“Yeni Uzaydan İnanılmaz Hikayeler: Perde Arkası Bakalım, Kozmos Görüşümüzü Değiştiren Görevlere Bakın”, yarın yayınlanacak olan Aralık, bir kitap. NASA robotik görevleri ve bu alıntı burada, Space Magazine'de “Mars'ı Merakla Roving” başlıklı 2. Bölümde yayınlanacak olan 3. bölümün 1. bölümüdür. Kitap Amazon ve Barnes & Noble'dan sipariş edilebilir.
Yedi Dakika Terör
Gezici veya robotik bir iniş gibi orta büyüklükte bir uzay aracının Mars atmosferine inip gezegenin yüzeyine ulaşması yaklaşık yedi dakika sürer. Bu kısa dakikalar boyunca, uzay aracı sadece 3 km / s veya daha az hıza ulaşmak için yaklaşık 13.000 mil (20.900 km / saat) hızla gelen hızından yavaşlamak zorundadır.
Bu, Reo Goldberg benzeri bir dizi etkinliğin, kusursuz koreografi ve zamanlamayla mükemmel bir sırada gerçekleşmesini gerektirir. Ve her şeyin bilgisayar üzerinde otomatik olarak gerçekleşmesi gerekir, Dünyadaki hiç kimsenin girişi yoktur. Uzay aracını yaklaşık 250 milyon km uzaklıktaki gezegenimizden uzaktan yönlendirmenin bir yolu yoktur. Bu mesafede, Dünya'dan Mars'a radyo sinyali gecikme süresi 13 dakikadan fazla sürer. Bu nedenle, yedi dakikalık iniş sona erdiğinde, tüm bu olaylar oldu - ya da olmadı - ve Dünya'daki hiç kimse bunu bilmiyor. Uzay aracınız Mars yüzeyinde muhteşem bir şekilde oturuyor veya çökmüş bir yığın halinde yatıyor.
Bu yüzden Mars görevlerinden bilim adamları ve mühendisler ona “Yedi Dakika Terör” diyorlar.
Ve Kasım 2011'de Dünya'dan başlatılan Mars Bilim Laboratuarı (MSL) misyonu ile resmen 'Giriş, İniş ve İniş' (EDL) olarak adlandırılan şey hakkındaki korku ve dehşet katlanarak arttı. MSL'de 1 ton (900 kg), Curiosity adında 6 tekerlekli bir rover bulunuyor ve bu rover yepyeni, denenmemiş bir iniş sistemi kullanacaktı.
Bugüne kadar, tüm Mars landers ve roversları - sırayla - roket güdümlü bir giriş, aracı korumak ve yavaşlatmak için bir ısı kalkanı, daha sonra bir paraşüt ve ardından aracı daha da yavaşlatmak için iticiler kullandı. Merak bu diziyi de kullanır. Bununla birlikte, son derece önemli bir bileşen, şimdiye kadar uçurulmuş en karmaşık iniş cihazlarından birini içeriyordu.
"Sky Crane" olarak adlandırılan bir gezinti roketi sahnesi, 20 metre uzunluğunda Vectran ipinin kablolarını rapçi bir dağcı gibi indirecek ve gezici doğrudan tekerleklerine yumuşak iniş yapacak. Bunların saniyeler içinde tamamlanması gerekiyordu ve araç bilgisayarı temas ettiğinde, piroteknik halatları kesecek ve havada asılı iniş aşaması Meraktan çok çarpışma alanına tam gazla uzaklaşacaktı.
Daha da karmaşık olan bu gezici, Rainier Dağı'nın yüksekliğindeki bir dağın yanındaki bir kraterin içine yerleşerek, şimdiye kadarki en hassas dünya dışı inişi deneyecekti.
Belirsizliğin büyük bir kısmı, mühendislerin tüm iniş sistemini asla sırayla bir arada test edemedikleriydi. Ve Mars'ın kendisinde olmak dışında, Mars'ta bulunan acımasız atmosfer koşullarını ve daha hafif yerçekimini simüle edemezdi. Gerçek iniş, Sky Crane'in ilk kez kullanılacağı için sorular vardı: Ya kablolar ayrılmadıysa? İniş aşaması gezicinin hemen üstüne inmeye devam ederse ne olur?
Sky Crane işe yaramazsa, çoktan üstesinden gelmiş bir görev için oyun biterdi: teknik sorunlar, gecikmeler, maliyet aşımları ve bu 2,5 milyar dolarlık Mars gezicisinin parayı kanıyor olduğunu söyleyen eleştirmenlerin gazabı NASA'nın gezegensel keşif programının geri kalanı.
Mars Görevleri
Gece gökyüzündeki kırmızı parıltısıyla Mars, yüzyıllardır gökyüzü gözlemcilerini çağırdı. Gelecekteki insan misyonları veya sömürgeleştirme için herhangi bir potansiyel sunan Dünya'ya en yakın gezegen olarak, uzay araştırma çağında büyük ilgi gördü. Bugüne kadar Kızıl Gezegene 40'tan fazla robot misyonu başlatıldı… ya da daha doğrusu 40'dan fazla misyon teşebbüs.
Tüm ABD, Avrupa, Sovyet / Rus ve Japon çabaları da dahil olmak üzere, Mars görevlerinin yarısından fazlası, bir felaket, Mars'a giden bir arıza, yörüngeye kaymaya yönelik zayıf bir girişim veya felaketli bir iniş nedeniyle başarısız oldu. Son görevler, Mars'ı yerinde (yerinde) keşfetmeye yönelik ilk öncü girişimlerimizden daha büyük başarılara sahipken, bilim adamları ve mühendisler, 'Büyük Galaktik Ghoul' veya 'Mars Laneti' gibi şeyleri konuştuklarında sadece kısmen şaka yapıyorlar. görevler.
Ancak, harika başarılar da oldu. 1960'larda ve 70'lerde Mariner yörüngeleri ve Viking toprakları gibi erken görevler bize çarpıcı derecede güzel gösterdi, ancak çorak ve kayalık bir dünya, böylece gezegensel komşularımız olarak 'küçük yeşil adamlar' umutlarını kesti. Ancak daha sonraki görevler bir ikilemi ortaya çıkardı: geçmiş - hatta belki de günümüzdeki su ve küresel faaliyetlerin cezbedici ipuçlarıyla birlikte muhteşem bir ıssızlık.
Bugün Mars'ın yüzeyi soğuk ve kuru ve fısıltı ince atmosferi gezegeni Güneş'ten gelen radyasyonun bombardımanından korumuyor. Ancak endikasyonlar Mars'taki koşulların her zaman böyle olmadığıdır. Yörüngeden görülebilen, akan su ile oyulmuş gibi görünen kanallar ve karmaşık vadi sistemleridir.
Gezegen bilimciler, onlarca yıldır, bu özelliklerin büyük bir asteroit grevi veya ani iklim felaketi gibi felaket olaylarının neden olduğu kısa, ıslak dönemlerde mi oluştu yoksa Mars'ın sürekli olarak sıcak ve ıslak olduğu milyonlarca yıl boyunca oluşup oluşmadığını tartıştılar. Şimdiye kadar elde edilen kanıtların çoğu belirsizdir; bu özellikler her iki şekilde de oluşmuş olabilir. Fakat milyarlarca yıl önce, tıpkı Dünya'da olduğu gibi, nehirler ve okyanuslar olsaydı, hayat tutulmuş olabilir.
Rovers
Merak gezgini NASA'nın Mars'ın yüzeyine gönderdiği dördüncü mobil uzay aracıdır. Birincisi, 4 Temmuz 1997'de kaya kaplı Mars ovasına inen Sojourner adında 23 kiloluk (10.6 kg) bir gezgindi. Bir mikrodalga fırının boyutu hakkında, 2 fit (65 cm) uzunluğunda Sojourner hiç geçmedi iniş ve baz istasyonuna 40 metreden daha uzak. Gezici ve iniş birlikte yaklaşık bir hafta sürmesi beklenen Pathfinder misyonunu oluşturdu. Bunun yerine, yaklaşık üç ay sürdü ve ikili, 2.6 gigabit veri döndürdü, inişten 16.500'den fazla ve geziciden 550 görüntü çekerek kayaların ve toprağın kimyasal ölçümlerini alarak Mars'ın atmosferi ve hava durumunu inceliyordu. Mars için daha sıcak, daha ıslak bir geçmişin izlerini tespit etti.
Misyon, İnternet sadece popülerlik kazandığında gerçekleşti ve NASA, gezegenden Dünya'ya ışınlanır yayılmaz çevrimiçi resim yayınlamaya karar verdi. Bu, NASA’nın web sitesi (ve yüksek talep için kurulmuş ayna siteleri) inişten sonraki ilk 20 gün içinde 430 milyondan fazla isabet alan genç İnternet tarihinin en büyük etkinliklerinden biri oldu.
Pathfinder da olağandışı bir iniş sistemi kullandı. Mühendisler, yüzeye dokunmak için iticiler kullanmak yerine, uzay aracını çevrelemek ve korumak için dev bir hava yastığı sistemi oluşturdular. Roket güdümlü bir giriş, ısı kalkanı, paraşütler ve iticilerden oluşan geleneksel sistemi kullandıktan sonra, hava yastıkları şişirildi ve kozalanmış iniş yerden 30 metre yukarıda düştü. Dev bir plaj topu gibi Mars'ın yüzey zamanlarında birkaç kez sıçrayan Pathfinder sonunda durdu, hava yastıkları söndürüldü ve iniş, gezicinin ortaya çıkmasına izin vermek için açıldı.
Bu çılgın bir iniş stratejisi gibi görünse de, NASA bir sonraki gezici görev için hava yastıklarının daha büyük versiyonlarını kullanmaya karar verdi: Spirit ve Opportunity adlı iki özdeş rover. Mars Keşif Gezicileri (MER), yaklaşık 1,6 metre uzunluğunda, yaklaşık 400 lbs (185 kilogram) ağırlığındaki bir çim biçme makinesinin büyüklüğündedir. Ruh 4 Ocak 2004'te Mars'ın ekvatoruna başarılı bir şekilde indi ve üç hafta sonra Fırsat gezegenin diğer tarafına sıçradı. MER'in amacı Mars'ta geçmiş suyun kanıtını bulmaktı ve her iki gezgin de ikramiyeyi vurdu. Birçok bulgu arasında Fırsat, akan suda oluşan eski kaya çıkıntılarını buldu ve Ruh, bilim adamlarının hala üzerinde çalıştığı alışılmadık karnabahar şeklindeki silika kayalarını buldu, ancak potansiyel eski Mars yaşamına ipucu verebilir.
İnanılmaz bir şekilde, bu yazıda (2016) Fırsat gezici hala bir maratondan (42 mil / 42 km) daha fazla sürüyor ve Mars'ı Endeavor adlı büyük bir kraterde keşfetmeye devam ediyor. Ancak Ruh, kum tepesine sıkıştıktan sonra 2010 yılında soğuk Mars kışında güç kaybına yenik düştü. İki gezgin, 90 günlük tahmini ömürlerinden çok daha uzun yaşadı.
Her nasılsa, gezginlerin her biri farklı bir 'kişilik' geliştirdi - ya da belki de bunu ifade etmenin daha iyi bir yolu atanmış robotların kişilikleri. Ruh sorunlu bir çocuk ve drama kraliçesiydi ama her keşif için mücadele etmek zorundaydı; Fırsat, ayrıcalıklı bir kız kardeşi ve yıldız sanatçısı, çünkü yeni bulgular onun için kolay geliyordu. Ruh ve Fırsat çok güzel olacak şekilde tasarlanmamıştı, ama büyüleyici gezginler hem çocukların hem de deneyimli uzay gazilerinin hayalini ele geçirdi. MER proje yöneticisi John Callas bir zamanlar ikiz roversleri “Güneş Sistemindeki en tatlı darn şeyleri” olarak adlandırdı. Uzun ömürlü, cesur gezginler tehlikelerin ve tehlikelerin üstesinden geldiğinden, her gün Mars'tan kartpostal gönderdiler. Ve Dünyalılar onları sevdiler.
Merak
Alan yapılacaklar listemiz uzun zamandır olsa da, insanları Mars'a nasıl göndereceğimizi henüz çözemedik. Daha büyük ve daha gelişmiş roketlere ve uzay aracına, yaşam desteği ve kendi yiyeceğimizi büyütmek için daha iyi teknolojiye ihtiyacımız var ve Mars'ta bir insan yerleşimi oluşturmak için gereken çok büyük yükleri indirme yeteneğine sahip değiliz.
Ama bu arada - bunların hepsini anlamaya çalışırken - bir insan jeoloğunun robot eşdeğerini Kızıl Gezegene gönderdik. Araba boyutundaki Merak gezgini on yedi kamera, bir matkap, bir kepçe, bir el merceği ve hatta bir lazerle donatılmıştır. Bu araçlar, jeologların Dünya'daki kayaları ve mineralleri incelemek için kullandıkları ekipmana benziyor. Buna ek olarak, bu gezici dağ tırmanışı, yemek (mecazi anlamda), kolunu bükerek ve selfie çekerek insan faaliyetlerini taklit eder.
Bu fitil robotik jeolog aynı zamanda bir mobil kimya laboratuvarıdır. Gezici üzerindeki toplam on alet, yaşamın gerektirdiği hammaddeyi gösterebilecek organik karbonun aranmasına yardımcı oluyor ve metan gibi gazlar - yaşamın bir işareti olabilir - kokuyorsa, Mars havasını “kokluyor”. Curiosity'nin robot kolu bir İsviçre Ordusu alet bıçağı taşıyor: büyüteç lens benzeri bir kamera, kimyasal elementleri ölçmek için bir spektrometre ve SAM (Mars'ta Numune Analizi) ve) adlı laboratuvarlara kayalar içerisine delik açmak ve örnekleri beslemek için bir matkap Kimya ve Mineraloji. ChemCam lazer, 7 metreye kadar olan kayaları buharlaştırabilir ve patlayan kayadan yayılan ışık spektrumundaki mineralleri tanımlayabilir. Bir hava istasyonu ve radyasyon monitörü gemideki cihazları tamamlar.
Bu kameralar ve enstrümanlarla, gezici yaklaşık 500 dünya bilim adamından oluşan uluslararası bir ekibin gözleri ve elleri haline gelir.
Önceki Mars gezicileri güç için güneş ışığı toplamak için güneş dizilerini kullanırken, Merak Yeni Ufuklar gibi bir RTG kullanıyor. RTG'den üretilen elektrik, tekrar tekrar şarj edilebilir lityum-iyon pillere güç sağlar ve RTG’nin ısısı da iç elektroniği sıcak tutmak için gezici şasisine bağlanır.
Merak boyutu ve ağırlığı ile, önceki geziciler tarafından kullanılan hava yastığı iniş sistemi söz konusu değildi. NASA mühendisi Rob Manning'in açıkladığı gibi, “O kadar büyük bir şeyi zıplayamazsınız.” Sky Crane cesur bir çözümdür.
Merak misyonu: Mars'ın milyarlarca yıl içinde nasıl evrildiğini anlayın ve bir zamanlar mikrobiyal yaşamı destekleyebildiğini (veya şimdi bile) olup olmadığını belirleyin.
Merakın keşif hedefi: 5.5 mil (3.4 mil) yüksekliğindeki Mars dağ bilim adamları Mt. 96 mil (155 km) çapında bir darbe havzası olan Gale Krateri'nin ortasında bulunan keskin (resmi olarak Aeolis Mons olarak bilinir).
Gale 60 aday alandan seçildi. Yörüngedeki uzay aracından elde edilen veriler, dağın belki de milyonlarca yıl boyunca inşa edilmiş düzinelerce tortul kaya katmanına sahip olduğunu belirledi. Bu katmanlar Mars'ın jeolojik ve iklim tarihinin öyküsünü anlatabilir. Buna ek olarak, hem dağ hem de krater, akan su tarafından oyulmuş gibi görünen kanallara ve diğer özelliklere sahip gibi görünüyor.
Plan: MSL, kraterin daha alçak, düz bir bölümüne inecek ve dikkatlice dağa doğru ilerleyecek, her katmanı inceleyecek ve esas olarak Mars'ın jeolojik tarihi dönemlerini gezecekti.
En zor kısmı oraya gitmek olurdu. Ve MSL ekibinin bunu düzeltmek için sadece bir şansı vardı.
İniş Gecesi
Merak 5 Ağustos 2012'de iniş, yakın tarihte en çok beklenen uzay keşif olaylarından biriydi. Milyonlarca insan, güncellemeleri izleyerek sosyal medya yayınları ile çevrimiçi ve TV'de gerçekleşen etkinlikleri izledi. NASA TV’nin JPL’nin görev kontrolünden aldığı feed, New York’un Zaman Meydanı’ndaki ekranlarda ve around iniş partileri ’düzenleyen dünyanın çeşitli yerlerinde canlı olarak yayınlandı.
Ancak eylem merkez üssü, yüzlerce mühendis, bilim adamı ve NASA yetkilisinin JPL'nin Uzay Uçuş Operasyonları Tesisinde bir araya geldiği JPL'deydi. EDL ekibi - hepsi eşleşen açık mavi polo gömlekleri - görev kontrolünde bilgisayar konsollarını izledi.
Ekibin iki üyesi göze çarptı: EDL ekibi, saçlarını Elvis benzeri bir pompadourda giyen Adam Steltzner'ı yönetti - konsol sıraları arasında ileri geri tempolu. Uçuş Direktörü Bobak Ferdowski sportif ve ayrıntılı yıldızlar ve çizgiler Mohawk. Açıkçası, yirmi birinci yüzyılda, egzotik saç modelleri 1960'ların NASA mühendisleri için siyah gözlüklerinin ve cep koruyucularının yerini aldı.
İniş sırasında, Ashwin Vasavada görev ekibinde en uzun süre hizmet veren bilim adamlarından biriydi ve 2004 yılında gezici yapım aşamasındayken MSL'ye Proje Bilim Adamı Yardımcısı olarak katıldı. O zamanlar Vasavada’nın işinin büyük bir kısmı, aletlerinin amaçlarını sonuçlandırmak için alet ekipleriyle birlikte çalışmak ve aletlerin geliştirilmesine ve gezici ile entegre edilmesine yardımcı olmak için teknik ekipleri denetlemekti.
Seçilen on enstrümanın her biri bir bilim insanı ekibi getirdi, bu yüzden mühendisler, ek personel ve öğrencilerle, gezici fırlatmaya hazır hale gelen yüzlerce insan vardı. Vasavada, Mars'ta yapılan nihai bilimi etkileyebilecek her kararı ve değişikliği koordine etmeye yardımcı oldu. Ancak iniş sırasında yapabileceği tek şey izlemekti.
Vasavada, “Televizyonda gösterilmekte olan kontrol odasının yanındaki odadaydım,” dedi. “İniş için hayatımın son sekiz yılını gerçekleştirmek dışında yapabileceğim hiçbir şey yoktu ve tüm geleceğim yedi dakikalık EDL'ye binmekti.”
Ayrıca, radyo gecikme süresi nedeniyle gezginin gerçek kaderini 13 dakikaya kadar bilmeyecek olması, JPL'deki herkes için çaresizlik hissine yol açtı.
“Sandalyede oturmama rağmen,” diye ekledi Vasavada, “Bence zihinsel olarak fetal pozisyonda kıvrıldım.”
Merak Mars'a yaklaştıkça, halihazırda gezegenin etrafında dönen diğer üç uzay gemisi, durumu hakkında bilgi aktarırken yeni gelen MSL'yi takip edebilmek için pozisyona geçti. İlk başta, MSL doğrudan Dünya'daki Derin Uzay Ağı (DSN) antenleriyle iletişim kurdu.
EDL sırasında uzay aracından olabildiğince modern hale getirilmiş telemetri yapmak için, Curiosity, iniş sürecindeki adımların ne zaman etkinleştirildiğini belirten 128 basit ama farklı tonlar gönderdi. Kontrol odasında bir mühendis olan Allen Chen, her birini geldiklerini açıkladı: bir ses uzay aracının Mars'ın atmosferine girdiğini gösterdi; bir diğeri, uzay aracını Gale Krateri'ne doğru yönlendirerek iticilerin ateş ettiğini işaret etti. Erken kontrollerde Mission Control ekibinden geçici alkışlar ve gülümsemeler geldi ve uzay aracı yüzeye yaklaştıkça duyguları arttı.
İniş boyunca yarı yolda, MSL Mars ufkunun altına inerek Dünya ile iletişimini kesti. Ancak üç yörünge - Mars Odyssey, Mars Keşif Orbiter ve Mars Express - verileri yakalamaya, kaydetmeye ve DSN'ye aktarmaya hazırdı.
Sorunsuz bir şekilde, inişin her adımı kusursuz bir şekilde devam ettiği için tonlar Dünya'ya gelmeye devam etti. Paraşüt konuşlandırıldı. Isı kalkanı düştü. Bir ton, gezginin paraşütten çıkmasını sağlayan iniş aşamasını işaret etti, başka bir elektrikli uçuş ve yüzeye doğru iniş gösterdi. Başka bir ton, Sky Crane'in geziciyi yüzeye indirmeye başladığı anlamına geliyordu.
Merak tekerleklerinin yüzeye dokunduğunu gösteren bir ton geldi, ancak bu bile başarı demek değildi. Takım, Sky Crane uçucu manevrasının çalıştığından emin olmak zorundaydı.
Sonra bekledikleri ton geldi: “Touchdown doğruladı,” diye tezahüratladı Chen. “Mars'ta güvendeyiz!”
Pandemonium ve sevinç JPL’nin görev kontrolünde, iniş partisi sitelerinde ve sosyal medyada patladı. Dünyanın o anda birlikte kutlandığı görülüyordu. Maliyet aşımları, gecikmeler, MSL misyonu hakkında söylenen tüm olumsuz şeyler iniş zaferiyle ortadan kayboldu.
“Mars'a hoş geldin!” Jet İtici Laboratuar Direktörü Charles Elachi, dramatik temasın ardından bir basın toplantısında “Bu gece indi, yarın Mars'ı keşfetmeye başladık. Merakımızın sınırı yok. ”
“Yedi dakika gerçekten çok hızlı geçti,” dedi Vasavada. “Bilmeden önce bitti. Sonra, çoğumuz hala bu kadar başarılı geçtiğini işlemesine rağmen, herkes yukarı ve aşağı atlıyordu. ”
İniş çok iyi gitti - gerçekten mükemmel - JPL'deki takımın bazılarını şok etmiş olabilir. Merak'ın inişini birkaç kez prova etmiş olsalar da, dikkat çekici bir şekilde, aracı asla simülasyonlarında inemediler.
Vasavada, “Bunu çok doğru bir şekilde prova etmeye çalıştık,” dedi, “böylece her şey eşzamanlıydı - hem uzay aracından geleceğini simüle ettiğimiz telemetri, hem de yaratılan gerçek zamanlı animasyonlar. Oldukça karmaşık bir şeydi, ama aslında hiç işe yaramadı. Yani gerçek, gerçek iniş her şey ilk seferde doğru şekilde yapıldı. ”
Merak, hemen çevresinin fotoğraflarını çekecek şekilde programlandı. İnişten iki dakika sonra, ilk görüntüler Dünya'ya ışınlandı ve JPL'deki görüntüleme ekranlarında belirdi.
Vasavada, “Yörüngelerin iniş sırasında uçmalarını zamanladık, ancak röle bağlantılarının ilk resimleri indirecek kadar uzun süre dayanacağından emin değildik” dedi. “Bu ilk resimler oldukça nazikti çünkü koruyucu kapaklar hala kameralardaydı ve iticiler kapaklarda çok fazla toz attı. Gerçekten çok iyi göremedik ama yine de yukarı ve aşağı atladık, çünkü bunlar Mars'tan resimlerdi. ”
Şaşırtıcı bir şekilde, ilk resimlerden biri gezicinin çalışmaya ne gönderildiğini tam olarak gösterdi.
“Kameralar doğrudan Mt. Keskin, ”dedi Vasavada başını sallayarak. “HazCam (tehlike kamerası) görüntüsünde, doğrudan tekerleklerin arasında, bu muhteşem atış yaptık. Dağ vardı. Tam önümüzde tüm görevin bir önizlemesi gibiydi. ”
Yarın: "Mars Zamanında Yaşamak" ve "Keşifler" ile "Mars'ı Merakla Roving" in 2. Bölümü
Macmillan'ın bir yan kuruluşu Page Street Publishing tarafından “Uzaydan İnanılmaz Hikâyeler: Sahne Arkasındaki Görüşümüzü Değiştiren Görevlere Arkasına Bakmak” yayınlandı.
