Слиједи уломак из моје нове књиге, „Невјероватне приче из свемира: иза сцене, мисије које мијењају наш поглед на космос“, која ће бити објављена сутра, децембар. Књига је поглед изнутра на неколико тренутних НАСА-ине роботске мисије, а овај одломак је део 1 од 3 који ће бити објављен овде у Магазину Спаце, Поглавља 2, „Ровинг Марс витх Цуриосити.“ Књига је доступна за наручивање на Амазону и Барнес & Ноблеу.
Седам минута терора
Потребно је отприлике седам минута да се свемирска летелица умерених димензија - попут ровера или роботског ландера - спусти кроз атмосферу Марса и досегне површину планете. Током тих кратких минута, свемирска летјелица мора успорити од своје блиставе долазне брзине од око 13.000 км / 20 да би се спустила на само 2 мпх (3 км / х) или мање.
Ово захтева да се догађаји слични Рубе Голдбергу одвијају у савршеном редоследу, са прецизном кореографијом и темпирањем. А све се то мора догодити аутоматски путем рачунара, без икаквих података на Земљи. Нема начина да управљамо свемирским бродом удаљено од наше планете, удаљене око 250 милиона километара (250 милиона км). На тој удаљености време кашњења радио сигнала са Земље на Марс траје преко 13 минута. Према томе, до завршетка седмоминутног спуштања, сви ти догађаји су се догодили - или нису догодили - и нико на Земљи не зна који. Или ваша свемирска летјелица сјајно сједи на површини Марса или лежи у нагомиланој гомили.
Због тога га научници и инжињери из мисија на Марс називају „Седам минута терора“.
А са мисијом Марс Сциенце Лаборатори (МСЛ), која је са Земље покренута у новембру 2011. године, страх и стрепња због онога што се службено назива 'улазак, силазак и слетање' (ЕДЛ) експоненцијално су се повећали. МСЛ одликује 1-тонски (900 кг), ровер са 6 котача по имену Цуриосити, а овај ровер ће користити потпуно нови, неиспробани систем за слетање.
До данас су сви Марс-овци и ровери користили - како би - ракетно навођени улаз, топлотни штит како би заштитили и успорили возило, а затим падобран, а затим су пратили потисници да би возило још више успорило. Радозналост би користила и ову секвенцу. Међутим, коначна, кључна компонента обухватала је један од најсложенијих уређаја за слетање икада летећих.
Под називом "Небеска дизалица", лебдећа ракетна фаза спустила би ровер на 66-метарским (20-метарским) кабловима Вецтрановог конопа попут планинарског скакача, а ровер се меко слетио директно на точкове. Ово је све требало да буде завршено за неколико секунди, а када би компјутерски рачунар осетио додир, пиротехничка средства би прекинула ужад, а лебдећи корак спуштања смањио би се пуним гасом да би се срушио на земљу далеко од знатижеље.
Још више закомпликујући ствар, овај ровер је покушао да направи најпрецизније слетање изван света, поставивши се унутар кратера поред планине на висини планине Раиниер.
Главни део несигурности био је да инжењери никада не могу тестирати цео систем слетања заједно, редом. И ништа не може да симулира бруталне атмосферске услове и блажу гравитацију присутну на Марсу, осим што је на самом Марсу. Будући да би право слетање било први пут када би се користила комплетна Ски Цране, појавила су се питања: Шта ако се каблови не раздвоје? Шта ако се спуст наставио спуштати право на врху ровера?
Ако Ски Цране не успе, то би била игра за мисију која је већ толико превазишла: техничке проблеме, кашњења, прекорачења трошкова и гнев критичара који су рекли да овај Марвер ровер од 2,5 милијарди долара крвари новац са остатак НАСА-иног планетарног програма за истраживање.
Мисије на Марс
С црвеним сјајем на ноћном небу, Марс је вековима привлачио небеске гледатеље. Као најближа планети Земљи која нуди било какав потенцијал за будуће људске мисије или колонизацију, била је од великог интереса за доба свемирских истраживања. До данас је на Црвену планету лансирано преко 40 роботских мисија ... или тачније, мисије са 40 плус покушај.
Укључујући све напоре Сједињених, европских, совјетских / руских и јапанских земаља, више од половине мисија на Марсу није успело, било због лансирне катастрофе, било квара на путу ка Марсу, неуспешног покушаја клизања у орбиту или катастрофалног слетања. Док су недавне мисије имале већи успех од наших првих пионирских покушаја да истражују Марс ин ситу (на локацији) свемирски научници и инжењери се само делимично шале када разговарају о стварима попут "Великог галактичког јунака" или "Марсовог проклетства" који упропаштавају мисије.
Али било је и дивних успеха. Ране мисије 1960-их и 70-их, попут оркестра Маринер-а и викинга, показале су нам невероватно леп, мада плодан и каменит свет, чиме су уништили сваку наду у „мале зелене човеке“ као наше планетарне суседе. Али касније мисије откриле су дихотомију: величанствена пустош у комбинацији са заносним наговештајима прошлости - или можда чак и данашњег дана - воде и глобалне активности.
Данас је површина Марса хладна и сува, а његова шапутава атмосфера не штити планету од бомбардовања радијације са Сунца. Али показатељи су да услови на Марсу нису увек били овако. Из орбите су видљиви канали и замршени долински системи који су изгледа изрезбарени текућом водом.
Десетљећима су планетарни научници расправљали о томе да ли су се ове особине формирале током кратких, влажних периода узрокованих катаклизмичким догађајима, попут масовног удара астероида или изненадне климатске несреће, или су се формирале током милиона година, када је Марс могао бити непрекидно топао и влажан. Много до сада доказа је двосмислено; ове карактеристике су могле да се формирају на било који начин. Али, пре милијарде година, да је било река и океана, баш као и на Земљи, живот би се можда потукао.
Тхе Роверс
Ровер Цуриосити четврта је мобилна свемирска летелица коју је НАСА послала на површину Марса. Први је ровер тежине 10 килограма по имену Сојоурнер, који је слетио на обалу камене марсовске равнице 4. јула 1997. Отприлике величине микроталасне рерне, Сојоурнер дугачак 2 стопе никада није прешао удаљен више од 40 стопа од своје земаљске станице и базне станице. Ровер и ландер заједно су чинили Патхфиндер мисију, која је требало да траје око недељу дана. Уместо тога, трајало је скоро три месеца и двојац је вратио 2,6 гигабита података, преузимајући више од 16.500 слика из ландера и 550 слика са ровера, као и хемијска мерења стена и тла и проучавајући Марсову атмосферу и временске прилике. Идентификовали су трагове топлије и влажније прошлости Марса.
Мисија се догодила када је Интернет тек стекао популарност, а НАСА је одлучила да објави слике са ровера на мрежи чим буду испраћене на Земљу. Ово је један од највећих догађаја у историји младог интернета, с тим да је НАСА-ин веб-сајт (и огледала постављена за велику потражњу) примио преко 430 милиона хитова у првих 20 дана од слетања.
И Патхфиндер је користио необичан систем слетања. Уместо да користе потиснике да притисну на површини, инжењери су направили систем џиновских ваздушних јастука за окружење и заштиту свемирског брода. Након коришћења конвенционалног система уласка са ракетама, топлотног штитника, падобрана и потискиваца, ваздушни јастуци су се надували и кокосовани ландер је пао са стопала (30 м) изнад земље. Прелазећи неколико пута преко површине Марса попут дивовске лопте за плажу, Патхфиндер се на крају зауставио, ваздушни јастуци су се разбуктали и слетиште се отворило да би ровер могао да се појави.
Иако то можда звучи као луда стратегија слетања, радила је тако добро да је НАСА одлучила да користи веће верзије ваздушних јастука за следећу ровер мисију: два идентична ровера названа Спирит анд Оппортунити. Марс Екплоратион Роверс (МЕР) су величине косилице за јахање, дуге 1,6 метра, тешке око 185 килограма (185 килограма). Дух је успешно слетио близу Марсовог екватора 4. јануара 2004. године, а три недеље касније Оппортунити је одскочио на другу страну планете. Циљ МЕР-а је био пронаћи доказе о прошлој води на Марсу, а оба ровера су погодила џекпот. Између многих налаза, Оппортунити је пронашао древне стене изданака које су формиране у текућој води, а Спирит је пронашао необичне силицијеве стијене у облику карфиола које научници још проучавају, али могу дати трагове потенцијалном древном Марсовском животу.
Невероватно, на овом писању (2016), ровер Оппортунити и даље ради, вози више од маратона (26 миља / 42 км) и наставља да истражује Марс на великом кратеру названом Ендеавоур. Дух је, међутим, подлегао губитку снаге током хладне марсовске зиме 2010. године након што се заглавио у песку. Два веслача далеко су надмашила пројектовани животни век од 90 дана.
Некако, сви су ровери развили изразиту „личност“ - или, можда је бољи начин да се фразе каже да су то људи додељен личности за роботе. Дух је био проблематично дете и краљица драме, али морао се борити за свако откриће; Прилика, млађа сестра и извођач звезда, јер су јој се чинила нова сазнања. Дух и прилика нису били створени да буду дивни, али су шармантни веслачи освојили маште деци и искусним свемирским ветеранима. Менаџер пројекта МЕР Јохн Цаллас једном је назвао роваре "најслађим стварима у Сунчевом систему". Док су дуговечни, окорјели веслачи превазишли опасности и опасности, свакодневно су с Марса слали разгледнице. И Земљани су их волели због тога.
Радозналост
Иако је већ дуго на нашој свемирској листи обавеза, још нисмо још смислили како да људе пошаљемо на Марс. Потребне су нам веће и напредније ракете и свемирске летелице, боља технологија за ствари попут животне подршке и узгоја сопствене хране, а ми заиста немамо могућност да слетемо на велике бројеве корисних терета потребних за стварање људског насеља на Марсу.
Али у међувремену - док покушавамо да све то схватимо - послали смо на Црвену планету еквивалент људског геолога. Аутомобил величине Цуриосити наоружан је низом од седамнаест камера, вјежбом, мерилицом, ручним сочивима, па чак и ласером. Ови алати подсећају на опрему коју геолози користе за проучавање стијена и минерала на Земљи. Уз то, овај ровер опонаша људску активност планинским пењањем, једењем (фигуративно речено), савијањем своје (роботске) руке и узимањем селфија.
Овај ротирани роботски геолог је такође и покретни лабораториј хемије. Укупно десет инструмената на роверу помажу у проналажењу органског угљеника који би могао указивати на сировину потребну за живот и „њушити“ марсовски ваздух, покушавајући да нањуши мирис ако постоје гасови попут метана - који би могли бити знак живота. Роботична рука фирме Цуриосити носи нож направа за швајцарску војску: повећану камеру налик објективу, спектрометар за мерење хемијских елемената и бушилицу за уметање у стијене и храњење узорака лабораторијама названим САМ (Сампле Аналисис ат Марс) и) и ЦхеМин (Хемија и минералогија). ЦхемЦам ласер може испаравати стене са висине од око 7 метара и идентификовати минерале из спектра светлости која се емитује из експлодиране стене. Временска станица и монитор зрачења заокружују уређаје на броду.
Помоћу ових камера и инструмената, ровер постаје очи и руке међународном тиму од око 500 научника на Земљи.
Док су претходни Марс ровери користили соларне низове за прикупљање сунчеве светлости за напајање, Цуриосити користи РТГ као Нев Хоризонс. Електрична енергија добијена из РТГ-а више пута покреће литијум-јонске батерије које се могу пунити, а РТГ-ова топлота се такође увлачи у ровер шасију да би унутрашња електроника била топла.
С обзиром на величину и тежину Цуриоситиа, систем слетања ваздушних јастука који су користили претходни ровери није долазило у обзир. Као што је објаснио НАСА-ин инжењер Роб Маннинг, "Не можете одскакати нешто тако велико." Небеска дизалица је смело решење.
Мисија радозналости: схватити како се Марс развијао милијардама година и утврдити да ли је некада - или чак сада - способан да подржава живот микроба.
Циљ радозналости за истраживање: 5,5 км (5,5 км) - високи планинари са Марса зову планину Мт. Оштар (формално познат као Аеолис Монс) који седи усред Гале Цратер-а, ударног базена пречника 96 километара (155 км).
Гале је изабран између 60 сајтова кандидата. Подаци из орбите око свемирске летјелице утврдили су да планина има десетине слојева седиментне стијене, можда изграђене милионима година. Ови слојеви би могли испричати причу о Марсовој геолошкој и климатској историји. Поред тога, чини се да и планина и кратер имају канале и друге карактеристике које изгледају као да су исклесане текућом водом.
План: МСЛ би слетио у доњи, равнији део кратера и пажљиво кренуо ка горе ка планини, проучавајући сваки слој, у основи обилазећи епохе Марсове геолошке историје.
Најтежи дио би био тамо. А МСЛ тим имао је само једну шансу да исправи како треба.
Ландинг Нигхт
Знатижељно слетање 5. августа 2012. био је један од најишчекиванијих свемирских истраживања свемирске кризе. Милиони људи гледали су како се догађаји одвијају на мрежи и на ТВ-у, док се феедови на друштвеним мрежама крећу са ажурирањима. Феед НАСА ТВ-а из контроле мисије ЈПЛ-а емитован је уживо на екранима у њујоршком Временском квадрату и на местима широм света која организују „приземне журке“.
Али епицентар акције био је у ЈПЛ-у, где су се стотине инжењера, научника и НАСА-иних званичника окупили у ЈПЛ-овом оперативном погону за свемирске летове. ЕДЛ тим - сви који носе одговарајуће светло плаве поло мајице - надгледао је рачунарске конзоле при контроли мисије.
Два члана тима истакла су се: водио тим ЕДЛ-а Адам Стелтзнер - који носи косу у Елвис-овом помпадуру - корачао је напред-назад између редова конзола. Директор лета Бобак Фердовски имао је сјајне звезде и пруге Мохавк. Очигледно је да су у двадесет првом веку егзотичне фризуре замениле црне наочаре и џепове штитника из 1960. године за НАСА инжењере.
У време слетања, Асхвин Васавада био је један од научника који је највише служио у тиму мисије, након што се придружио МСЛ-у као заменик научника на пројекту 2004. године, када је ровер био у изградњи. Тада је велики део посла Васаваде био рад са инструментним тимовима на финализацији циљева њихових инструмената и надгледање техничких тимова како би помогли у развоју инструмената и њиховој интеграцији са ровером.
Сваки од десет одабраних инструмената довео је тим научника, па је са инжењерима, додатним особљем и студентима стотине људи припремило ровер за лансирање. Васавада је помогао да координира сваку одлуку и модификацију које би могле утицати на евентуалну науку направљену на Марсу. Међутим, током слетања, све што је могао је да гледа.
"Била сам у соби поред врата контролне собе која се приказивала на ТВ-у", рекао је Васавада. "За слетање нисам могао ништа друго осим да схватим последњих осам година свог живота и читава моја будућност је била јахање на тих седам минута ЕДЛ-а."
Осим тога, чињеница да нико не би знао праву судбину ровера само 13 минута након чињенице због времена кашњења радија, довео је до беспомоћности за све у ЈПЛ-у.
„Иако сам седела у столици“, додала је Васавада, „мислим да сам била ментално увијена у положај фетуса.“
Како се Цуриосити приближавао Марсу, три друге ветеранске свемирске летелице које су већ стајале око планете кретале су се у положају да могу да пазе на новопридошлу МСЛ док је преносила информације о свом статусу. У почетку је МСЛ комуницирао директно с антенама Дееп Спаце Нетворк (ДСН) на Земљи.
Како би телеметрија са свемирске летјелице била што поједностављена током ЕДЛ-а, Цуриосити је послао 128 једноставних, али различитих тонова који указују на то када су активирани кораци у процесу слијетања. Аллен Цхен, инжењер у контролној соби, најавио је сваки чим су стигли: један звук указивао је да је свемирски брод ушао у Марсову атмосферу; други је сигнализирао да су потисници отворени, управљајући свемирским бродом према Гале Цратеру. Опрезно пљескање и осмијеси долазили су из тима у Миссион Цонтрол у раним тоновима, а емоције су се повећавале како се свемирски брод приближавао и приближавао површини.
Делом кроз силазак, МСЛ је отишао испод марсовског хоризонта, излажући га комуникацији са Земљом. Али три орбитера - Марс Одиссеи, Марс Рецоннаиссанце Орбитер и Марс Екпресс - били су спремни за хватање, снимање и преношење података у ДСН.
Беспрекорно, тонови су непрестано долазили на Земљу док се сваки корак слетања беспрекорно настављао. Падобран је распоређен. Топлотни штит се одбацио. Тоном је наговештавао позорницу спуштања којом је ровер пустио падобран, други је показивао лет с погоном и спуштање према површини. Још један тон значио је да је Ски Цране почео спуштати ровер на површину.
Дошао је тон, који показује да су точкићи Цуриоситија додирнули површину, али чак ни то није значило успех. Тим је морао да обезбеди да маневар Ски Цране делује.
Затим је стигао тон који су чекали: "Додир је потврђен", обрадовао се Цхен. "На Марсу смо сигурни!"
Пандемонијум и радост избили су у контроли мисије ЈПЛ-а, на локацијама одредишне странке и на друштвеним мрежама. Изгледало је да се свет у том тренутку заједно прославио. Прекорачења трошкова, кашњења, све негативне ствари икада изречене о мисији МСЛ изгледале су као да ће нестати тријумфом слетања.
"Добродошли на Марс!" Директор Лабораторија за млазни погон, Цхарлес Елацхи, рекао је на конференцији за штампу након драматичног притиска: „Вечерас смо слетели, сутра крећемо у истраживање Марса. Наша радозналост нема граница. "
"Седам минута је протекло заиста брзо", рекао је Васавада. „Било је готово пре него што смо то сазнали. Тада су сви скакали горе-доле, иако је већина нас још увек обрађивала то тако успешно. “
Да је слетање ишло тако добро - заиста савршено - можда је заправо шокирало неке од екипа у ЈПЛ-у. Иако су неколико пута извежбавали радознало слетање, невероватно је да никада нису успели да слете возило у својим симулацијама.
„Покушали смо да га врло прецизно поновимо“, рекао је Васавада, „тако да је све било у синхронизацији - и телеметрија коју смо симулирали да долази из свемирске летелице, заједно са ствараним анимацијама у реалном времену. То је била прилично сложена ствар, али заправо никада није успјела. Дакле, стварно, стварно слетање било је први пут када је све функционисало како треба. "
Радозналост је програмирана да одмах фотографира своју околину. У року од две минуте од слетања, прве слике су сношене на Земљу и искочиле на екранима за гледање у ЈПЛ.
"Времена орбитера смо прелетјели током слетања, али нисмо знали сигурно да ли ће њихова релативна веза трајати довољно дуго да се почетне слике сруше", рекао је Васавада. „Прве су слике биле прилично храпаве, јер су заштитне навлаке још увек биле на камерама, а потисници су покупили много прашине на корицама. Нисмо то могли баш да видимо, али ипак смо скакали горе-доље јер су то слике са Марса. "
Невероватно је да је једна од првих слика тачно показала шта је ровер послао да проучи.
„Слетјели смо с камерама у основи окренутим директно на планини. Оштро ", рекао је Васавада и одмахнуо главом. „На снимку ХазЦам-а (камера за опасности), између точкова, снимили смо овај сјајан снимак. Била је планина. Био је то као преглед читаве мисије, испред нас. “
Сутра: Други део „Ровинг Марс са радозналошћу“, са „Живим на Марсовом времену“ и „Открића“
“Невероватне приче из свемира: Поглед иза сцене да мисије мењају наш поглед на космос” објављује Паге Стреет Публисхинг, подружница компаније Мацмиллан.
