https://frosthead.com

Kako je NASA-in prilika Rover napravio Mars dio Zemlje

U utorak navečer, inženjeri iz Laboratorija za svemirske letove laboratorija za mlazni pogon u Pasadeni u Kaliforniji poslali su svoje posljednje naredbe roveru Opportunity na Marsu. Bez primljenog signala od uspavanog rovera, NASA je danas službeno objavila kraj misije.

"Izjašnjavam priliku Opportunity kao cjelovitu, a s njom i misiju Mars Exploration Rover kao cjelovitu", rekao je Thomas Zurbuchen, suradnik administratora NASA-e. "Moram vam reći, ovo je vrijeme emocija."

Rover je izgubio kontakt sa Zemljom 10. lipnja 2018. Oluja na cijelom Marsu od sunca je zamračila nebo marelice četvrtog planeta, izgladnjujući roverove solarne ploče potrebne sunčeve svjetlosti. Agencija je držala budnost u nadi da će se rover ponovno probuditi kad se oluja smiri. Tijekom intervenirajućih mjeseci, NASA je raznijela niz komandi na roveru - ukupno 835 - u slučaju da se primi neki signal i nastave operacije. Nakon osam mjeseci šutnje, agencija je donijela odluku da se proglasi vrijeme smrti i oprosti se od robota.

Prilika je polovica misije s dva rovera koja se zove Mars Exploration Rovers (MER). Roveri su odvojeno sleteli na Mars u siječnju 2004. Prilika je sletila u Meridiani Planum u blizini Marsovog ekvatora. Duh, njegov blizanac, sletio je na pola puta oko planete, u krater Gusev. Osnovne misije rovera bile su trajati 90 dana Marsa, odnosno sola (oko 24 sata i 40 minuta). Dvije tisuće sola kasnije, Spirit je još uvijek vraćao znanost na Zemlju, izgubivši kontakt u 2010. godini. Prilika je na Marsu preživjela više od 15 godina.

Danas postoji osam svemirskih letjelica svjetskih svemirskih agencija na Marsu ili su u orbiti, s nekoliko prelijepih letova koji će se lansirati sljedeće godine, uključujući NASA-in rover Mars 2020. Granica koju su pokorili istraživači robotike, Mars ima vrlo slične planete kakvu smo poznavali 2000. godine, kada je zamišljena misija MER. U to je vrijeme crvenim planetom kružila jedna svemirska letjelica: usamljeni Mars Global Surveyor. Dvije prethodne, visokoprofilne misije na Mars, obje su propale. Mars Polar Lander srušio se na planet, a Mars Climate Orbiter je nestao, ili je izgorio u marsovskoj atmosferi ili se odbacio u svemir.

Zgrada Oppy NASA-ini inženjeri koji instaliraju solarne panele na roveru Opportunity, 10. veljače 2003. (NASA / JPL)

MER je došao nakon neuspjelih prijedloga misije Raya Arvidsona, profesora sa Sveučilišta Washington u St. Louisu; Larry Soderblom iz američkog Geološkog zavoda; i Steve Squyres, profesor sa Sveučilišta Cornell. Svakog od trojice potukao je David Paige sa Kalifornijskog sveučilišta u Los Angelesu, čijeg je nesretnog Mars Polar Lander odabrao za let NASA.

"Tijekom sastanka [Američke geofizičke unije] zaustavio sam Stevea u dvorani", kaže Arvidson. "Rekao sam:" Ja sam prilično loš gubitnik. A ti?' I to je bio početak. Arvidson, Squyres i Soderblom spojili su svoje različite timove i krenuli u pisanje zajedničkog prijedloga da se rover na Marsovskoj površini.

"Prije Duha i Prilike, postojao je osjećaj čežnje da se popnemo na površinu kako bismo shvatili što nam govore orbitalni podaci", kaže Arvidson. „Vidjeti Mars s četiri stotine kilometara iznad površine različito je od gledanja stijenskih stijena i križnih naslaga, veličina čestica i detalja mineralogije i skupljanja stijena. Tako radimo geologiju na Zemlji. Bilo bi vrlo teško shvatiti Zemlju na način na koji to radimo samo iz orbitalnih podataka - možda i nemoguće. "

Bilo je potrebno pet pokušaja da se utvrdi prijedlog misije, koji je napokon evoluirao u jedan Mars istraživački stroj. Squyres, glavni istraživač misije, na kraju je uvjerio Dan Goldina, tadašnjeg administratora NASA-e, da pošalje dva rovera u slučaju da jedan ne uspije.

Oppy Launch 7. srpnja 2003., NASA je lansirala svoj drugi Mars istraživački rover, prilika, na brod Delta II. (NASA)

Dva istraživača robotike izgradila je NASA-in laboratorij za mlazni pogon (JPL), koji je prethodno sletio na svemirski brod Mars Pathfinder i njegov prateći rover Sojourner. Pathfinder, koji je trajao 85 dana, bio je vrlo uspješan u javnoj mašti. Njezin je mali veslač Sojourner putovao vrlih stotinjak metara - što je bilo sto metara dalje od ičega što je ikad prije veslao na Marsu. Misija je došla u iznosu od 150 milijuna dolara, a "brže, bolje, jeftinije" postala je agencija mantra. Nakon neuspjeha Mars Polar Lander i Mars Climate Orbiter, inženjeri su mračno dodali mantru: "... odaberite dva."

MER bi postao misija u iznosu od 820 milijuna dolara za oba rovera - izgradnja kroz glavnu misiju - što je bila nevjerojatna ponuda, posebno uzimajući u obzir neočekivanu dugovječnost svemirskog broda. (Za usporedbu, Vikingi 1 i 2, lansirani 1975., bili su zemljoradnici koji su bili podešeni na više milijardi dolara, prilagođeni inflaciji.)

U ljeto 2003. godine, s nebeskom mehanikom povoljnom i nebom nad rtom Canaveral čisto, dvije svemirske letjelice napustile su Zemlju za svoj novi dom u drugom svijetu.

Kotači na tlu

"Kada sam bio u srednjoj školi, ovi su roveri sleteli", kaže Heather Justice, vodeća rover vozačica za Opportunity u JPL-u. "To je bila prva velika NASA-ina stvar koju sam vidio da me zaista natjera na razmišljanje o radu u svemiru ili robotizaciji. I sjećam se da sam tada razmišljala, možda ću jednog dana učiniti nešto takvo. Nisam mislila da će to biti ta misija. Prošli su samo 90 dana! "

Svaki je rover sletio koristeći nadzvučne padobrane kako bi usporio, a zatim zračne jastuke koji su pukli prema van sa svih strana prije nego što se svemirski brod sudario s planetom. Roveri su pogodili Mars kao najmanje destruktivni meteoriti na svijetu, skačući i graničivši se površinom planeta poput nekoliko kockica u igri nekih divova. Prilika se na kraju nastanila u krateru Orao na Meridiani Planumu.

Oppy slijetanje Prilika za NASA-in Mars istraživački Mars stekla je ovaj pogled na vlastiti toplinski štit tijekom roversovog 325. martovskog dana (22. prosinca 2004.). Glavna konstrukcija od uspješno korištenog štita je krajnje lijevo. Dodatni fragmenti toplinskog štitnika nalaze se u gornjem središtu slike. Oznaka udara toplinskog štitnika vidljiva je tik iznad i desno od sjene prednjeg dijela kamere jarbola Prilike. Ovaj je pogled mozaik tri slike snimljene roverovom navigacijskom kamerom. (NASA / JPL)

"Nije bilo jamstva za uspjeh u tim slijetanjima", kaže Wendy Calvin, članica znanstvenog tima MER-a koji se pridružio projektu godinu dana prije nego što je svemirski brod poletio. "Upravo smo otkinuli ova dva grozna neuspjeha i postojao je pravi osjećaj da bi to mogao biti još jedan. Toliko smo uspješno pokazali svoj inženjering, toliko puta od tada da ljudi zaboravljaju da smo se 2004. godine na tento kušali pitajući se kako će sve to ići. Nitko nije predvidio da će slijetanja biti tako spektakularno uspješna kao što su bila.

Prije misije, objašnjava ona, planetarni znanstvenici imali su određene ideje o Marsu, kako je djelovao kao planet i kako izgleda s površine. "Prve slike dolje s mjesta slijetanja Prilike bile su zaista nevjerojatne jer je to bio tako drugačiji planet", kaže ona. "Razgovarao sam s javnošću prije slijetanja i rekao da se ne čudim ako liči na mjesto slijetanja Sojourner ili na mjesto vikinga. No, mjesto za slijetanje Opportunity bilo je zaista, stvarno drugačije. I to je bilo stvarno cool. "

Znanstveni tim odlučio je sletjeti u Meridiani jer je Mars Global Surveyor pronašao spektralne dokaze o kristalnom hematitu na tom mjestu. "Tada je bilo puno rasprava o tome što je bio uzrok tome", kaže Calvin. "Je li to bila interakcija stijena-voda? Je li to bilo vulkansko? Mislim da uopće nismo razumjeli povijest Marsa i vodeni ciklus. Bilo je toliko više detalja u geološkoj povijesti nego što smo predviđali prije misije. "

Hematit je željezni oksid, koji se obično rudi na Zemlji kao ruda. Budući da se mineralni oblici vode iz interakcija s vodom na ovoj planeti, nadala se da je na Meridiani nekada mogla biti vode. U ranim 2000-ima neki su znanstvenici očekivali da će naći velike komade hematita na površini. Ono što je tamo čekalo bilo je malo neobičnije: sićušne sivkasto oblikovane kugle mjereno u milimetrima i ugrađene u pješčenjak raspoređen po površini. Znanstvenici su ih nazvali borovnicama zahvaljujući plavom nijansi na slikama lažne boje, a oni - ne gromade - bili su izvor hematita otkrivenog iz orbite. Naslage su vjerojatno nastale vodom koja teče kroz pješčenjak, a zatim su otkrivene vremenskim neprilikama. Bio je to (metaforični) geološki rudnik zlata, što dokazuju nadmoćno da je to mjesto nekada bilo toplo i vlažno.

borovnice Male kuglice na Marsovskoj površini na ovoj krupnoj slici nalaze se u blizini krama Frama, kojeg je NASA-ova prilika istraživala na Marsu tijekom travnja 2004. Ovo su primjeri mineralnih betona pod nadimkom "borovnice". Istraživanje prilika o betonima bogatim hematitima tijekom tromjesečne glavne misije rovera početkom 2004. godine pružilo je dokaze o vodenom drevnom okruženju. (NASA / JPL-Caltech / Cornell / USGS)

"Iz orbite je ravnica!", Kaže Arvidson. "Nismo imali pojma što je taloženje u okolišu. Potrebno je spuštanje tamo i gledanje stijena na ljestvici zrna, traženje nanosa i pukotina i svega ostalog što iz orbite ne možete napraviti. Osobito ... slijedeći vodu i stanište, to ne možete učiniti sa orbitalnih podataka u potpunosti. "

"Za mene", kaže Calvin, "dva velika otkrića su da je hematitski potpis otkriven iz orbite u tim sferama i da smo, Duhom, pronašli mjesta koja su u osnovi bila vulkanski otvori s gotovo čistim silicijevim dioksidom." uključivanje tople vode u interakciju sa stijenom, bilo bi pogodno za stanovanje - mogući životni ekosustav na Marsu prije milijuna i milijuna godina, čija sjena ostaje i danas kao ožiljci i suptilni tragovi ugrađeni u stijenu.

Idemo na udaljenost

Silicijum je otkriven slučajno, neobična nuspojava neispravnog kotača na rover Spiritu. Kotač se zaglavio, a dok se ostalih pet kotača povlačilo po njemu, u marsovsku je prljavštinu urezao neobičan, bijeli rov. Oba rovera imala su problema s istim kotačem, bilo prilikom vrtnje ili upravljanja, prema Billu Nelsonu, inženjerskom menadžeru za projekt MER. "Duhu se, prednji prednji kotač ne bi okrenuo, nego bi se upravljao. Oportunitet, okrenuo bi se, ali nije upravljao. Stoga smo predali NASA-in lekcije za nauku koji kažu da bismo trebali početi odlaziti iz lošeg šestog kotača i tek u budućnosti praviti rovare na pet kotača. "

Nakon pregleda izvještaja, Nelson kaže, "ubrzo smo otkrili da NASA nema mjerljiv smisao za humor."

Solarni paneli Spirit Autoportret NASA-ovog Mars Explore Rover Spirit pokazuje kako solarne ploče još uvijek blistaju na marsovskom sunčevom svjetlu i nose samo tanki furnir prašine dvije godine nakon što je rover sletio i započeo istraživanje crvenog planeta. (NASA / JPL-Caltech / Cornell)

Ali, prema glavnom inženjeru, čak su i kotači na roveru dali dragocjen uvid u disciplinu teramehanike, ključ vožnje u drugim planetima. „To je pomalo ezoterično područje strojarstva gdje proučavate interakciju između kotača i terena i kako stvari postaju ugrađene ili pomaknute ili kako se kreću, klizi i tako dalje. Između našeg modeliranja i iskustva dali smo stvarni doprinos tamo. "

Prilika baca dugu sjenu na sve sljedeće Mars rovere, postavljajući zlatni standard JPL inženjeringa. Prilagođene verzije softvera za mobilnost koriste se na roverima Curiosity i nadolazećem Marsu 2020. Petnaest godina pažljivog mjerenja marsovske prašine i njenih učinaka bit će neprocjenjivi za buduće misije. A tu je i trajnost rovera.

"Postavili smo rekord izvan svijeta", kaže Nelson. „Prešli smo više od 45 kilometara. Prije gotovo dvije godine bili smo pobjednici prvog Marsovog maratona i očekujem da ćemo zadržati taj rekord još dugo vremena. Iskreno, ne mislim da će znatiželja imati puno nade da će otputovati gotovo koliko i mi, a zapravo nije jasno ni da će Mars 2020. također. "

Pređena udaljenost znanstveno je multiplikator. "Ovo je rover koji je dugo trajao", kaže John Callas, voditelj projekta MER u JPL-u. „NASA je imala zahtjev da biste postigli puni uspjeh misije, morate prijeći barem 600 metara. Stoga smo dizajnirali ovaj roverski sustav da prijeđe kilometar - i bili smo potpuno preko mjeseca da bismo na Marsu imali takvu sposobnost. Nikada nismo zamislili da ćemo moći prijeći preko 45 kilometara. Do sada smo vozili.

Oppy staze Ovaj prizor s panoramske kamere (Pancam) na NASA-inoj mogućnosti istraživanja Marsa za istraživanje Marsa vraća se prema dijelu zapadnog obruča krasta Endeavour, kojim je rover vozio, krećući se prema jugu, tijekom ljeta 2014. (NASA / JPL-Caltech / Cornell Univ ./Arizona Državni univ.)

Krater Eagle, gdje je sletio Prilika, geološki je u razdoblju Hesperije - srednjem razdoblju povijesti Marsa, otprilike paralelno s arhejskim Eonom na Zemlji. 2011. godine rover Opportunity stigao je do kratera Endeavour, to je stijena Noachian Period, gdje se može proučavati najstarija geologija na Marsu. Posljednjih osam godina bili su poput bonus misije, praktično treće vozilo u floti MER-a. "U određenom smislu", kaže Callas, "dosadašnjim vozilom ovog rovera uspjeli smo se vratiti u prošlost i proučiti mnogo stariju geologiju."

Jedan od najvećih doprinosa ovoj misiji, Callas kaže, nematerijalni. Svakog dana se znanstvenici i inženjeri probude i odlaze raditi na Mars. Svakodnevno se nešto novo saznaje i Mars postaje malo više dio našeg svijeta. "Do siječnja 2004. imali smo te povremene posjete Marsu. Vikinški zemljaci sedamdesetih godina. Pathfinder-a 1997. Pokušali smo se vratiti 1999. godine s Polar Landerom. S MER-om ne samo da smo posjetili površinu Marsa, već smo i ostali tamo. Svakog dana dolaze nove informacije o površini Marsa iz nekih površinskih bogatstava. Ušli smo u eru kontinuiranog, svakodnevnog istraživanja površine Marsa. "

Petnaest godina rada bez ijednog servisa na vidiku bilo bi zapanjujuće i uspješno rastezanje za bilo koje vozilo, a kamoli jedno kotanje u nepristupačnom usponu Marsa. Uočeni, smrznuti, mrtvi svijet koji je dočekao Priliku potpuno se promijenio u očima zemaljske. Ono što je nekada bilo inertno, ali crveno, sada je planet na kojem je voda nekoć tekla slobodno i u izobilju. Pitanje više nije: Je li Mars bio mokar? Prilika rovera omogućila je znanstvenicima da pitaju: Je li nešto plivalo u tim vodama i kako to možemo pronaći?

Kako je NASA-in prilika Rover napravio Mars dio Zemlje