A marsi roverek új generációja

2020. március 25. - PFreddy

Jelen ismereteink szerint a Mars az egyetlen bolygó, amelyet robotok népesítenek be - lassacskán már fél évszázada. Igaz, sosem voltak sokan és a teljes létszám még most is csak két darab. Az idegen égitestek felszínére leszálló szondák (az ún. landerek) egy különleges csoportját képezik a kerekeken guruló laboratóriumok, a roverek. Ugyan az első égitest, amelyet a roverek meghódítottak, a Hold volt, széles körben igazán (el)ismertté mégis a Mars felderítése tette őket. Sojourner, Spirit, Opportunity, Curiosity - a sor pedig hamarosan a Perseverance-szel folytatódik. Mindez pedig szinte kizárólagosan a NASA érdeme, ugyanis Európa felzárkózására - hiába az elkészült ExoMars - két évet még biztosan várnia kell.

pia23764-image2-16.jpgA Perseverance a Marson - most még csak illusztráció, de 2021. február 18-án valósággá válhat.

A szilárd felszínű égitestek kutatására kifejlesztett szondák természetes evolúciójában az első lépést a becsapódó szondák, az ún. impaktorok jelentették, amelyeket a sokkal szofisztikáltabb technikát igénylő leszállóegységek (landerek) követtek. Ha viszont egy szonda egyszer már képes az ún. "soft landing"-re (puha, vagyis nem becsapódó leszállásra), onnantól a helyváltoztatás megvalósításáig már nem kell túl nagy technológia ugrás. A vizsgálandó égitestek nem rendelkeznek hajózható folyadékfelszínnel és néhány kivételtől eltekintve nem elég sűrű a légkörük ahhoz, hogy lehetővé tegye a repülést. Így gyakorlatilag csak a legegyszerűbb módszer maradt: a kerék.

1920px-pia15279_3rovers-stand_d2011_1215_d521.jpgRoverek egymás között a Jet Propulsion Laboratory pasadena-i központjában. A modellek a Sojourner, a Spiritnek/Opportunity, illetve a Curiosity pontos másai (a méregdrága detektorok nélkül) és az előzetes tesztek, valamint a komplex manőverek megtervezése során használták őket. (Kép: NASA/JPL)

 

Általánosságban tehát a guruló szondákat nevezzük rovereknek, igaz, az első szovjet próbálkozások még csak csoszogó robotok voltak. Ilyen volt Mars–3-as is 1971-ben, amely végrehajtotta az első sikeres irányított leszállást a vörös bolygó felszínén, gyakorlatilag az utolsó nagyobb sikert szállítva ezzel (az amerikaiakkal ekkor még partiban lévő) szovjet űrkutatási program számára. A leszállóegység rejtete megában a Prop–M rovert, amelynek az első lépéseket kellett volna megtennie egy idegen bolygó felszínén. Azonban rögtön azután, hogy a Mars–3 elkészítette az első felvételt a Mars felszínén, megszakadt a kapcsolat a szondával és már a felvételt sem volt képes továbbítani. Hogy ettől függetlenül a leszállóegység az előzetes programjának megfelelően aktiválta-e a kis rovert, nem ismert.

prop-m-green-x640.jpgA Mars–3 által szállított Prop–M rover 1971-ben (itt még távirányításon).

 

Ezt követően hosszú szünet állt be a roverek fejlődéstörténetében, a NASA inkább a földközeli emberes missziókra és a távoli Naprendszert felfedező űrszondákra költötte a lassacskán zsugorodó büdzséjét. A '90-es években aztán a Pathfinder (Útkereső) misszióval kapott új lendületet a Mars felfedezése. A fő modult egy leszállóegység alkotta, amely bár az 1996. július 4-i sikeres landolását követően nem mozdult sehova, a belsejében azonban ott lapult a roverek úttörője, a Sojourner. Ez a mindössze játék autó méretű robot ténylegesen csak tesztcélokat szolgált, sosem távolodott el néhány méternél jobban a Pathfindertől és az alacsony felbontású kameráin kívül egyetlen műszere egy kezdetleges kőzetvizsgálatokra szánt röntgen spektrométer volt. A Sojourner maradéktalanul teljesítette küldetését, manőverezőképessége és strapabírása (az eredetileg kijelölt 7 helyett 83 napig működött!), valamint a váratlan nehézségek elmaradása zöld utat adott a roverek későbbi generációinak.

 

Fun fact: A Marsi című filmben is felbukkant a Sojourner; miután a Matt Damon által alakított főszereplő kiásta a Pathfinder-t, távirányítós kisautót fabrikált belőle.

pia01551.jpgA Sojourner éppen csak, hogy legördült a Pathfinder által készített (nyolc felvételből összevágott) képen a második marsi napjukon. (Forrás: NASA)

 

A Mars Exploration Rover program sorban következő projektje rögtön egy páros lett, a 2004-ben megérkező Spirit (Lélek) és Opportunity (Lehetőség) ugyanis a szó szoros értelmében egymás ikertestvérei voltak (már amennyire két robotra lehet használni ezt a kifejezést). Technikai paramétereik, műszerezettségük és kutatási céljaik is megegyeztek, az egyedüli különbséget az a 9000 km jelentette, amely elválasztotta őket a Marson (igaz, amikor másodikként megérkezett az Opportunity, NASA-s poénként lejátszotta a Happy together-t, jelezve, hogy újra együtt vannak a Spirittel). Három hónapra szabott küldetésük elsősorban a felszíni kőzetek összetételének, valamint az azokat formáló hatások feltérképezésére irányult. A két rover azonban meglepően szívósnak bizonyult: a Spiritet végül az akkumulátor gyengélkedése fékezte meg 2010-ben, míg az Opportunity több, mint tizennégy (!) éven keresztül rótta a marsi sivatagot és végül csak az egész bolygót beborító porvihar gyűrte le. A két rover színes, nagyfelbontású (olykor panorámás) felvételei sokszor bejárták a világsajtót, az egész emberiség számára közelebb hozva a Marsot.

 

Fun fact: az Opportunity tartja az "idegen égitest felszínén megtett legnagyobb távolság" rekordját (bizony, még a több napig a Holdon túrázó holdautókon is túltett) - mindössze 45 km-rel 14 év alatt! Tekintve, hogy a Curisoty még csak 21,5 km-nél tart, egy ideig még ki fog tartani a rekord.

pia18605.jpgAz Opportunity tekint vissza az Endeavour-kráterre, ahol 2014 nyarát töltötte. (Kép: NASA/JPL-Caltech/Cornell/ASU)

 

Az Opportunity pályafutása második felében sem maradt egyedül a Marson, ugyanis 2012. augusztus 6-tól már a bolygót járta a Curiosity (Kíváncsiság) is. az új társ nagyobb, erősebb és a miniatűr nukleáris "erőművének" köszönhetően meg se kottyan neki egy óriási homokvihar; a fő célkitűzés, vagyis kőzetek és felszíni aktvitiások vizsgálata nem változott az előző generációhoz képest. Ugyanakkor a Curiosity fejlesztésének idejére már elfogadottá vált az elképzelés, miszerint a Marsot év(száz)milliókkal ezelőtt még folyékony víz borította, ad absurdum elképzelhetővé téve az élő organizmusok kialakulását a bolygón. Ennek megfelelően a Curiosityt felszerelték (egykori) biológiai aktivitásra utaló jelek vizsgálatát célzó műszerekkel is, így például nyomon tudta követni a felszínközeli metán koncentrációját, a talajból vett mintákból pedig képes volt kimutatni bizonyos szerves anyagok jelenlétét. Jelen állás szerint a Curiosity misszióját nem tervezik felfüggeszteni, így élettartamát elsősorban a radioizotópos generátor teljesítménye korlátozza, amely majd csak 2026 tájékán kezd el csökkenni.

 

Fun fact: a Curiosity is egy énekes kedvű rover, igaz, neki nincs kivel megosztani hobbiját. Megérkezésének minden évfordulóján lejátsza a Happy Birthday dallamát - saját magának.

pia19808-marscuriosityrover-aeolismons-buckskinrock-20150805.jpgÖnarckép a Curiosityről 2015. augusztus 5-én; a kép a robotkarján lévő kamera több felvételéből lett összevágva. A rover előtti szürkés por egy friss mintavételi lyukból származik. (Forrás: NASA/JPL-Caltech/MSSS)

 

Habár a Curiosity kutatási profilja is ebbe az irányba tolódott el az évek folyamán, az első ízig-vérig asztrobiológiai szonda mégis a NASA következő rovere lesz, amely a Mars 2020 projektjének keretein belül, közel hat év fejlesztést követően készült el. A Perseverance (Kitartás; nevét egy iskolásoknak kiírt pályázat útján kapta) előkészületei mindeddig a tervek szerint zajlottak, így az idei indítási ablaknak megfelelően, július 17. és augusztus 5. között fog útnak indulni a vörös bolygó felé (hacsak a járványhelyzet be nem kavar ebbe, de legfrissebb hírek szerint nem fog). A landolás időpontja azonban fix, e szerint pedig 2021. február 18-án ünnepelhetjük az újabb sikeres leszállást a Marson. A célpont a közel 50 km átmérőjű Jezero-kráter, amelynek sima, agyagos felszíne nem csak a problémamentes landolást könnyíti meg, de egyértelmű jele az egykor jelen lévő nagy mennyiésgű víznek is. Szinte közhelynek számít a marsra induló szondák esetében, de Perseverance elsődleges célja ténylegesen az egykori(?) esetleges marsi élet jeleinek felkutatása.

perseverance.pngA Perseverance rover teljes pompájában a Jet Propulsion Laboratory tesztlaboratóriumában. (Kép: NASA/JPL-Caltech)

 

Ennek megfelelően a detektorai és műszerei nem csak szofisztikáltabbak, de akad néhány jelentős eltérés is a Curiosityhez képest. A precíz ásványtani vizsgálatokra kifejlesztett Raman-spektrométer, a SHERLOC például célzottan a szerves anyagok vizsgálatára specializálódott, a RIMFAX radarberendezés pedig a felszín alatti rétegek sűrűségét, így közvetetten azok víz- és sótartalmát képes meghatározni. A rover további öt fő műszere között akad még röntgen spektrométer és légkör-analizátor is és természetesen a marsi tájról készült jó felbontású színes felvételekről sem kell lemondanunk.

perseverance_detectors.pngSok jó detektor kis helyen is elfér. (Forrás: NASA/JPL-Caltech)

 

A Perseverance a jövő emberes küldetéseinek előkészítéséhez is hozzá fog járulni, többek között a MOXIE elnevezésű kísérleti eszközzel, amely a marsi légkör zömét alkotó szén-dioxidot alakítja át oxigénmolekulákká. Ez a technológia esszenciális lesz a későbbi marsi bázisok fenntartásához, középtávon pedig (természetesen MOXIE-nál sokkal nagyobb léptékű megvalósítással) akár az első marsutazók visszatéréséhez is biztosíthatja majd a rakéták üzemanyagát. Szintén az emberes küldetésekhez kapcsolódó kísérlet, hogy a Perseverance nem csak helyben folytat ásványanalízist, de be is spájzol a legérdekesebb kőzetekből, hogy egy jövőbeli (egyelőre meg nem határozott) misszió hazaszállíthassa azokat. Így az igazán kritikus vizsgálatokat (pl. mikrobák feltételezett nyomainak megerősítése) majd földi laboratóriumokban tudják elvégezni.

 

Bónuszként pedig magával fogja vinni a Mars Helicopter Scout-ot (MHS), az első drónt, amely egy idegen égitest légkörében fog repülni. Igaz, nem sokat - az MHS nagyjából az lesz a jövő marsi (és titáni) drónjainak, mint a Sojourner volt a rovereknek. Drónokkal sokkal gyorsabb az alapos felszíni felderítés, amely valószínűleg nélkülözhetetlen eleme lesz a későbbi marsi bázis(ok) kiépítésének.

1920px-pia23153-buildingmars2020rover-attachinghelicopter-20190828.jpgA nem egészen két kg-os MHS mindössze néhány, legfeljebb 2-3 perces tesztrepülést fog végezni, amelyek során  4-500 méteres távolságokat fog teljesíteni a ritkás marsi atmoszférában. (Kép: NASA/JPL-Caltech)

 

Egészen a közelmúltig egy másik rover, az Európai Űrügynökség (ESA) által épített ExoMars, hivatalos nevén a Rosalind Franklin rover is szerepelt a júliusi indítási menetrendben. A fejlesztés ugyan a tervezett ütemben zajlott, azonban a februári tesztek során problémák mutatkoztak a landolásnál kritikus fékezést biztosító ernyőrendszerrel. Habár a probléma talán még kiküszöbölhető lett volna a júliusi indításig, az újabb tesztek és a feszített menetrend rizikóssá tették volna a misszió sikerét. Az ESA pedig, miután két éve már elveszítették a Schiapparelli leszállóegységet (Európa mindezidáig nem tudott sikeres landolást felmutatni a Marson), nem kívánt kockáztatni, így inkább bő két évvel elhalasztották a Rosalind Franklinindítását. Az első hallásra meglepően nagy késlekedés oka az indítási ablaknál keresendő: a Föld és a Mars keringéséből adódóan a két bolygó kb. 26 hónaponként kerül egymás közelébe és kb. három hónappal ezt megelőzően kínálkozik lehetőség arra, hogy a lehető leggyorsabb és leggazdaságosabb módon juttassunk eszközöket a vörös bolygóra.

exomars_rover_pillars.jpgA következő két év talán arra is elegendő lesz, hogy az ESA egy normális sajtófotót is megosszon a Rosalind Franklin roverről. (Kép: ESA)

 

A két, már indulásra készen álló roveren felül is akad még néhány terv a jövőbeli marsi landolásokat illetően. Az ESA további marsi tevékenységét nagyban meghatározza, mi fog kisülni a Rosalind Franklinből 2023-ban, ekkora pedig már igencsak valószínű, hogy Kína is a vörös bolygón fogja kamatoztatni a Holdon rendkívül sikeres roverprogramjának tapasztalatait (igaz, az eredeti céldátumuk még 2020 volt az indításra...). India a második Mars körül keringő szondáját, a 2024-ben induló MOM–2 misszióját koronázná meg egy kisebb rover telepítésével, ehhez azonban még ki kell küszöbölniük a Vikram holdi leszállóegységének tavalyi kudarcát. Az orosz Roszkozmosz által fejlesztett és 2024-re ígért Mars-Grunt pedig, bár nem fog sokáig időzni a bolygó felszínén, de a andolási helyszínén begyűjtött talajminta az első lehet, amelyet a Földre juttatnak.

c2d5fe7d5b7e4617bb501ded90583ff8.pngKína roverei, a Jáde Nyúl 1-2 a Holdat már meghódították – a következő kihívás a Mars. (Kép: China National Space Administration)

 

A Mars robotokkal való betelepítése tehát töretlenül folytatódik, addig legalábbis bizonyosan, amíg a roverek munkáját a helyszínen tartózkodó szakemberek el nem tudják végezni. Ez pedig jelen állás szerint (hacsak a SpaceX be nem váltja hihetetlen ígéreteit), majd valamikor a 2030-as évek közepén jöhet el. Igaz, a Mars meghódításának üteme nagyban függ attól is, hogy a roverek következő generációi mit fognak találni...

giphy_2.gif

 

Ha tetszett a bejegyzés, látogass el a Csillagvizsgáló Facebook oldalára is, ahol napi rendszerességgel találhatsz csillagászati és űrkutatási híreket, látványos felvételeket és egyéb aktualitásokat - tudományról és science fiction-ről egyaránt.

A bejegyzés trackback címe:

https://csillagvizsgalo.blog.hu/api/trackback/id/tr8315551812

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

korxi 2020.03.26. 17:50:04

Ez a poszt specifikusan a roverekről szól, gondolom az összeállításba ezért nem került be a Mars InSight, ami ugye nem rover. De jelenleg az is ott van a Marson, más kérdés hogy sajnos befuccsolni látszik a küldetése. Legalábbis a fő célja tekintetében, azazhogy hogy több méterre fúrjon le, mert már fél méteren belül beleütközött egy olyan sziklába, amin nem tud áthatolni.

A felsoroltak közül az oroszok Mars Gruntjáról nem hallottam még. Drukkolok nekik, de a 2024 -as indítás elég korainak tűnik nekem. Úgy általában is, másrészt ők néhány évvel ezelőtt nagyon-nagyon felsültek a Fobosz-Grunttal (ami a Foboszra, a Mars egyik holdjára ment volna.)