Mars Science Laboratory (Curiosity) – NASAn tutkimusmönkijä Marsissa

Tutustu Curiosityyn: NASAn Mars Science Laboratory tutkii Marsin historiaa ja Gale-kraatterin löydöksiä — todisteet vedestä ja elämää tukevasta ympäristöstä, uusimmat havainnot ja tutkimukset.

Mars Science Laboratory (MSL) on NASA:n tehtävä, jonka tarkoituksena on laskeutua ja ohjata Curiosity-nimistä kulkuneuvoa Mars-planeetan pinnalle. MSL laukaistiin 26. marraskuuta 2011. MSL suoritti onnistuneesti kaikkien aikojen ensimmäisen tarkkuuslaskeutumisen Marsiin. Se laskeutui Marsiin Gale-kraatteriin 5. elokuuta 2012 ja alkoi tutkia sen pintaa.

Curiosity-mönkijän tavoitteena on tutkia Marsin historiaa. Tarkoituksena oli selvittää, onko Marsissa tai onko siellä koskaan ollut ympäristöä, joka kykenee tukemaan mikrobiologista elämää. Se todellakin onnistui siinä, sillä se löysi todisteita siitä, että 3 miljardia vuotta sitten Marsissa oli kerran vettä ja elämää tukeva ympäristö. On tärkeää tietää, että siinä todettiin, että elämää VOI olla olemassa, ei sitä, että sitä oli varmasti ollut. Se tutkii myös huolellisesti maaperästä kauhottuja näytteitä ja kivistä porattuja jauheita.

Curiosity on viisi kertaa painavampi kuin Mars Exploration Rovers Spirit tai Opportunity ja kantaa yli kymmenen kertaa niiden tieteellisten instrumenttien massaa. Se laukaistiin Atlas V 541 -raketilla. Curiosityn odotetaan työskentelevän vähintään yhden Mars-vuoden ajan (668 Marsin solia/686 Maan päivää), mutta se voi elää paljon pidempäänkin. Se tutkii Marsia laajemmalla alueella kuin yksikään muu liikkuja.

Mars Science Laboratory -laboratorio on osa NASAn Marsin tutkimusohjelmaa. Ohjelma on pitkäaikainen robottitutkimusmatka Marsiin. Kalifornian teknologiainstituutin Jet Propulsion Laboratory hallinnoi ohjelmaa NASAn puolesta. MSL-projektin kokonaiskustannukset ovat noin 2,3 miljardia dollaria.

Laskeutuminen ja toimintaperiaate

Curiosity laskeutui Gale-kraatteriin käyttäen niin kutsuttua "sky crane" -laskeutumismenetelmää, joka mahdollisti raskaan ajoneuvon pehmeän ja tarkan laskeutumisen. Tätä laskeutumistekniikkaa käytettiin ensimmäisen kerran MSL-tehtävässä ja myöhemmin myös muissa Mars-luotaimissa. Laskeutumisen jälkeen mönkijä on käyttänyt rocker-bogie-jousitusta, joka antaa vakaan liikkuvuuden epätasaisessa maastossa.

Tieteelliset tavoitteet ja tärkeimmät löydöt

MSL:n päätavoitteita ovat Marsin aiemman ja nykyisen habitabiliteetin arviointi, pinnan geologian ja ilmaston tutkiminen sekä tulevien miehitettyjen ja näytteenpalautusoperaatioiden valmistelu. Curiosity on tuottanut monia merkittäviä löytöjä:

• Todisteet pitkäaikaisista vesistöistä ja järvistä Gale-kraatterissa sekä savimineraalien (kleiinien) ja muiden vesivaikutteisten mineraalien havainnointi – osoitus aiemmasta elämää tukevasta ympäristöstä.
• Orgaanisten molekyylien havaitseminen sedimenttinäytteissä, mikä lisää ymmärrystä Marsin orgaanisesta kemiasta (ei kuitenkaan suora todistus elämästä).
• Metaanipitoisuuden aikasarjat ja kausivaihtelut ilmakehässä – ilmiön lähde on edelleen tutkinnan kohteena.
• Säteilymittaukset (RAD) ovat arvioineet Maan ja Marsin välistä matkustamista ja Marsin pinnan säteilyolosuhteita, mikä on tärkeää tuleville miehitettyille lennoille.
• Kenttäkemia- ja mineraalianalyysit ovat paljastaneet monipuolisen geologian, mukaan lukien sulfaatit, silikaatit sekä paikoin korkean rikkipitoisuuden kerrostumat.
• Paikallisten elementtien ja yhdisteiden, kuten boorin ja nitraattien, löytyminen osoittaa monimutkaisia vesikemia-prosesseja menneisyydessä.

Useat löydöt on raportoitu vertaisarvioiduissa tiedejulkaisuissa, ja ne ovat laajentaneet käsitystämme Marsin muinaisista ympäristöistä sekä planeetan kykenevyydestä tukea elämää.

Tieteelliset laitteet ja niiden tehtävät

Curiosity kantaa laajaa instrumenttipakettia, jonka avulla se analysoi kiviä, maaperää, ilmaa ja säteilyä. Keskeisiä laitteita ovat mm.:

• MASTCAM – stereokamerajärjestelmä kaukokuvatutkimukseen ja maisemakuvaukseen.
• CHEMCAM – laserilla tehtävä spektrometrinen analyysi etäkohtauksin (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy).
• APXS – alfa- ja röntgenspektrometri pinnan elementtikoostumuksen määrittämiseen.
• MAHLI – lähikuvantamisen kamera, joka toimii kuin käsikäyttöinen suurennuslasi geologisten yksityiskohtien kuvaamiseen.
• CheMin – mineraalianalyysi-röntgendiffraktometri kairattujen näytteiden tunnistamiseen.
• SAM – Sample Analysis at Mars: laboratoriotason laitteisto orgaanisten yhdisteiden ja kaasuanalyysien tekemiseen.
• REMS – sää- ja ympäristöanturi (lämpötila, paine, tuuli, kosteus, UV).
• RAD – säteilymittari, joka mittaa ionisoivaa säteilyä ja neutraaleja hiukkasia.
• DAN – neutronialbedo-mittauslaitteisto näytteiden vesipitoisuuden arviointiin.
• MARDI – laskeutumisen aikana kuvaava kamera, joka tallensi laskeutumisen aluetta (käytettiin laskeutumisdokumentaatiossa).

Teknologia, suorituskyky ja kestävyys

Curiosity on painoltaan noin 899 kg ja se on huomattavasti raskaampi kuin aikaisemmat Marsin liikkujat. Ajoneuvo käyttää Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG) -sähkögeneraattoria, joka tuottaa sähköä radioaktiivisen hajoamisen avulla ja mahdollistaa toimintakyvyn myös talvikuukausina ja pölyisissä olosuhteissa (toisin kuin aurinkokennot). Alkuperäinen sähköteho oli yli 100 wattia ja laskee asteittain ajan myötä.

Liikkuvuuden osalta Curiosity käyttää rocker-bogie-alustaa; sen pyörien halkaisija on noin 50 cm. Nopeus on hidas verrattuna maantieajoon (tyypillisesti muutamia kymmeniä metrejä päivässä riippuen maastosta), mutta se on suunniteltu kestämään raskaita tieteellisiä toimintajaksoja ja rikkoontumisen sattuessa ajoreittejä on sopeutettu. Mönkijän pyörissä on ajan myötä esiintynyt kulumaa ja vaurioita, minkä vuoksi ajotapoja on muokattu ja reitit suunniteltu huolellisemmin.

Hallinnointi, budjetti ja tulevaisuus

MSL-projektia hallinnoi Jet Propulsion Laboratory Kalifornian teknologiainstituutin alaisuudessa NASA:n tehtävänä. Koko MSL-projektin kustannukset olivat noin 2,3 miljardia Yhdysvaltain dollaria. Curiosityn tiedot ja tulokset ovat olleet tärkeitä paitsi tieteellisestä näkökulmasta myös käytännön valmisteluna tuleville tehtäville, kuten Marsin näytteenpalautukseen ja mahdollisille miehitetyille lennoille.

Curiosity on osoittanut odotettua suurempaa kestävyyttä ja tuottanut valtavan määrän tietoa Marsin geologiasta, kemiallisesta koostumuksesta, ilmastosta ja säteilystä. Sen mittaustulokset auttavat määrittelemään polkua, jota pitkin Marsin tutkimus etenee tulevina vuosikymmeninä.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on Mars Science Laboratory (MSL)?

K: Milloin MSL käynnistettiin?

K: Mitä MSL sai aikaan?

K: Mikä on Curiosityn tavoite?

K: Mitä todisteita Curiosity löysi?

Kysymys: Miten Curiosity vertautuu muihin kääntömönkijöihin?

K: Miten Curiosity laukaistiin?

Hae kirjaimella