxiderende natur af jordkemien forhindrer organismer i at dannes.

Når vi tænker på mere moderne maskiner, der lander på Mars, starter vi normalt med Pathfinder-missionen fra 1995. Pathfinder bestod af en lander udstyret med en faldskærm til at komme ind i Mars atmosfære og Sojourner-roveren. Udstyret returnerede tusindvis af billeder, samt 15 kemiske analyser af jord- og vejrdata.

I 2003 lancerede Mars Exploration Rover-missionsholdet Spirit and Opportunity, hvoraf den ene stadig krydsede planeten, da 2011 sluttede.

Ånd og muligheder

Spirit og Opportunity, viser det sig, er ikke kun ord, vi bruger til at få os selv til at føle os bedre, når vi er deprimerede. I 2003 lancerede NASA de muntert navngivne Spirit and Opportunity rovere, som påbegyndte en mission med langt større mobilitet og afstand end Pathfinder.

Begge rovere deler nogle få bemærkelsesværdige funktioner. De kan både generere strøm fra solpaneler og opbevare det i interne batterier. Bare hvis der er små grønne mænd i nærheden, kan roverne tage farvebilleder i høj opløsning eller sprænge forstørrelseskameraer ud, så jordbundne videnskabsmænd kan undersøge objekter.

Flere spektrometre på roverens arm anvender alle mulige tricks til at bestemme sammensætningen af ​​klipper, herunder sporing af, hvor meget varme et objekt afgiver og skyder alfapartikler mod det. Spirit and Opportunity kom også udstyret med en installeret boremaskine (Rock Abrasion Tool) til at bore ind i planetens overflade.

Roverens krop er den varme elektroniske boks (WEB). Et udstyrsdæk sidder på toppen af ​​roveren, hvor masten (eller periskopøjet) og kameraerne befinder sig. De guldmalede vægge på roverens krop kan modstå minus 140 grader Fahrenheit (minus 96 grader Celsius).

Inde i roverens WEB er der lithium-ion-batterier, radioer og elektroniske ting som spektrometre, der alle kræver varme for at fungere. Roverens hjerne er en computer, der kan sammenlignes med en kraftfuld, avanceret bærbar, men med specielle hukommelsesfunktioner, der ikke ødelægger med stråling og sluk. Computerne kontrollerer også konstant temperaturer for at sikre en "sund" rover.

Hvad Spirit and Opportunity fandt, var en ære til den teknologi, der gjorde det muligt for dem at udforske den røde planet. Inden for et par måneder efter landing afslørede Opportunity beviser for saltvand, hvilket åbner muligheden for, at liv (og fossile indikationer) på et tidspunkt kunne have eksisteret på planeten. Spirit snublede over klipper, der pegede på en tidligere, ustyrlig Mars, der var præget af nedslag, eksplosiv vulkanisme og underjordisk vand [kilde:NASA Mars].

Behold Rovin'

Både Spirit og Opportunity reagerer ikke længere. NASA afsluttede Spirits mission i 2011, og ingeniører ved Mission Control ved NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) kunne ikke genoplive Opportunity i 2019.

På seks år fangede Spirit 124.838 billeder og rejste 4,8 miles. I mellemtiden eksisterede Opportunity i mere end 14 år, fangede 217.594 rå billeder og rejste 28 miles.

Hvad går ind i og på roveren

Det er ikke nok at sige, at Spirit og Opportunity har kameraer og noget fancy radioudstyr. Til 384 pund (170 kg) hver – og i alt 850 millioner dollars at bygge – skal du tro, at udstyret ikke kun er din troværdige MacBook, der er superlimet til en AM/FM-radio.

Først og fremmest giver et panoramakamera, monteret på hver rover, en større geologisk sammenhæng. Kameraet, der er placeret på masten omkring 1,5 meter fra jorden, tager ikke bare farvebilleder, men bærer 14 forskellige filtre, der kan identificere sten- og jordmål for nærmere kig.

Et miniature termisk emissionsspektrometer identificerer mineraler på stedet med lidt hjælp fra infrarøde bølgelængder. Det hjælper med at finde karakteristiske mønstre, der kunne vise vandbevægelse. På roverarmen er et Moessbauer-spektrometer, som er placeret direkte på prøver for at finde jernholdige mineraler, et andet værktøj til at hjælpe med at bestemme, hvordan vand har påvirket jorden og stenen.

For at bestemme sammensætningen af ​​klipper er der et alpha-partikel røntgenspektrometer - den samme slags som findes i geologiske laboratorier, som hjælper videnskabsmænd med at bestemme oprindelse og ændringer i prøverne. Det mikroskopiske billeddannelsesværktøj kan omhyggeligt undersøge stendannelse og variationer.

Mars til Jorden, kan du læse mig?

Men hvordan pokker finder vi faktisk ud af disse fantastiske opdagelser, Spirit og Opportunity gør? Nå, det er ikke ligefrem din oldemors skinkeradioopsætning. Selvom der også er en UHF-radio med lav effekt og lav hastighed med en ringe datahastighed, bruges den primært som backup og på landingsstadiet.

Generelt kommunikerer orbiterne kun omkring tre timers information direkte til Jorden. Resten bliver faktisk opsnappet og sendt til den kredsende Mars Odyssey og Mars Global Surveyor, som sender til Jorden - og omvendt.

Orbiteren bevæger sig fra horisont til horisont på omkring 16 minutter; 10 af disse minutter kan bruges til at kommunikere med rovere [kilde:NASA]. Hvis vi skulle gætte, kan omkring 10 megabyte daglige data sendes til Jorden. Dette er især nyttigt, fordi orbitere er i tættere kontakt med begge rovere og har et meget længere vindue til at kommunikere med Jorden end begge rovere.

Rovererne bruger hver to antenner til kommunikation:en højforstærkningsantenne, der kan styre sig selv til at sende information mod en antenne på Jorden, og en lavforstærkningsantenne, der kan modtage og sende information fra alle retninger med en lavere hastighed end højforstærkningsantenne. forstærkningsantenne.

Al denne kommunikation foregår på Deep Space Network (DSN), et internationalt netværk af antenner med kommunikationsfaciliteter i Mojave-ørkenen i Californien; Madrid, Spanien; og Canberra, Australien.

Nuværende Rovers

Der er i øjeblikket to rovere på Mars-overfladen:Curiosity og Perseverance. Curiosity, som har 17 kameraer, landede i Gale-krateret i 2012. Curiosity-roveren, der huser Mars Science Laboratory, er omtrent dobbelt så stor som Spirit and Opportunity. Omkring 10 fod (3 meter) lang og 7 fod (2 meter) høj, vejer roveren omkring 2.000 pund (900 kg) og har en "rocker" affjedring, der afbalancerer køretøjet over stenet Mars-terræn.

Vedholdenhed landede i 2020 ved Jezero-krateret og strejfer rundt i Mars-landskabet på udkig efter beviser på tidligere mikrobielt liv.

En dag i en Rovers liv

Selvom roverne ikke ligefrem slår et ur hver morgen, sender de billeder sammen med instrument- og statusdata tilbage til deres jordbosser.

Ved at ekstrapolere fra dataene sender forskerne kommandoer til roveren i løbet af det tre timer lange vindue med direkte kommunikation med højforstærkningsantennen. Roveren er derefter på egen hånd i 20 timer, udfører kommandoer og sender billeddata til de to overliggende satellitter. Roverens chefer kan måske fortælle den, at den skal bevæge sig mod en ny sten, slibe en sten, analysere en sten, tage billeder eller indsamle andre data med andre instrumenter.

Roveren og forskerne gentager dette mønster i måske 90 dage. På det tidspunkt vil roverens kraft begynde at aftage. Også Mars og Jorden vil komme længere og længere fra hinanden, hvilket gør kommunikationen sværere. Til sidst vil roveren ikke have nok strøm til at kommunikere, vil være for langt væk eller vil løbe ind i mekanisk fejl, og missionen vil afslutte.

Mars Science Laboratory og Curiosity Rover

I november 2011 lancerede NASA Mars Science Laboratory for at studere jord og sten for organiske forbindelser eller forhold, der kunne hjælpe os med at forstå, om Mars er - eller nogensinde var - i stand til at understøtte "beboeligheden" af liv på planeten.

Mars Science Laboratory er faktisk en funktion af roveren Curiosity, som huser de videnskabelige instrumenter, der skal indsamle og analysere prøver.

I 2004 udvalgte NASA et par forskellige forslag til undersøgelser og udstyr til at inkludere i laboratoriet. Sammen med USA og Canada har Spanien og Rusland også instrumenter på missionen. Spanien studerer Rover Environmental Monitoring Station, designet til at overvåge atmosfæren og ultraviolette stråler. Rusland leverede instrumentet Dynamic Albedo of Neutrons, som måler brint under planetens overflade, hvilket indikerer vand eller is.

En række instrumenter kaldet Sample Analysis at Mars vil analysere prøver. (Kreativ navngivning er generelt ikke en prioritet på videnskabelige missioner.) Efter at roverens arm øser prøverne op, vil en gaskromatograf, et massespektrometer og et laserspektrometer måle kulstofholdige forbindelser og isotopforhold, som indikerer vandets historie på Mars. Et alpha partikel røntgenspektrometer vil måle mængden af ​​forskellige grundstoffer.

Du finder også følgende praktiske instrumenter ombord på laboratoriet:

• En Røntgen diffraktions- og fluorescensindikator at påvise mineraler i prøver
• Et Mars-håndobjektivbillede der kan tage billeder af prøver, der er mindre end bredden af ​​et menneskehår, hvilket er nyttigt for detaljer og til at få svært tilgængelige fotografier
• Et Mast-kamera vil tage farve, panoramabilleder af omgivelserne, samt optage prøvebilleder. (Et separat nedstigningskamera vil optage højopløsningsvideo lige før landing.)
• En Strålingsvurderingsdetektor vil måle stråling, så vi kan se, om Astronauten Terry nogensinde sikkert kan besøge Mars på fremtidige missioner - eller om der kan eksistere andet liv der, for den sags skyld.

Men lad os være ærlige:Den fedeste del af Mars Science Laboratory er sandsynligvis ChemCam, som "bruger laserimpulser til at fordampe tynde lag af materiale fra Mars sten eller jordmål op til 7 meter (23 fod) væk" [kilde:Mars Science Lab Fakta].

Det vil afgøre, hvilke atomer der reagerer på strålen, mens et teleskop viser, hvad laseren oplyser. De vil hjælpe forskerne med at bestemme, hvad de præcist vil have roveren til at rejse til eller hente. Ud over det er det bare super fedt at have lasere på robotter.

Ofte besvarede spørgsmål

Hvor mange Mars-rovere er der blevet sendt til Mars?

NASA har sendt fem rovere til Mars:Sojourner, Spirit, Opportunity, Curiosity og Perseverance.

Hvad hedder de 2 rovere på Mars?

De to rovere på Mars er Curiosity og Perseverance.

Hvor mange rovers er der i øjeblikket på Mars?

Der er to rovere på Mars.

Mange flere oplysninger

Relaterede artikler

• Sådan fungerer Mars
• Sådan fungerer Mars Curiosity Rover
• Sådan fungerer Mars Odyssey
• Sådan fungerer NASA
• Sådan fungerer Lunar Rovers
• Vil mennesker leve i rummet i de næste 50 år?
• Hvordan Terraforming Mars vil fungere

Flere gode links

• Hvor er nysgerrighed?
• Opdatering:Spirit and Opportunity

Kilder

• Coulter, Dauna. "En Mars Rover ved navn 'Curiosity'." NASA Science. 30. oktober 2009. (16. december 2011) http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2009/30oct_curiosity/
• NASA Jet Propulsion Laboratory. "Mars Exploration Rovers." 2011. (16. december 2011) http://marsrover.nasa.gov/home/index.html
• NASA Jet Propulsion Laboratory. "Mars Rover faktaark." (16. december 2011) http://marsrover.nasa.gov/newsroom/
• NASAs Mars-udforskningsprogram. "Historisk log." 2011. (16. december 2011) http://mars.jpl.nasa.gov/programmissions/missions/log/
• NASAs Mars-udforskningsprogram. "Mars Exploration Program Overview. 2011. (16. december 2011) http://mars.jpl.nasa.gov/programmissions/overview/
• NASA Videnskab. "Kan folk tage til Mars?" 17. februar 2004. (16. december 2011) http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2004/17feb_radiation/
• Petit, Charles W. "Rapport fra den røde planet." National geografi. juli 2005. (16. december 2011) http://ngm.nationalgeographic.com/ngm/0507/feature3/
• Svitak, Amy. "Omkostningerne til NASAs næste Mars Rover rammer næsten 2,5 milliarder dollars." Space.com. 3. februar 2011. (16. december 2011) http://www.space.com/10762-nasa-mars-rover-overbudget.html